Introducción

Los incendios forestales que ocurren de manera reiterada en la región cen tral Argentina son considerados uno de los principales modeladores del paisaje. Causan, entre otros efectos, destrucción de la vegetación y pérdidas de suelo, con la consecuente ruptura de equilibrios ecosistémicos (^{Karlin et al., 2014}). En Argentina en particular, las provincias mediterráneas de Córdoba y San Luis po seen zonas de climas semiáridos con oto ños e inviernos secos, donde los eventos de fuego ocurren de manera cíclica todos los años, especialmente al final de la es tación seca (^{Rubenacker et al., 2011}). Los suelos afectados por incendios muestran diferentes comportamientos en los pará metros edáficos según la severidad del evento ocurrido (^{Denegri et al., 2014}; ^{Sacchi et al., 2015}). La erosión posterior del suelo afectado por incendios es cau sada principalmente por la destrucción de la cubierta vegetal, y también por el efecto negativo de la quema en la comu nidad microbiana (^{Vázquez et al., 1993}; ^{Denegri et al., 2019}).

Las costras biológicas del suelo (CBS) son comunidades de cianobacterias, al gas, hongos, líquenes y musgos, unidos cohesivamente con partículas de suelo, que se desarrollan en varios milímetros a centímetros del perfil y sobre todo en la capa superior del suelo (^{Evans & Johan sen, 1999}; ^{Belnap & Lange, 2001}; ^{Belnap, 2006}). Suministran servicios, como pro ducción primaria, prevención de erosión del suelo, lixiviación de elementos (^{Be raldi Campesi et al., 2009}), acondiciona miento del suelo, y fertilización con C y N recién fijados (^{Johnson et al., 2007}). Estas CBS, contribuyen además al au mento de fósforo y potasio e incremen tan la estabilidad del suelo (^{Dojani et al., 2007}; ^{Elbert et al., 2009}).

La microtopografía conferida por las CBS puede controlar la infiltración de la lluvia, la redistribución de la humedad del suelo, la retención de agua y reducir la cantidad de escorrentía (^{Govers, et al., 2000}; ^{Darboux et al., 2002}; ^{Antoine et al., 2009}; ^{Zheng et al., 2014}). Además, per mite la formación de pequeños charcos en la superficie del suelo que aumentan la acumulación de polvo sedimentado, la capacidad de almacenamiento de agua y su tiempo de residencia (^{Rodríguez-Ca ballero et al., 2012}; ^{Williams et al., 2012}). El control de la infiltración de la lluvia, la redistribución de la humedad del sue lo, la retención de agua proporcionados por la rugosidad de las CBS, como con secuencia de un incremento en el relieve, podrían ser esenciales para el manteni miento de los procesos ecológicos en los sistemas áridos y semiáridos. El micro rrelieve de las CBS varía según el tipo de organismo dominante (^{Navas et al., 2019}). De acuerdo a este criterio, las CBS se pueden clasificar como de microalgas y cianobacterias, de líquenes, hongos y de musgos. Las costras de cianobacterias y microalgas son la etapa pionera de la sucesión de CBS porque, a través de su fotosíntesis oxigénica y fijación de nitró geno atmosférico pueden mejorar los en tornos bióticos y abióticos para líquenes y musgos, que aparecerán en las últimas etapas de la sucesión (^{Zhang, 2005}).

Las CBS de cianobacterias juegan un papel vital en los ciclos biogeoquímicos y los procesos geomorfológicos en los ecosistemas (^{Belnap, 2003}; Zhang et al., 2009). Por lo tanto, muchos estudios se han centrado en las CBS de cianobacte rias para restaurar y reconstruir vegetaciones en regiones áridas y semiáridas. Sin embargo, los efectos de los incendios sobre la composición de especies de CBS y en particular las dominadas por cia nobacterias son escasamente conocidos (^{Wang et al., 2007}). El objetivo de este trabajo fue evaluar el impacto de los in cendios sobre las especies de cianobacte rias presentes en las CBS de suelos en las sierras de Córdoba y San Luis, Argenti na, y en base a ello determinar la posi bilidad de proponerlas como candidatas para su uso en restauración ecológica.

Material y Método

Se recolectaron muestras de suelos y CBS pertenecientes a tres sitios afectados por incendios forestales en el año 2017 (Figura 1).

Figura 1: Sitios de muestreo. (Crédito: Fernando Farinaccio) Figure 1: Sampling sites. (By Fernando Farinaccio) 

Uno ubicado en las sierras de los Comechingones, localidad de Que bracho Ladeado (QL), Córdoba, Argen tina 32°16’11.99” S; 65°01’42.85” O, con clima subhúmedo serrano, temperaturas promedio de 15.9°C y precipitación me dia anual de 638 mm, de distribución marcadamente estival con una variación anual de temperatura es de 14 °C. El sue lo es clasificado como misceláneas (áreas de variación en metros), encontrando suelos del tipo de los Ustorthents y otros algo más desarrollados del tipo de los En tisoles. El segundo sitio experimental se ubica en las Sierras Chicas de Córdoba, localidad de La Calera (LC), Córdoba Ar gentina 31°27’04.43” S; 64°23’37.25” O, presenta un clima subhúmedo con pro medio anual de precipitaciones de 800 mm, de distribución marcadamente es tival (640 mm). La temperatura media anual es de 16 °C (^{Dalmaso et al., 1997}). El tipo de ambiente corresponde a un arbustal-pastizal, con suelo Haplustol lí tico (^{USDA, 2010}). El tercer sitio experi mental se ubica en las sierras de San Luis, localidad de Los Lobos (LL) Argentina 32°28’28.19”; S 65°17’49.67”O. Los sue los de la región varían entre Haplustoles típicos y Haplustoles someros (^{Panigatti et al., 2008}). El clima de la región es ári do. La precipitación anual es de 600 mm aproximadamente y están concentradas entre los meses de octubre y marzo. La temperatura media anual es de 16°C, en invierno oscilan entre -12 y 24°C, pu diendo darse algunas nevadas aisladas. En verano las máximas se acercan a los 40° C y las mínimas a los 19°C (^{Panigatti et al., 2008}). Respecto de la vegetación, la región pertenece al distrito fitogeográfi co del Bosque Chaqueño Serrano.

Se tomaron muestras compuestas por 20 submuestras cada una de CBS en los sitios afectados por incendio y sus corres pondientes testigos sin quemar, luego de tres días del evento de fuego. El muestreo se realizó en parcelas georreferenciadas de una superficie de 20 m x 20 m recolec tando CBS superficiales mediante palita de mano limpia y seca y colocándolas en bolsa Ziploc rotulada, las muestras fue ron trasladadas en medio oscuro hasta el laboratorio donde comenzó su trata miento. Las muestras de suelos se toma ron de la misma manera que las de CBS, solo que estas a una profundidad de 5 cm y sin quitar el residuo superficial. Ambos tipos de muestras se acondicionaron se cándolas al aire durante tres días y alma cenándolas luego en envases individuales de vidrio esterilizados y se conservaron en ambiente seco y oscuro a temperatu ras inferiores a los 20°C. Para su análisis en fresco, las CBS fueron hidratadas con agua destilada durante 24 horas. Cada muestra se analizó por triplicado. Los preparados de cianobacterias se obser varon con microscopio óptico (Olympus BX50), perteneciente al Laboratorio de Morfología Vegetal de la FICA-UNSL. El análisis cuantitativo se llevó a cabo por porcentaje de cianobacterias en campos visuales (^{Sueldo, 2017}); esta metodología se utiliza para el análisis de preparados de cianobacterias en microscopio óptico. Consiste básicamente en la adaptación del método de ^{Daubenmire (1959}) co múnmente utilizado para medir cober tura de especies en ecosistemas natura les. Una vez realizado el preparado, se procede a dividir la superficie del cubre objeto en puntos de intercepción cada 5 x 5 mm (con la ayuda de las reglas en el microscopio) formando una cuadrícula. En cada uno de estos puntos se registra la cobertura de los diferentes grupos de cianobacterias (fijadoras heterocistadas [FH], fijadoras no heterocistadas [FNH] y no fijadoras [NF]).

Para la determinación taxonómica se siguió la metodología descripta por ^{Desikachary (1959}); ^{Anagnostidis & Kömárek (1990}); ^{Kömárek & Anagnos tidis (1998}, ²⁰⁰⁵); ^{Kömárek & Hauer (2012)}; ^{Kömárek et al., (2014}). Las muestras acondicionadas previamente, fueron llevadas a cámara de cultivo en condiciones de fotoperíodo y tempera tura controladas (12 h luz, 12 h oscuridad; entre 20 y 30 ºC). El medio de culti vo (^{Watanabe, 1951}), con el cual fueron regadas las muestras, fue preparado y luego esterilizado en autoclave a 120 °C durante 20 minutos. Una vez alcanzada la temperatura ambiente, se conservó en heladera (3-5°C). Las muestras fue ron regadas periódicamente con el me dio de cultivo utilizado. Cada siete días desde la siembra, y durante 7 semanas consecutivas, se tomaron muestras por triplicado con ansa y se realizaron pre parados. Para su observación y clasifica ción se empleó el mismo procedimiento descripto para el análisis en fresco. A las muestras de suelo se les determinó en laboratorio el pH en una relación 1:2,5 (suelo/agua deionizada); conductividad eléctrica (Ce) en extracto acuoso en una relación 1:2,5 (suelo/agua deionizada) después de 30 minutos de agitación me cánica; nitrógeno total (Nt) mediante el método propuesto por ^{Bremmer & Mul vaney (1982}); fósforo extractable (Pext) mediante la técnica de Bray & Kurtz Nº 1, y carbono oxidable (Cox). Todos los análisis estadísticos se realizaron con el programa Infostat (^{Di Rienzo et al., 2018}).

Resultados y Discusión

Análisis en fresco

Las muestras pertenecientes a la locali dad de Quebracho Ladeado (QL), pre sentaron en el sitio quemado (QLQ) el 76% de especies NF y el 24% FH, de las cuales solo el 5% presentó heterocistos. El testigo sin quemar (QLT) presentó 80% de NF y 20% de FNH. El análisis de las muestras tomadas en la localidad de Los Lobos (LL) presentó en el sitio que mado (LLQ), 67% de especies NF y 33% de FNH, mientras que las CBS del sitio testigo (LLT) mostró 88% de especies NF y 12% de FNH. Por último, en las mues tras de la localidad de La Calera (LC) se obtuvo, en el sitio quemado (LCQ), el 86% de especies NF y el 14% de FNH. En LCT se encontró 85% de especies NF y 15% de FNH (Figura 2).

Figura 2: Comparación porcentual de cianobacterias presentes por sitios de muestreo Figure 2: Percentage comparison of cyanobacteria present by sampling sites 

Estos resulta dos concuerdan con los obtenidos por Bowker (2004), quien detectó cambios significativos en bajas intensidades de fuego sobre las CBS. En la comparación porcentual del promedio de especies de cianobacterias encontradas en las CBS de suelos afectados por incendios y sue los testigos no quemados (gráfico 2) se observó que QL y LC presentaron dife rencias menores entre los valores perte necientes a especies F y NF entre suelos quemados (QLQ y LCQ), y suelos testigo sin quemar (QLT y LCT), lo que puede indicar a priori, la ocurrencia de incen dios de baja a media intensidad. En tan to, para LL las diferencias encontradas de especies F y NF entre LLQ y LLT, son mayores, hecho que evidencia a priori la ocurrencia de un incendio de gran inten sidad. Estos resultados coinciden con los obtenidos en las determinaciones quími cas realizadas a las muestras de suelos de cada sitio bajo estudio (Tabla 1) donde se observa que las variaciones obtenidas en los parámetros químicos medidos son mayores en la localidad de LL interme dia en LC y baja en QL.

Tabla 1: Resultados de análisis químicos de suelos de los tres sitios bajo estudio Table 1: Results of chemical analysis of soils of the three sites under study 

Los tres sitios experimentales si bien, son diferentes en cuanto a suelo, clima y vegetación, pre sentan los mismos géneros de cianobac terias (Nostoc, Scytonema, Phormidium y Oscillatoria), mientas que Cilyndrosper mum solo se presenta en el sitio QL

Análisis en condiciones de cultivo

En QLQ (Figura 3), al inicio de la eta pa de cultivo (primeros 7 días) las es pecies NF fueron 43,5%, superiores a las que evidenció QLT.

Figura 3: Evolución de cultivo en CBS de la localidad de Quebracho Ladeado QL Figure 3:Cultivation evolution in CBS of the locality of Quebracho Ladeado QL 

En cuanto a las especies F, mostraron resultados con di ferencias más amplias, siendo los valores de QLQ un 92,5%, mayores que los del QLT, hecho que evidencia que el fuego tiene efectos inmediatos en la compo sición de cianobacterias presentes en las CBS y más aún sobre las especies F. A medida que transcurrió el tiempo, los valores porcentuales obtenidos para suelos quemados y testigos, aumenta ron en todos los casos; a los 49 días (fin del experimento), para QLQ la relación entre especies F y NF se tornó inversa, predominando en este caso las especies F en un 11% respecto a las NF. Los valores obtenidos para CBS del sitio testigo QLT, mostraron valores similares entre espe cies F y NF al final del experimento. Es tos resultados pueden apoyar los resulta dos del análisis de suelos indicando que el efecto del incendio fue leve (debido a que causa nulos o mínimos cambios en los valores de los parámetros químicos medidos entre testigo y quemado) (Ta bla 1) pero perduró en el tiempo. En las muestras pertenecientes a la localidad LL (Figura 4), si se analizan los valores por centuales iniciales a los 7 días de la siem bra, se observa que en LLQ las cianobac terias F se encontraron un 70% menos que en LLT.

Figura 4: Evolución de cultivo en CBS de la localidad de Los Lobos LL Figure 4:Cultivation evolution in CBS of the locality of Los Lobos LL 

La comparación de valores para las especies NF mostraron que, en el sitio afectado por el fuego, LLQ, hay una disminución del 10% respecto de los valores del sitio testigo LLT. Estos resultados mostraron que, para este sitio el efecto inmediato del fuego es mayor en las especies F. Con el transcurso del tiempo las cianobacterias F y NF incre mentan en todas las muestras. A los cua renta y nueve días post siembra, las es pecies F son en LLQ 6,6% inferiores a las que presenta LLT, manifestando la capa cidad de recuperación de estas especies a los efectos causados por el incendio forestal; mientras que el análisis de las NF mostró que LLQ posee valores 20,2% inferiores que los de LLT, mostrando ser más susceptibles a los efectos del fuego a largo plazo. En suelos provenientes de LC (Figura 5), a siete días de la siembra se observó para las CBS pertenecientes al suelo quemado LCQ, que las especies F presentan valores 83% inferiores a los de LCT, mientras que las NF mostraron en LCQ valores 78% por encima de los de LCT.

Figura 5: Evolución de cultivo en CBS de la localidad de La Calera LC Figure 5: Cultivation evolution in CBS of the locality of La Calera LC 

Estos resultados evidencian el efecto marcado inicial del fuego sobre las especies F. A medida que transcurre el tiempo las especies F aumentan para LCQ y LCT, estabilizándose aproxima damente a los 28 días posteriores a la siembra. Los valores porcentuales per tenecientes a las especies NF decrecen tanto en LCQ como LCT y se estabilizan entre los 28 y 35 días desde la siembra. Estos resultados permiten inferir que el evento de fuego ha sido de intensidad intermedia, en coincidencia con los re sultados de las determinaciones quími cas realizadas a los suelos del área bajo estudio (Tabla 1). A los 49 días desde el inicio del estudio las especies F se encon traron con un 1,1% por encima de su tes tigo LCT. Las NF mostraron un compor tamiento similar, siendo en LCQ un 2% superior a LCT. Estos resultados pueden indicar que se ha tratado de un incendio de magnitud intermedia, observando los valores iniciales de LCQ en contraposi ción a los presentados por LCT, donde se detectaron diferencias importantes e in versas entre F y NF, al inicio del cultivo. Con el avance del tiempo las F en suelo quemado igualan los valores de F que presenta el testigo. Un comportamiento similar muestran las NF, evidenciando que la capacidad de recuperación de CBS es posible de manera natural.

Análisis de especies en los tres sitios bajo estudio y su relación con el efecto del fuego

En LL las especies F dominantes perte necen a los géneros Nostoc, Nodularia y Scytonema, mientras que Phormidium y Oscillatoria a las NF. En la comparación porcentual de especies presentes en sitios afectados por el fuego LLQ y su testigo sin quemar LLT, se observó para las F que solo el género Nodularia presenta cambios ocasionados por el efecto del incendio, disminuyendo su presencia en un 35% respecto a los valores de su testigo LLT. En tanto, para la categoría NF el género Oscillatoria mostró una disminución del 50% en LLQ respecto a LLT. A los 14 días posteriores al inicio del cultivo, en ambos casos LLQ y LLT, las especies fijadoras presentaron hete rocistos pero nunca llegaron a ser 100% heterocistadas. En QL, las especies F es tuvieron representadas por los géneros Nostoc, Nodularia y Scytonema que se encuentran en QLQ, mientras que en QLT se presentaron las tres anteriores más Cylindrospermum. Este resultado pone en evidencia la susceptibilidad de este género a los efectos del fuego, ya que en las CBS de sitios afectados por el in cendio desaparece por completo. En este caso, la aparición de heterocistos se pre senta para QLT al inicio del cultivo y se mantiene a lo largo del tiempo, mientras que en QLQ los heterocistos se manifies tan a los 35 días posteriores al inicio del cultivo. Esto puede ser explicado por las características (Tabla 2) del suelo y la ocurrencia de un incendio de intensidad leve que ha dejado disponible nitrógeno y fósforo en los residuos de la combus tión.

Tabla 2: Resultados porcentuales promedio de cultivos en medio específico para todos los tratamientos Table 2: Average percentage results of cultures in specific medium for all treatments 

Tanto en QLQ como QLT luego de 35 días todas las especies F presentaron heterocistos en el 100% de los casos (Ta bla 3).

Tabla 3: Clasificación de especies en los sitios bajo estudio durante incubación de 7 semanas consecutivas. Table 3: Classification of species in the sites under study during incubation of 7 consecutive weeks. 

En cuanto a las especies represen tantes de NF, tanto para QLQ como QLT los géneros encontrados pertenecieron a Oscillatoria y Phormidium. En este caso solo el género Oscillatoria mostró dife rencias en CBS de QLQ y QLT, siendo en QLT un 13,5% menor su porcentaje de aparición que en QLQ. Por último, en el análisis realizado a las muestras de LC, las especies pertenecientes a las F estu vieron representadas por los géneros Nostoc, Nodularia y Scytonema teniendo Nostoc y Nodularia mayor presencia en LCQ que LCT. En relación con la apari ción de heterocistos, se observa que en LCQ a los 14 días comienzan a aparecer, mientras que en LCT a los 28 días; para ambos casos a partir de los 28 días las especies desarrollan heterocistos en el 100% de las muestras analizadas. Esto puede explicarse en parte debido a que en estas condiciones de suelo e incendio de intensidad moderada hacen que el N y P disponibles en las cenizas se consu man rápidamente teniendo las especies la necesidad de fijar N atmosférico. Las especies que representaron a las NF fue ron Oscillatoria y Phormidium. En LCQ el porcentaje de Oscillatoria es 50% me nor a las que se cuantifican en LCT, re sultado que sugiere la susceptibilidad de este género a los efectos del fuego de in tensidad media.

Conclusiones

La intensidad de los incendios fue de menor a mayor intensidad siguiendo el orden, Quebracho Ladeado (QL), La Ca lera (LC) y Los Lobos (LL). Los valores observados en suelos quemados, respec to a sus testigos indican que la intensidad del incendio está directamente vinculada a la relación porcentual de las cianobac terias presentes en las CBS analizadas. Esto permite concluir que el fuego tie ne efectos inmediatos en la cantidad y composición de cianobacterias presentes en las CBS de los suelos estudiados. La magnitud de este efecto está directamen te relacionada con la intensidad de in cendio ocurrido. Las especies FH Nostoc, Nodularia y Scytonema se encuentran en los tres sitios y Cylindrospermum solo en QL; de estas, Nostoc y Scytonema son las más resistentes a los efectos del fuego, Nodularia presenta condiciones inter medias y las especies F del género Cylindrospermum son altamente susceptibles a los efectos de incremento calórico cau sado por el fuego. Las cianobacterias fija doras de nitrógeno presentes en los sue los de las Sierras Chicas de la provincia de San Luis, localidad de Los Lobos, se ven altamente afectadas por la ocurren cia de incendios forestales, pero tienen la capacidad de volver a reproducirse rápi damente, aun cuando el incendio ocurri do haya sido de gran intensidad. Para los tres sitios bajo estudio, Phormidium, y Oscillatoria representan a las especies NF siendo esta quien presenta mayores va riaciones en relación al impacto del fue go. La aparición de heterocistos en las es pecies F es dependiente del tipo de suelo y las condiciones ambientales asociadas a la intensidad del incendio, y la rela ción nutricional que queda post fuego en cada caso particular. Estos resultados son altamente valiosos a la hora de pla nificar restauración de sitios afectados por incendios forestales a gran escala, ya que las CBS están presentes en casi to das las ecorregiones áridas y semiáridas del mundo, donde aportan propiedades edáficas fundamentales para el funcionamiento y en la dinámica ecosistémica.