El cambio climático no solo hace que las plantas sean más cálidas. 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 Annals of Botany, el equipo examinó cómo estos cambios podría afectar la vegetación subártica al alterar las emisiones de compuestos orgánicos volátiles biogénicos (COVB) y la anatomía de la hoja. Encuentran que una mayor disponibilidad de nutrientes podría ayudar a las plantas a mejorar su protección contra el estrés, especialmente el calor y la sequía.
A medida que el planeta se calienta, el aumento de calor varía. El el aumento de la temperatura ha sido particularmente dramático en las regiones árticas y subárticas. Si bien el aumento de la temperatura del aire provoca cambios en el crecimiento de las plantas y cambios en el rango, el cambio de la temperatura del suelo puede causar cambios en el suelo. Un suelo más cálido puede tener una mayor disponibilidad de nutrientes, gracias al aumento de las 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 a partir de partículas de aerosol liberadas de la superficie ahora libre de hielo.
Estos cambios en las condiciones darán lugar a un mayor estrés para las plantas, en parte debido a factores abióticos a medida que se adaptan a una temporada de crecimiento cambiante y precipitaciones diferentes, y con estrés biótico, por ejemplo, una mayor actividad de herbívoros. Las plantas pueden hacer frente a algunos de estos estreses mediante la producción de compuestos orgánicos volátiles biogénicos, BVOC. Ha habido muchos experimentos que muestran que, a medida que aumenta la temperatura, aumentarán las emisiones de BVOC. Pero Ndah y sus colegas no han visto mucho sobre cómo la mayor disponibilidad de nutrientes afectará las emisiones de BVOC. Los resultados que se han publicado son contradictorios, por lo que los botánicos se propusieron descubrir 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, si las hojas cambian, también lo harán las emisiones de BVOC que liberan.
El equipo usó el páramo de la tundra subártica en Abisko, norte de Suecia. Este es un sitio que ha estado realizando experimentos climáticos. durante treinta años. Aquí, examinaron tres especies de arbustos enanos subárticos, Empetrum hermafrodita, casiope tetragona y Betula nana. El equipo estableció seis tratamientos: control, calentamiento, sombreado, fertilización (mayor disponibilidad de nutrientes), fertilización + calentamiento y fertilización + sombreado. El equipo replicó cada uno de estos tratamientos seis veces, lo que resultó en treinta y seis parcelas de 120 × 120 cm.
Las parcelas más cálidas estaban bajo carpas de película de polietileno abiertas, 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 redujo la luz solar en alrededor del 50%.
En agosto, dos tercios del proceso de crecimiento, los científicos aislaron las plantas en bolsas para tomar muestras del aire a su alrededor en busca de BVOC sin obtener compuestos extraños de otras partes de la muestra. Un poco después de eso, 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, sino que 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 en el mismo sitio 5 años antes, 18 años desde el inicio del experimento, Pecho et al. (2011) encontró que la fertilización no causó cambios estadísticamente significativos en las emisiones de BVOC de los mismos arbustos. Valolahti et al. (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 que aumentó la disponibilidad de nutrientes después de 11 y 13 años de manipulación experimental, pero la adición de hojarasca mejoró las emisiones de BVOC del tratamiento de calentamiento. Las respuestas observadas en este estudio sugieren que más de dos décadas de mayor disponibilidad de nutrientes comienzan a afectar las emisiones de BVOC de especies individuales de arbustos enanos, lo que destaca la importancia de los experimentos 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 hacerlo, deberán poder realizar la fotosíntesis para construir estos compuestos. El aumento de la nubosidad afecta negativamente a las plantas al reducir la oportunidad para la fotosíntesis. Entonces, 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”, Annals of Botany, 129 (4), https://doi.org/10.1093/aob/mcac004
