Microbioma do solo: perturbações e recuperação

Apesar da aparência inerte, o solo é o ambiente mais biodiverso do nosso planeta. Um único punhado de solo saudável contém mais espécies do que toda a diversidade visível em qualquer outro ecossistema. A sua complexidade resulta das interações entre minerais, água, ar e matéria orgânica, que sustentam um intricado ecossistema subterrâneo – o microbioma do solo – onde bactérias, fungos, nematoides, raízes e muitos outros seres vivem e atuam, influenciando-se e modulando-se para criar um equilíbrio dinâmico fundamental à resiliência e sustentabilidade dos ecossistemas terrestres.

Por exemplo, vários microrganismos produzem enzimas que decompõem folhas, caules e ramos caídos, assim como raízes e animais mortos, transformando as estruturas complexas destes sobrantes orgânicos em elementos mais simples (açúcares), que são depois usados como fontes de energia para os próprios microrganismos. Neste processo, parte do carbono contido nos materiais em decomposição é incorporado no solo e a nova matéria orgânica que se acumula à superfície melhora a estrutura e o arejamento do solo, ajudando-o a reter a água e os nutrientes (como o azoto, o ferro e o potássio) essenciais ao crescimento das plantas.

Neste sentido, os microrganismos são essenciais para a existência de matéria orgânica e, por sua vez, esta é a força vital do solo: sem ela, os microrganismos carecem de energia, a estrutura do solo degrada-se e a capacidade de reter água e nutrientes diminui.

Contudo, estas importantes funções do microbioma do solo dependem da manutenção do equilíbrio entre populações das diferentes espécies, géneros, famílias e reinos que o compõem, assim como da continuidade das interações que estabelecem, incluindo relações de cooperação que estão na origem de sinergias benéficas para eles mesmos e para o ecossistema.

Veja-se o caso concreto dos fungos decompositores e dos fungos micorrízicos arbusculares e ectomicorrízicos (fungos que estabelecem dois tipos de relações simbióticas com as raízes das plantas). Por um lado, aumentam a eficiência na captação de fósforo e azoto, elementos fundamentais para o crescimento vegetal. Por outro, melhoram a estrutura do solo, ao formarem “teias” que agregam as partículas do solo, contribuindo para a sua sustentação.

O papel do microbioma do solo é particularmente relevante em ecossistemas como a floresta Mediterrânica, caracterizados por condições climáticas adversas, longos períodos de seca, fogos intensos e frequentes e solos pobres em matéria orgânica e nutrientes, onde a assincronia entre as diversas funções do ecossistema é uma condicionante à sua funcionalidade e produtividade.

O equilíbrio do microbioma do solo é um elemento-chave da saúde das árvores, arbustos e ervas que vivem nos diferentes estratos das florestas: melhora a absorção de nutrientes e água, promove maior resistência a diferentes fatores de stress (hídrico, térmico e nutricional) e reforça a proteção contra organismos que lhes podem ser nocivos (aumentando a resiliência a pragas e doenças).

Assim, o restauro e a conservação do microbioma do solo são estratégias cruciais para garantir a saúde, a estabilidade e a produtividade das florestas, assegurando a sua sustentabilidade a longo prazo, o que se torna ainda mais relevante em contexto de crise climática.

A perturbação da floresta devido a secas, incêndios, cheias ou fragmentação, causa um efeito em cascata: a cobertura vegetal é reduzida e acelera a erosão, a fina camada de solo fértil mais próxima da superfície é removida e são interrompidos vários ciclos naturais como os de nutrientes, água e carbono. No entanto, cada tipo de perturbação gera mudanças específicas no microbioma do solo que alteram a sua biodiversidade e funcionalidade.

O efeito das secas

As secas reduzem drasticamente o teor de água no solo, limitando a disponibilidade dos nutrientes que nela estão dissolvidos e elevando a concentração de sais ou solutos no solo, o que dificulta a absorção da pouca humidade existente (causando stress osmótico):

– Bactérias – As bactérias Gram-negativas (como certas Proteobacteria, Verrucomicrobia e Acidobacteria) perdem vigor e abundância, pois têm menor resistência estrutural à perda de água. As bactérias Gram-positivas (como as Actinobacteria, Firmicutes e Chloroflexi) aumentam em proporção, por apresentarem paredes celulares mais resistentes e, em alguns casos, formarem esporos. Esta mudança compromete funções como a decomposição de matéria orgânica, a reciclagem de nutrientes e a promoção do crescimento vegetal.

– Fungos – A comunidade fúngica do solo florestal mediterrânico é profundamente afetada pela redução das espécies de fungos sensíveis à seca (como os saprófitos e os ectomicorrízicos de longa exploração que podem explorar o solo até um a dois metros das raízes a que estão associados) e pelo favorecimento de espécies adaptadas, como o Cenococcum geophilum, que é capaz de tolerar pressões ambientais como a seca e o aumento de salinidade. Esta mudança altera funções vitais, como a capacidade de decomposição, o ciclo de nutrientes, a estabilidade do solo e a resiliência ecológica do sistema florestal.

Para sobreviverem à seca, muitos microrganismos ativam respostas fisiológicas que os ajudam a reter a água nas suas células ou lhes permitem entrar em dormência até que surjam condições mais favoráveis para retomarem a atividade.

A alteração da comunidade microbiana leva a perdas de azoto por desnitrificação, aumenta a putrefação da matéria orgânica e a libertação de gases com efeito de estufa para a atmosfera. O tempo necessário para a recuperação depende do tipo de solo e das condições climáticas, mas o regresso do microbioma do solo ao seu equilíbrio funcional é um processo tipicamente lento.

O fogo afeta drasticamente o ciclo do azoto e de carbono. No primeiro caso, reduz a fixação biológica de azoto no solo e promove a perda de nitrato e amónia, enquanto no segundo promove a combustão da matéria orgânica e deixa o solo exposto e vulnerável à erosão. A recuperação implica um processo de sucessão ecológica, que é inicialmente dominado pelas espécies termotolerantes. O restabelecimento da comunidade original é gradual e faz-se ao longo dos anos.

A fragmentação de áreas florestadas afeta o microbioma do solo de forma mais subtil, mas, ainda assim, tem influência na sua funcionalidade, uma vez que leva à interrupção das dinâmicas e equilíbrios antes existentes.

Exemplos de ferramentas de base biológica para restauro de solos florestais, de acordo com os agentes de stress e o grau de degradação dos solos

A compreensão e a gestão adequada do microbioma do solo, com a adoção de práticas agroecológicas que se traduzam no aumento da matéria orgânica, podem ajudar no restauro ambiental e no equilíbrio dos ciclos vitais – água, carbono, nutrientes – promovendo sistemas mais sustentáveis e adaptáveis às mudanças globais. A conservação e restauro do microbioma do solo são estratégias-chave para mitigar os efeitos das mudanças climáticas na floresta mediterrânica.

Conteúdo em colaboração com Cristina Cruz e Teresa Dias

Cristina Cruz é doutorada em Ecologia e Sistemática Vegetal, professora na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e investigadora no cE3c – Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Climáticas, da mesma instituição. A sua pesquisa tem-se centrado em aprofundar as relações complexas entre as plantas, o solo e as comunidades microbianas.

Teresa Dias é doutorada em Ecofisiologia, pela Universidade de Lisboa, e investigadora no cE3c. Com a sua pesquisa procura saber mais sobre os impactes das alterações antropogénicas na disponibilidade de azoto e fósforo e a forma como afeta a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas terrestres na região do Mediterrâneo.