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A novel approach to determine canopy nitrification in the phyllosphere of European forests: combining multiple isotope tracers and proteogenomic techniques

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Ricercatori europei contestano il concetto che la nitrificazione si verifica solo nel suolo

L’aumento indotto dall’uomo nella deposizione di azoto (Ndep) altera profondamente il ciclo dell’azoto (N) a livello globale. Tuttavia, il destino finale della Ndep sugli ecosistemi forestali non è completamente compreso. Un’iniziativa dell’UE illustra le trasformazioni microbiche delle foglie trascurate della Ndep e il suo contributo al ciclo N.

Cambiamento climatico e Ambiente

Nel secolo scorso, l’incenerimento di combustibili fossili e biomassa e l’uso intensivo di fertilizzanti e allevamenti di bestiame hanno aumentato significativamente le concentrazioni di composti N reattivi nell’atmosfera. Parte dell’N atmosferico si deposita nella biosfera come Ndep, alterando così il ciclo N globale. Si presume che la Ndep raggiunga direttamente il terreno. Tuttavia, non è chiaro se e come le parti aeree degli alberi dominate dalle foglie, la fillosfera, contribuiscano a modificare tali flussi di N prima che questi raggiungano il suolo. La fillosfera svolge un ruolo significativo nella regolazione degli scambi di carbonio e acqua con l’atmosfera, con effetti profondi sul clima. Tuttavia, il suo ruolo nel modificare la composizione chimica delle precipitazioni e, di conseguenza, il ciclo dei nutrienti all’interno di una foresta, non è ben compreso. Il progetto NITRIPHYLL, finanziato dall’UE, «ha mirato a sfidare il paradigma secondo il quale i microbi coinvolti nel ciclo N delle foreste sono limitati al suolo e quindi che la Ndep viene trattata esclusivamente nel suolo», afferma il dott. Maurizio Mencuccini, coordinatore del progetto. Il progetto mirava a dimostrare che i microbi delle foglie eseguivano la nitrificazione, contribuendo così al ciclo N prima che le foglie ritornassero al suolo come lettiera. In collaborazione con i partner del progetto, la dott.ssa Rossella Guerrieri e il dott. Mencuccini hanno prodotto un set di dati unico che ha caratterizzato, in modo innovativo, 12 siti forestali nell’ambito del Programma cooperativo internazionale sulla valutazione e il monitoraggio degli effetti dell’inquinamento atmosferico sulle foreste (ICP Forests). NITRIPHYLL ha attirato l’attenzione delle comunità che lavorano nell’interfaccia tra la ricerca e i responsabili delle politiche, quali ICP Forests, una delle più grandi reti di biomonitoraggio del mondo che fornisce ampie informazioni sulle condizioni delle foreste in Europa e non solo. Chiome degli alberi e nitrificazione NITRIPHYLL è il primo studio al mondo che ha unito due distinte strade di ricerca: lo studio dell’abbondanza e della diversità delle comunità di batteri nella fillosfera attraverso analisi genetiche e la loro attività nel trasformare la Ndep attraverso isotopi stabili. Il team del progetto ha dimostrato che le chiome degli alberi non consistono solo di foglie, ma ospitano una comunità di batteri altamente diversificata, e che l’N atmosferico si biotrasforma quando interagisce con le chiome degli alberi. «I risultati di NITRIPHYLL evidenziano il ruolo globale che la fillosfera può svolgere nella nitrificazione», osserva il dott. Guerrieri, un borsista Marie Skłodowska-Curie che ha lavorato al fianco del dott. Mencuccini. «Gli scienziati ora pongono nuove ed entusiasmanti domande sul ruolo ecologico delle comunità microbiche invisibili, eppure molto diversificate, ospitate nelle chiome degli alberi: Contribuiscono alla salute e al funzionamento delle foreste? Influenzano la qualità dell’aria che respiriamo, con importanti implicazioni per la salute umana?» NITRIPHYLL ha dimostrato il verificarsi di nitrificazione biologica in chioma della Ndep in molte foreste europee. «Ha aumentato la consapevolezza della Ndep in relazione alle attività umane e alle sue conseguenze sulle foreste di tutto il mondo», conclude il dott. Guerrieri. Di conseguenza, la comunità scientifica è ora in grado di riconoscere la diversità biologica nascosta nelle chiome degli alberi e il suo contributo al ciclo dell’N. «NITRIPHYLL contribuisce a una migliore comprensione di come la fillosfera influenzi l’N e di conseguenza il ciclo del carbonio all’interno delle foreste in relazione alla Ndep e al clima».

Parole chiave

NITRIPHYLL, foresta, N, chiome degli alberi, terreno, nitrificazione, Ndep, fillosfera

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