Més calor però més eixutesa: l’acció del canvi climàtic en l’activitat enzimàtica del sòl de màquies (Edafologia mediterrània, 11/2020)

Un dels efectes positius de la desacceleració econòmica associada a la pandèmia del coronavirus-2019 i a les mesures de contenció, mitigació i adaptació corresponents serà la reducció relativa en les emissions antropogèniques de gasos d’efecte hivernacle responsables del canvi climàtic. Revistes com “Global Change Biology” ens ensenyen precisament a comprendre la interacció entre els sistemes biològics i tots els aspectes dels canvis ambientals globals que experimentem. Entre aquests canvis globals hi ha les emissions antropogèniques de gasos atmosfèrics, la depleció de l’ozó troposfèric, els col·lapses d’ecosistemes i biomes, la urbanització, els focs forestals, les espècies invasives, etc. En ocasions anteriors hem comentat algun article del grup de Josep Peñuelas, de la Unitat d’Ecologia Global de l’UAB publicats a aquesta revista sobre els ecosistemes de màquies, garrigues o matolls. Sovint aquesta línia de recerca se centra en la vegetació, però el sòl d’aquestes comunitats també hi juga un paper rellevant. Paolo Zuccarini és el primer autor d’un nou article de Global Change Biology sobre la recerca d’un any dels efectes de l’estacionalitat i de l’escalfament climàtic sobre les activitats enzimàtiques extracel·lulars presents en un sòl de màquia semi-àrida que té el fòsfor com a nutrient limitant. Les cinc activitats enzimàtiques estudiades (beta-glucosidasa, fosfatasa àcida, fosfatasa alcalina, proteasa i ureasa) mostren un augment associat a l’escalfament (estacional o secular) tan sols si hi ha una quantitat suficient d’aigua en el sòl. En sòls pobres en fòsfor les activitats fosfatases tenen un paper cabdal en el balanç nutricional edàfic. Si l’escalfament pot afavorir-les durant l’hivern, durant l’estiu una major eixutesa podria conduir a un balanç negatiu en termes de la mineralització del sòl. És per això que Zuccarini et al. demanen considerar la interacció entre el factor hídric i el factor tèrmic sobre les activitats enzimàtiques edàfiques en els models biogeoquímics.

Parc natural del Garraf

Una comparació entre el 2004 i el 2014 d’una mateixa parcel·la del Parc Natural del Garraf

Paolo Zuccarini, Dolores Asensio, Romà Ogaya, Jordi Sardans i Josep Peñuelas són membres de la Unitat d’Ecologia Global, grup de recerca adscrit al Centre de Recerca Agro-Forestal (CREAF), al Centre Superior d’Investigacions Científiques i a la Universitat Autònoma de Barcelona, a Bellaterra-Cerdanyola del Vallès.

La parcel·la de l’estudi es troba al Parc Natural del Garraf i consisteix en una terra de matoll semiàrid, típica màquia mediterrània, i que té en el fòsfor el seu nutrient limitant. Les dades de les darreres dues dècades mostren que aquest indret ha estat sotmès a l’acció de l’escalfament climàtic. Zuccarini et al. comparen les dades que obtingueren en l’any del 2014 amb les obtingudes en l’any del 2004.

Centren l’atenció en cinc enzims extracel·lulars del sòl:
– beta-glucosidasa (EC 3.2.1.21), que catalitza la hidròlisi de sucres complexos amb alliberament de beta-D-glucosa. És un enzim rellevant en la descomposició d’hidrats de carboni.
– fosfatasa àcida (EC 3.1.3.2), catalitza fonamentalment l’alliberament de fosfat inorgànic en condicions de pH baix.
– fosfatasa alcalina (EC 3.1.3.1), catalitza l’alliberament de fosfat inorgànic en condicions de pH elevat.
– proteasa: catalitza la degradació de proteïnes en pèptids i aminoàcids.
– ureasa (EC 3.5.1.5) catalitza la degradació d’urea en CO2 i NH3.

Aquests enzims són excretats per un ample ventall de bacteris, fongs, etc., i contribueixen al procés de descomposició de la matèria orgànica en els seus components inorgànics (diòxid de carboni, amoníac, fosfat, etc.). Les comunitats microbianes més rellevants en la producció d’aquests enzims són les que es troben associades amb les arrels de plantes superiors, és a dir les que fan part de la rizosfera. Els productes finals de la descomposició són la matèria primera de la saba bruta generada per l’assimilació de les arrels.

En termes generals, com més elevada és la temperatura ambiental més elevades són les cinc activitats enzimàtiques estudiades. Ara bé, aquesta relació tan sols és cert si hi ha una suficient disponibilitat d’aigua car, altrament, l’activitat enzimàtica es veu deprimida. L’estacionalitat, doncs, afecta les cinc activitats enzimàtiques analitzades, però Zuccarini et al. constaten que la resposta a la temperatura no és idèntica en les cinc activitats, de manera que la relació quantitativa entre aquestes (l’estequiometria enzimàtica) és diferent en l’hivern que en l’estiu.

La comparació entre les dades del 2004 i les dades del 2014, mostren com l’efecte de l’escalfament és més fort en aquest segon any. Zuccarini et al., doncs, no observen la suposada aclimatació de les respostes rizosfèriques a temperatures més elevades. Així doncs, la tendència d’escalfament climàtic hauria de conduir a augments addicionals de les activitats enzimàtiques extracel·lular sempre que es mantingui un nivell mínim de disponibilitat d’aigua. Si hi ha prou aigua, l’augment de l’activitat enzimàtica mitjana al llarg de l’any conduirà a una acceleració de la regeneració de nutrients minerals del sòl. Que l’escalfament climàtic promogui la producció i degradació de biomassa és una de les raons per veure en les comunitats vegetals un embornal del CO2 atmosfèric. Ara bé, totes aquestes modificacions també comporten una alteració en la composició de la mateixa comunitat vegetal i de la rizosfera associada. En un entorn càrstic com el del Garraf, tan gasiu en termes hídrics, potser la promoció de la descomposició serà certa durant els hiverns més suaus del futur, però podria no ser-ho així en uns estius més càlids però també més eixuts. L’eixutesa comporta una reducció de les activitats enzimàtiques del sòl, i el balanç global dels canvis tèrmics i higromètrics podria ésser negatiu en termes de nutrients minerals.

Fins i tot en climes més freds, la promoció de l’activitat enzimàtica de la rizosfera per acció de l’escalfament climàtic es veuria limitada si manqués la disponibilitat de matèria orgànica o d’aigua.

Lligams:

Effects of seasonal and decadal warming on soil enzymatic activity in a P‐deficient Mediterranean shrubland. Paolo Zuccarini, Dolores Asensio, Romà Ogaya, Jordi Sardans, Josep Peñuelas. Glob. Chang. Biol. (2020).

 

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: