C4 Mantenimiento de la biodiversidad a través de redes mutualistas entre hongos micorrízicos arbusculares y plantas – robustez contra las perturbaciones humanas y el cambio climático
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Resumen del proyecto:
Hongos micorrizicos arbusculares son uno de los más importantes micobiontes en los trópicos y contribuyen significativamente con el transporte de minerales a la mayoría de las plantas. Por eso es el conocimiento de las asociaciones mutualísticas entre hongo-plantas es esencial para entender la biología y ecología en los ecosistemas tropicales y para establecer un sistema de observación y mantención de la diversidad de especies baja los cambios climáticos. En contrario al registro de pájaros, mamíferos, artrópodos y animales acuáticos, los hongos micorrízicos arbusculares han sido muy poco estudiados, en particular en los Páramos del Ecuador. El principal motivo para la sobreestimación generalizada de la importancia de los micobiontes en estudios ecológicos y la carencia de un sistema de monitoreo es la dificultad técnica de investigar estos organismos. Durante los últimos años fueron en aumento los métodos moleculares usados para la identificación de hongos micorrízicos arbusculares (AMF) debido a que estos organismos carecen de caracteres morfológicos distintivos. En tanto que, PCRs anidadas, clonación y secuenciación son métodos bien establecidos para la identificación de hongos AM. Para la aplicante fue posible usando ese método crear una extensiva base de datos (sobre 1000 secuencias) para los bosques lluviosos tropicales andinos. La aplicación de la red teórica de ecología muestra que todas las comunidades de AMF examinadas están significantemente unidas. De acuerdo a la red teórica hay un agrupamiento significativo, que a través de la riqueza de especies de hongos y plantas apoyan la interacción mutualista. Los Hongos micorrizicos arbusculares ayudan no solo a la nutrición de las plantas sino que integran especies poco comunes en una red y llevan con ello a la conservación de esas especies. El monitoreo de los cambios de esas comunidades de AMF a lo largo de un gradiente de altura como en los Andes Ecuatorianos, proporcionará datos, los cuales corresponden al nivel funcional y que pueden ser interpretados como consecuencia de los cambios climáticos. Análisis similares deben realizarse en las superficies afectadas por el fuego – una forma común de daño llevado a cabo en el Ecuador – en comparación con áreas intactas.
Descripción del proyecto:
Work package 1: Sampling and identification of arbuscular mycorrhizal fungi to complete the AMF data set
In order to complete the current data set on AMF obtained from an insufficient longitudinal gradient, further root sampling will be carried out in the mountain rain forest at RBSF (2000 m), and sampling will be expanded to the premontane forest in Bombuscaro (bordering San Francisco river at 1000 m), the high elevation Cajanuma (2800 - 3000 m) and Cajas Páramo (3200 – 4000 m). The large altitudinal gradient is serving as kind of “climate change experiment”. The mycorrhization will be checked with light microscopy and arbuscular mycorrhizal fungi will be identified with molecular methods.
Work package 2: Analysis of network structure for evaluation of degree of stability (nestedness) and compartmentalisation (modularity)
Networks as defined here are a set of nodes (species) connected through links (interactions). Mutualistic networks involving arbuscular mycorrhizas are two-node networks since there are two well-defined types of nodes, the arbuscular mycorrhizal fungi belonging to the Glomeromycota and the plant species, and mutualistic interactions occur between but not within these node types. We will test for potential nestedness of plant-fungal networks at our study sites and in the whole network. We will test for stability of the overall network by simulation loss of species. By stepwise eliminating highly linked or rarely linked species and recalculation NODF as measure of stability we will obtain insight on importance of diversity and of frequent or rare species on stability.
Work package 3: Analysis of network modularity in respect to altitudinal gradient and habitat destruction
We will test for modularity in the network structure. Levels of specialisation between plants and AMF will be assessed.
Work package 4: Define target AMF for the monitoring system
The network matrix will be used to calculate the degree of links of each AMF OTU by the marginal totals in the overall network and the site specific networks. AMF-OTU frequencies and occurrences will be evaluated taking into account also the results from workpackage 2 to select the keystone AMF, indicative of a stable network, for future long-term monitoring at different altitudes and land use gradients.
Work package 5: Define target plant species and plots at the different sites for monitoring of the target AMF species.
Similar to definition of target AMF, plants with high linkage degree will be visible from the marginal totals of the network matrices. It needs to be checked if the defined keystone AMF are frequently linked to the frequently occurring and easily accessible plant species for root excavation. Three to five plant species will be selected at each plot for future monitoring.
Work package 6: Development of long-term monitoring
The method of choice for monitoring of mycorrhizal fungi will be developed together with the Ecuadorian partners.
Work package 7: Transfer of basic and technical knowledge by integrating local people into AMF research and further monitoring; supplying written advice for AMF monitoring
