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Herbivore-induced emissions of biogenic volatiles from arctic plants under climate warming

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Desentrañar la conexión entre insectos, cambio climático y defensas de las plantas

El cambio climático tiene un impacto profundo en los ecosistemas árticos. Un proyecto financiado con fondos europeos investigó los vínculos que existen entre unas temperaturas más elevadas, los insectos y los gases químicos que emiten las plantas.

Cambio climático y medio ambiente

El Ártico se está calentando a una velocidad que duplica la media mundial. El cambio climático está alterando la región de una forma que no tiene precedentes en tiempos recientes y los científicos están tratando de averiguar qué va a significar todo esto. Se ha observado un cambio en el nivel de los compuestos orgánicos volátiles (COV). Estos compuestos son sustancias químicas liberadas por las plantas para protegerse de los factores estresantes, como unas temperaturas altas o los ataques de insectos fitófagos. En el Ártico, los COV tienen implicaciones importantes para la formación de aerosoles. Esto es esencial para los modelos climáticos, ya que los aerosoles dispersan la radiación y pueden contrarrestar el calentamiento. Estudios anteriores han demostrado que el calentamiento aumenta los COV en el Ártico. «Pero no podemos olvidar que se estima que el impacto del enfriamiento es mucho menor que el impacto del calentamiento generado por las emisiones de gases de efecto invernadero», señala Tao Li, profesor asociado de Ecología Terrestre en la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y beneficiario de una beca de investigación posdoctoral Marie Skłodowska-Curie. Con todo, siguen sin conocerse las causas fundamentales de los cambios. Para descubrirlas, el proyecto HIVOL ha investigado los vínculos entre los COV del Ártico, los aumentos de temperatura y el herbivorismo de los insectos. El equipo trabajó en varios experimentos a largo plazo relacionados con el cambio climático, con unas duraciones que van de unos pocos meses a varios decenios. En estos experimentos, se calientan áreas pequeñas de la tundra a través de invernaderos sin cubierta, en un intento por imitar el clima del futuro. «Al comparar las mediciones obtenidas de las áreas calentadas y las de los entornos adyacentes, podemos evaluar los cambios provocados por el clima», explica Riikka Rinnan, catedrática del Departamento de Biología y jefa del Rinnan Lab en la Universidad de Copenhague. Más concretamente, los objetivos eran determinar de qué forma el calentamiento está cambiando los ataques de los insectos a las plantas leñosas del Ártico, cómo esto cambia las emisiones de COV y de qué manera se debe incluir el impacto del herbivorismo de los insectos en los modelos de emisiones a fin de extrapolar esta información a una escala mayor. «Nuestra investigación demuestra que el calentamiento no solo aumenta directamente las emisiones de COV, sino que también tiene efectos indirectos importantes, ya que, por ejemplo, aumenta la presión de alimentación de los insectos», añade Li, investigador principal del proyecto HIVOL.

Descubrir los vínculos

Los efectos de la alimentación de los insectos variaban en función de la planta y la especie de insecto en cuestión. Curiosamente, los niveles de alimentación de los insectos masticadores de hojas afectaban más a las emisiones de COV que el propio calentamiento. «Nos sorprendió que el calentamiento aumentase el impacto de los insectos masticadores sobre las emisiones de COV. Además, parece que estos efectos son constantes independientemente de la duración del calentamiento», comenta Li. En los abedulares montanos boreales, el equipo observó que las tasas de emisión aumentaban de forma lineal cuanto más dañadas estaban las hojas a causa de la alimentación de las orugas. Asimismo, algunos compuestos concretos se liberaban únicamente cuando las orugas de polillas se comían las hojas. Estos nuevos resultados podrían abrir otras líneas de investigación y aplicarse en la vigilancia de los cambios ecosistémicos y la elaboración de estrategias para el control de plagas. «Potencialmente, los COV podrían usarse como biomarcadores para la detección y la vigilancia no invasivas de las poblaciones de orugas en los abedulares montanos boreales», explica Li.

De cara al futuro

El Rinnan Lab seguirá realizando experimentos para evaluar las respuestas de los abedulares montanos boreales con diferentes brotes de insectos herbívoros. «También vamos a ampliarlos a una escala mayor y medir las emisiones de COV de un abedular montano entero mientras vigilamos la densidad de insectos. Las actividades de ampliación de las respuestas y el modelizado seguirán beneficiándose de los resultados de HIVOL», añade Rinnan.

Palabras clave

HIVOL, herbivorismo, COV, cambio climático, emisiones, Ártico, plantas, insectos

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