Due fattori che giocano un ruolo chiave nel cambiamento climatico, l'aumento del riscaldamento climatico e l'aumento dei livelli di ozono, sembrano avere effetti dannosi sulle radici delle piante di soia, il loro rapporto con i microrganismi simbionti nel suolo e i modi in cui le piante sequestrano il carbonio.

I risultati, pubblicato nell'edizione del 9 luglio di Progressi scientifici , mostrano pochi cambiamenti ai germogli della pianta in superficie ma alcuni risultati angoscianti sottoterra, compresa una maggiore incapacità di trattenere il carbonio che invece viene rilasciato nell'atmosfera come gas serra.

I ricercatori della North Carolina State University hanno esaminato l'interazione tra il riscaldamento e l'aumento dei livelli di ozono con alcuni importanti organismi sotterranei - i funghi micorrizici arbuscolari (AMF) - che promuovono le interazioni chimiche che trattengono il carbonio nel terreno prevenendo la decomposizione della materia organica del suolo, arrestando così la fuoriuscita di carbonio dal materiale in decomposizione.

"La capacità di sequestrare il carbonio è molto importante per la produttività del suolo, oltre agli effetti dannosi dell'aumento dei gas serra quando questo carbonio fuoriesce, " disse Shuijin Hu, professore di patologia vegetale presso la NC State e corrispondente autore dell'articolo.

Presente nelle radici di circa l'80% delle piante che crescono a terra, AMF ha un rapporto vantaggioso per tutti con le piante. L'AMF preleva carbonio dalle piante e fornisce azoto e altri nutrienti utili al suolo di cui le piante hanno bisogno per crescere e svilupparsi.

Nello studio, i ricercatori hanno creato appezzamenti di semi di soia con temperature dell'aria aumentate di circa 3 gradi Celsius, appezzamenti con livelli di ozono più elevati, appezzamenti con livelli più elevati sia di riscaldamento che di ozono, e controllare i grafici senza modifiche. Gli esperimenti risultanti hanno mostrato che il riscaldamento e l'aumento dei livelli di ozono rendono le radici della soia più sottili poiché risparmiano risorse per ottenere i nutrienti di cui hanno bisogno.

Le cultivar di soia sono spesso sensibili all'ozono, Ha detto Hu. I livelli di ozono sono stati in qualche modo stabili o addirittura in calo in alcune parti degli Stati Uniti nell'ultimo decennio, ma sono aumentati drasticamente nelle aree di rapida industrializzazione, come India e Cina, Per esempio.

"L'ozono e il riscaldamento hanno dimostrato di essere molto stressanti per molte colture, non solo per i semi di soia, e per molte erbe e specie arboree, " Hu ha detto. "L'ozono e il riscaldamento rendono le piante deboli. Le piante cercano di massimizzare l'assorbimento dei nutrienti, così le loro radici si assottigliano e si allungano in quanto hanno bisogno di sfruttare il volume di suolo sufficiente per le risorse. Questa debolezza si traduce in una riduzione dell'AMF e in un più rapido turnover delle ife radicali e fungine, che stimola la decomposizione e rende più difficile il sequestro del carbonio. Questi eventi a cascata possono avere effetti profondi nel sottosuolo, sebbene in alcuni casi i germogli delle piante appaiano normali".

Hu ha detto di essere sorpreso che i germogli delle piante non siano stati molto colpiti dagli stress del riscaldamento e dell'ozono; la biomassa delle foglie delle piante sia negli appezzamenti di controllo che in quelli sperimentali era circa la stessa.

Forse ancora più sorprendentemente, Hu ha detto che più riscaldamento e ozono hanno cambiato il tipo di AMF che colonizza le piante di soia.

Lo studio ha mostrato che i livelli di una specie AMF chiamata Glomus diminuivano con più riscaldamento e ozono, mentre una specie chiamata Paraglomus è aumentata.

"Glomus protegge il carbonio organico dalla decomposizione microbica mentre Paraglomus è più efficiente nell'assorbire i nutrienti, " Hu ha detto. "Non ci aspettavamo che queste comunità si spostassero in questo modo".

Hu prevede di continuare a studiare i sistemi che circondano il sequestro del carbonio nel suolo e altre emissioni di gas serra dal suolo, come il protossido di azoto, o N ₂ O.