Changes in soil biodiversity and activity along management and climatic gradients

Abstract

Els anomenats “rangelands” són àrees sense cultivar, àmpliament pasturades per animals domèstics i salvatges, actualment amenaçats pels canvis climàtic i en l’ús del sòl. Els microorganismes del sòl tenen un paper clau tant en la descomposició com en diversos processos de l’ecosistema, fet pel qual composició i funció de la comunitat microbiana han estat utilitzats durant molt temps com a índexs de fertilitat del sòl. Els rangelands europeus i africans comparteixen un origen antropogènic comú, però el clima i la gestió del sòl els afecten d’una manera diferent. És per això que aquesta tesi pretén analitzar la comunitat microbiana d’ambdós tipus d’ecosistemes, per tal d’observar els efectes d’algunes de les amenaces comunes des d’una perspectiva més global. Mentre que la sobrepastura va demostrar tenir l’efecte més perjudicial sobre la funció microbiana en sòls kenyans, es va trobar un efecte més fort del clima sobre els prats europeus. Els fongs i els bacteris van covariar al llarg de gradients altitudinals i climàtics, però la comunitat bacteriana va mostrar una recuperació més ràpida després de les pertorbacions biològiques i físico-químiques del sòl. Aquest conjunt d’estudis afegeix nous coneixements sobre l’estructura i funció dels rangelands africans i europeus, i convida a explorar noves línies de recerca que incloguin tant bacteris com fongs alhora d’estudiar la comunitat microbiana del sòl.

Los llamados "rangelands" son áreas sin cultivar, ampliamente pastoreadas por animales domésticos y salvajes, actualmente amenazados por los cambios climático y de uso del suelo. Los microorganismos del suelo tienen un papel clave tanto en la descomposición como en diversos procesos del ecosistema, por lo que composición y función de la comunidad microbiana han sido utilizados durante mucho tiempo como índices de fertilidad del suelo. Los rangelands europeos y africanos comparten un origen antropogénico común, pero el clima y la gestión del suelo les afectan de una manera diferente. Es por ello que esta tesis pretende analizar la comunidad microbiana de ambos tipos de ecosistemas, a fin de observar los efectos de algunas de las amenazas comunes desde una perspectiva más global. Mientras que el sobrepastoreo demostró tener el efecto más perjudicial sobre la función microbiana en suelos kenianos, se encontró un efecto más fuerte del clima sobre los prados europeos. Los hongos y las bacterias covariaron a lo largo de gradientes altitudinales y climáticos, pero la comunidad bacteriana mostró una recuperación más rápida después de las perturbaciones biológicas y físico-químicas del suelo. Este conjunto de estudios añade nuevos conocimientos sobre la estructura y función de los rangelands africanos y europeos, e invita a explorar nuevas líneas de investigación que incluyan tanto bacterias como hongos en el estudio de la comunidad microbiana del suelo.

Rangelands are uncultivated areas extensively grazed by wild and domestic animals, currently threatened by land use and climatic changes. Soil microorganisms play a key role in decomposition and several ecosystem processes and the composition and function of the microbial community have been long used as indices of soil fertility. African and European rangelands share a common anthropogenic origin, but climate and management affect them in a different way. That is why this thesis aimed to analyze the microbial community of both in order to observe the effects of some common threats from a more global perspective. While overgrazing proved to have the most detrimental effect on the soil microbial function in Kenyan soils, a stronger effect of climate was found to affect European grasslands. Fungi and bacteria co-varied along altitudinal and climatic gradients, but the bacterial community showed a fast recovery after biological and soil physico-chemical disturbances. This group of studies adds new knowledge on the structure and function of the African and European rangelands, and invite to explore new lines of research including both fungal and bacterial consortia when studying the soil microbial community.