El musgo del bosque, su microbiota y la contaminación del aire

El formato “Imágenes científicas” le permite descifrar una foto que es científicamente significativa, describirla y comprender sus desafíos.

Y sí, las espumas también tienen microbiota, pero como no es interna, como la de nuestro intestino, se queda en la superficie de la espuma. Esto está colonizado en particular por bacterias, hongos, protistes e invertebrados.

Esta hebra de musgo terrestre, por ejemplo, de la especie Thuidium tamariscinum, fue recolectada en el bosque de Fontainebleau en abril de 2017. Alrededor de su tallo central, vemos hojas cubiertas por pequeñas protuberancias redondeadas, los “pezones”. En el tallo aparecen ramas delgadas: son estructuras fotosintéticas secundarias, los «parafilos», cuyo papel y origen han sido controvertidos durante varias décadas. Y lo que brilla aquí por su relativa ausencia es la microbiota espumosa, que se llama “briosfera”. Estos diferentes componentes biológicos dependen de las condiciones ambientales y meteorológicas y, en particular, de la contaminación circundante.

Musgos terrestres para evaluar la contaminación a nivel local

Las espumas son excelentes bioindicadores calidad del aire. De hecho, a diferencia de las plantas “superiores”, no tienen raíces y, por tanto, deben obtener los elementos que necesitan, absorbiéndolos en la atmósfera. Por lo tanto, están particularmente expuestos a la contaminación atmosférica por metales pesados ​​y nitrógeno, y utilizando factores de conversión apropiados, las concentraciones analizadas en las espumas se pueden comparar con los niveles de oligoelementos en las áreas contaminadas.

Esta capacidad de «bioacumular», es decir, de acumular sustancias contaminantes orgánicas o inorgánicas del medio ambiente, se utiliza en varios programas de vigilancia nacionales y europeos y en el marco de la Convención de Ginebra sobre la contaminación atmosférica transfronteriza de largo alcance.

El principal objetivo del sistema francés BRAMM, de «Biosvigilancia de la precipitación atmosférica metálica por espumas», es monitorear la evolución de 26 elementos químicos contaminantes. En 445 sitios franceses, cada 5 años desde 1996, el contenido de oligoelementos de cinco tipos de musgos briópsidos, incluidos T. tamariscinum, es analizado por espectrometría de masas. Este enfoque global del monitoreo biológico es complementario al que utiliza sensores físico-químicos. Permite trazar un mapa nacional identificando las áreas que, aunque muchas veces alejadas de fuentes de contaminación, están expuestas a contaminantes que representan un riesgo para la salud de las poblaciones.

Este seguimiento muestra que la concentración de contaminantes medida en las espumas y en la atmósfera varía con las estaciones, a veces de manera significativa, pero también de manera impredecible. Se han propuesto varias causas, por ejemplo, la edad y morfología del musgo o las condiciones meteorológicas y microclimáticas.

Nuestro trozo de musgo, el clima y la contaminación del aire

Abril de 2017 fue una primavera seca, y la presencia de estos parafilianos corrobora lahipótesis según el cual estas estructuras se desarrollarían para incrementar la capacidad de fotosíntesis en el período seco. El desarrollo de los parafilos también forma un fieltro espeso en la superficie del tallo, que también permitiría, de forma secundaria, retener la máxima cantidad de agua para la supervivencia del musgo. Los parafilos serían uno de los mecanismos de protección para sobrevivir en condiciones áridas.

Aunque esta hipótesis es actualmente controvertida, de hecho pudimos observar variaciones muy fuertes en parafilatos entre un invierno templado y lluvioso y una primavera templada y seca en la misma especie de musgo del mismo sitio de estudio.

Agregamos un hipótesis estudio que aún necesita ser verificado. Creemos que la «briosfera» – la microbiota del musgo – puede ser responsable de las variaciones estacionales, absorbiendo y bioacumulando algunos de los contaminantes transportados por el aire. Por ejemplo, varios estudios muestran que el actual grupo de cianobacterias es capaz de transformar el nitrógeno atmosférico en nitrógeno orgánico y formar una verdadera simbiosis con el musgo. Otros son capaces de bioacumular ciertos metales pesados, como el plomo y el cobre.

Las parafilias que vemos en esta foto son, por tanto, de doble interés. Por un lado, pueden influir en un proceso biológico, reduciendo drásticamente el hábitat disponible para el desarrollo de la briosfera: vemos muy pocos microorganismos en el tallo y las hojas. Por otro lado, pueden afectar un mecanismo físico, interrumpiendo el flujo de depósitos metálicos húmedos a lo largo del tallo y, en consecuencia, disminuyendo la capacidad de absorción extracelular de la espuma.

En los próximos años, uno de los retos será distinguir las variaciones inherentes a los procesos fisiológicos de la espuma y su microbiota y las vinculadas a factores denominados “abióticos”, es decir, la cantidad de contaminantes y el clima. Así, se puede aumentar la fiabilidad de los resultados y evaluar mejor el valor real de las espumas como bioindicadores de la calidad del aire a nivel nacional y europeo.

Géraldine Toutirais, ingeniera del estudio del MNHN, es coautor de este artículo. La imagen está tomada de la obra maestra 2 de Valentin Baton de 2017.

El dispositivo francés BRAMM (Atmospheric Biosurveillance des Fallées Métalliques par les mousses) ha estado bajo la égida del Museo Nacional de Historia Natural y la dirección científica de Sébastien Leblond desde 2005..