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

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Svelare la connessione tra insetti, cambiamenti climatici e difese delle piante

I cambiamenti climatici stanno esercitando un profondo impatto sui sistemi artici. Un progetto finanziato dall’UE ha studiato i nessi tra temperature più elevate, insetti e gas chimici emessi dalle piante.

Cambiamento climatico e Ambiente

L’Artide si sta riscaldando al doppio della velocità rispetto alla media globale. I cambiamenti climatici stanno alterando la regione in modi che non hanno precedenti negli ultimi tempi e gli scienziati cercano di capire in cosa si tradurrà tutto ciò. Un cambiamento percepito è rappresentato dai livelli di composti organici volatili (COV), sostanze chimiche rilasciate dalle piante per proteggersi contro elementi di stress, quali temperature elevate e attacchi di insetti erbivori. Nell’Artide, i COV hanno importanti implicazioni per la formazione di aerosol. Ciò è fondamentale per i modelli climatici, dal momento che gli aerosol disperdono di fatto la radiazione e possono contrastare il riscaldamento climatico. Alcuni studi precedenti hanno dimostrato che il riscaldamento aumenta i COV nell’Artide. «Tuttavia, va notato che l’impatto stimato del raffreddamento è molto inferiore rispetto all’impatto del riscaldamento dovuto alle emissioni di gas a effetto serra», afferma Tao Li, docente assistente di ecologia terrestre presso l’Università di Copenaghen, in Danimarca, e borsista post-dottorato del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. Tuttavia, i fattori alla base dei cambiamenti sono tuttora sconosciuti e, a tal fine, il progetto HIVOL ha esaminato il nesso tra i COV nell’Artide, le temperature più calde e gli insetti erbivori. Il gruppo di ricerca ha lavorato a diversi esperimenti di lungo termine sui cambiamenti climatici, condotti su periodi che vanno da pochi mesi fino a diversi decenni. In questi esperimenti, piccole aree di tundra sono riscaldate da gas a effetto serra senza copertura nel tentativo di riprodurre il clima futuro. «Paragonando le misurazioni provenienti dalle aree riscaldate e dagli ambienti circostanti, possiamo valutare i cambiamenti indotti dal clima», spiega Riikka Rinnan, docente presso il dipartimento di biologia e responsabile del Rinnan Lab dell’Università di Copenaghen. Nello specifico, gli obiettivi consistevano nel misurare il modo in cui il riscaldamento sta modificando gli attacchi degli insetti alle piante legnose nell’Artide, come ciò cambia le emissioni di COV e in che modo l’impatto degli insetti erbivori dovrebbe essere incluso nei modelli di emissioni per estrapolare queste informazioni su una scala maggiore. «La nostra ricerca mostra che il riscaldamento non aumenta solo direttamente le emissioni di COV, ma esercita anche importanti impatti indiretti aumentando la pressione di alimentazione degli insetti, ad esempio», aggiunge Li, responsabile della ricerca per il progetto HIVOL.

Svelare i nessi

Le ripercussioni dell’alimentazione degli insetti variavano in base alle piante e alle specie di insetti in questione. È interessante notare che i livelli di alimentazione di insetti che masticano foglie avevano effetti maggiori sulle emissioni di COV rispetto agli stessi cambiamenti climatici. «Stranamente, il riscaldamento rafforza di più le ripercussioni degli insetti che masticano foglie sulle emissioni di COV e questi effetti sembrano essere coerenti indipendentemente dalla durata del riscaldamento», osserva Li. Nelle foreste boreali e montane di betulla, il gruppo ha scoperto che il tasso di emissioni è aumentato in modo lineare rispetto all’entità dei danni alle foglie causati dall’alimentazione dei bruchi. Inoltre, alcuni composti specifici sono stati rilasciati solo quando i bruchi di falena si nutrivano di foglie. Questi nuovi risultati potrebbero essere tradotti in ulteriori percorsi di ricerca e utilizzati per monitorare i cambiamenti ecosistemici e informare le strategie di gestione degli organismi nocivi. «I COV potrebbero essere impiegati come biomarcatori per l’individuazione e il monitoraggio non invasivi delle popolazioni di bruchi nelle foreste montane di betulla».

Le prossime tappe

Il Rinnan Lab continuerà con ulteriori esperimenti valutando le risposte nelle foreste montane di betulla con diverse storie di ondate di erbivori. «Ci espanderemo inoltre a una scala maggiore e misureremo le emissioni di COV di un’intera foresta montana di betulle, monitorando al contempo le densità degli insetti. Le nostre attività di ampliamento delle risposte e dei modelli continueranno a trarre beneficio dai risultati del progetto HIVOL», aggiunge Rinnan.

Parole chiave

HIVOL, erbivori, COV, cambiamenti climatici, emissioni, Artide, piante, insetti

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