El aumento de nutrientes podría ayudar a los arbustos subárticos a mitigar parte del estrés de un ambiente más cálido
Un equipo escandinavo ha estudiado cómo el cambio climático está afectando la disponibilidad de nutrientes para los arbustos y ha llegado a una conclusión sorprendente.
El cambio climático no solo está calentando las plantas. Flobert Ndah y sus colegas en Dinamarca y Finlandia señalan que el aumento de las temperaturas también puede aumentar los nutrientes en el suelo y reducir la luz solar debido al aumento de la nubosidad. En un estudio publicado en Anales de botánicaEl equipo estudió cómo estos cambios podrían afectar la vegetación subártica al alterar las emisiones de compuestos orgánicos volátiles biogénicos (BVOC) y la anatomía de la hoja. Señalan que una mayor disponibilidad de nutrientes podría ayudar a las plantas a mejorar sus defensas contra el estrés, particularmente el calor y la sequía.
A medida que el planeta se calienta, el aumento de calor varía. El aumento de la temperatura fue particularmente dramático en las regiones árticas y subárticas. Mientras que el aumento de la temperatura del aire provoca cambios en el crecimiento de las plantas y cambios en el rango, los cambios en la temperatura del suelo pueden causar cambios en el suelo. Los suelos más cálidos pueden tener una mayor disponibilidad de nutrientes gracias a las mayores tasas de mineralización de la materia orgánica del suelo causada por el calor. El calor también puede exponer más suelo a medida que el hielo retrocede, lo que lleva a una mayor cobertura de nubes debido a las partículas de aerosol liberadas de la superficie ahora libre de hielo.
Estas condiciones cambiantes darán lugar a un mayor estrés en las plantas, en parte debido a factores abióticos a medida que se adaptan a una temporada de crecimiento cambiante y precipitaciones diferenciales, y al estrés biótico, por ejemplo, una mayor actividad de herbivoría. Las plantas pueden hacer frente a algunos de estos estreses mediante la producción de compuestos orgánicos volátiles biogénicos, BVOC. Existen numerosos experimentos que muestran que a medida que aumenta la temperatura, aumentan las emisiones de BVOC. Pero Ndah y sus colegas no han visto mucho sobre cómo la mayor disponibilidad de nutrientes afecta las emisiones de BVOC. Los resultados publicados son contradictorios, por lo que los botánicos se propusieron averiguar cómo las emisiones de BVOC de las plantas árticas y subárticas responden a una mayor disponibilidad de nutrientes en el suelo.
También observaron la anatomía de la hoja. Esto se debe a que las plantas pueden cambiar la anatomía de sus hojas para hacer frente a nuevas condiciones. Sin embargo, a medida que cambian las hojas, también cambian las emisiones de BVOC que liberan.
El equipo utilizó los brezales de la tundra subártica en Abisko, al norte de Suecia. Este es un lugar donde se han realizado experimentos climáticos durante treinta años. Aquí estudiaron tres especies de arbustos enanos subárticos, Empetrum hermaphroditum, casiope tetragona y Betula nana. El equipo estableció seis tratamientos: control, calentamiento, sombra, fertilización (mayor disponibilidad de nutrientes), fertilización + calentamiento y fertilización + sombra. El equipo repitió cada uno de estos tratamientos seis veces, lo que resultó en treinta y seis parcelas de 120 × 120 cm.
Las parcelas más cálidas se ubicaron bajo carpas abiertas hechas de película de polietileno, lo que aumentó la temperatura del aire entre 3 y 4 °C. Usaron tiendas de tela de arpillera para simular una mayor cobertura de nubes para dar sombra, lo que atenuó la luz solar en aproximadamente un 50%.
En agosto, dos tercios del crecimiento, los científicos aislaron las plantas en bolsas para examinar el aire a su alrededor en busca de BVOC sin obtener ningún compuesto dañino de otras partes de la muestra. Un poco más tarde recolectaron hojas completamente desarrolladas para microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido.
Los resultados fueron una sorpresa, escriben Ndah y sus colegas en su artículo.
“Contrariamente a nuestras expectativas, el aumento de la disponibilidad de nutrientes no redujo las emisiones de BVOC, pero aumentó las emisiones de monoterpenos de B. nana y tendió a aumentar las emisiones de monoterpenos oxigenados y sesquiterpenos de C. tetragona. En un muestreo realizado 5 años antes, 18 años después de iniciado el experimento, en el mismo sitio, Rinnan y otros. (2011) encontraron que la fertilización no provocó un cambio estadísticamente significativo en las emisiones de BVOC de los mismos arbustos. Valolahti y otros. (2015) informaron que las emisiones de terpenoides a nivel de ecosistema de la tundra subártica dominada por arbustos enanos no se vieron afectadas por la adición de hojarasca, lo que aumentó la disponibilidad de nutrientes después de 11 y 13 años de manipulación experimental, pero la adición de hojarasca aumentó las emisiones de BVOC del tratamiento térmico. Las respuestas observadas en este estudio sugieren que más de dos décadas de mayor disponibilidad de nutrientes están comenzando a afectar las emisiones de BVOC de especies individuales de arbustos enanos, lo que subraya la importancia de los ensayos a largo plazo”.
Los hallazgos del equipo muestran que una mayor disponibilidad de nutrientes podría ayudar a los arbustos subárticos a desarrollar una mayor resistencia al estrés biótico y abiótico. Sin embargo, para hacer esto, deben poder realizar la fotosíntesis para construir estas conexiones. El aumento de la turbidez afecta negativamente a las plantas al reducir la oportunidad para la fotosíntesis. Por lo tanto, el futuro del Ártico estará determinado por las interacciones entre el calor, los nutrientes y la cubierta de nubes.
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Ndah, F., Valolahti, H., Schollert, M., Michelsen, A., Rinnan, R. y Kivimäenpää, M. (2022) “Influencia de una mayor disponibilidad de nutrientes en las emisiones de compuestos orgánicos volátiles biogénicos (COVB) y la anatomía de la hoja de arbustos enanos subárticos bajo el calentamiento climático y el aumento de la nubosidad”, Anales de botánica129(4), https://doi.org/10.1093/aob/mcac004