Altitudine, pH e calcio sono fattori chiave nel ciclo del fosforo

Uno studio cinese ha identificato gli aspetti decisivi che influenzano la distribuzione del fosforo assimilabile nelle foreste tropicali e subtropicali. Modellando il potenziale genetico per la mineralizzazione dell’elemento nel suolo

di Matteo Cavallito

La presenza del fosforo nel suolo è determinante per la crescita delle piante e, in generale, per la vita e la produttività dell’ecosistema. A oggi, tuttavia, gli scienziati non avevano ancora saputo identificare con chiarezza quali fattori influenzassero la disponibilità di questo elemento chiave. A fornire un contributo importante, in questo senso, sarebbero stati per contro gli studiosi del Giardino Botanico Tropicale di Xishuangbanna (XTBG) dell’Accademia Cinese delle Scienze che, in una ricerca pubblicata su Functional Ecology, hanno analizzato il caso delle foreste tropicali e subtropicali e individuato alcuni aspetti cruciali. Ovvero l’altitudine, il pH del suolo e la disponibilità di calcio.

I microbi hanno un ruolo chiave nel ciclo del fosforo

Pur presente in grande quantità nel terreno, il fosforo realmente disponibile per le piante rappresenta solo una piccola parte del totale soprattutto nelle foreste tropicali. Essenziale, in questi ambienti, è l’attività dei microrganismi del suolo che regolano i cicli dei nutrienti e contribuiscono a rendere accessibile l’elemento. I batteri, in particolare, partecipano a queste dinamiche attraverso processi come la mineralizzazione dell’elemento organico, ovvero la trasformazione di quest’ultimo in forme assimilabili dalle piante.

Questo processo è mediato da enzimi specifici la cui produzione è controllata da geni funzionali, tra cui il PhoD che svolge un ruolo chiave nella degradazione del fosforo organico.

“I microbi del suolo che ospitano il gene PhoD mediano questo processo secernendo fosfatasi alcaline extracellulari”, spiega lo studio. “Questo gene è diffuso in diversi phyla (grandi gruppi, ndr) batterici e la sua importanza nei sistemi agro-ecologici è stata ampiamente documentata, soprattutto in risposta all’apporto di fertilizzanti”. Tuttavia, “la sua distribuzione spaziale negli ecosistemi naturali lungo i gradienti ambientali e i suoi conseguenti effetti sulle dinamiche del fosforo sono ancora poco chiari”.

Lo studio

A differenza della maggior parte degli studi, che si è concentrata sui sistemi agricoli, la ricerca cinese si è concentrata sugli ecosistemi forestali tropicali e subtropicali su larga scala. Gli autori hanno così studiato la distribuzione spaziale del gene PhoD in tre appezzamenti forestali di 20 ettari nella provincia dello Yunnan, in Cina: la foresta tropicale di pianura di Bubeng, la foresta tropicale di media altitudine di Nabanhe e la foresta subtropicale sempreverde di latifoglie di alta quota di Ailaoshan.

Utilizzando tecniche molecolari, inoltre, sono riusciti a esaminare la relazione tra la distribuzione del gene stesso e la presenza di alcuni fattori geografici, chimici e biotici.

In sintesi, lo studio collega la diversità microbica alle dinamiche del fosforo e al funzionamento degli ecosistemi forestali. “L’abbondanza”, spiega lo studio, “era massima e più diffusa nella zona di media quota di Nabanhe (1.015,86–1.235,64 m), intermedia nella zona a bassa quota di Bubeng (712,05–860,05 m) e più bassa nella zona ad alta quota di Ailaoshan (2.443,78–2.586,13 m), dove il gene era spesso non rilevabile”. Ma non solo.

Suolo, calcio e pH decisivi

In definitiva, i risultati dello studio “hanno individuato l’altitudine, il pH del suolo e il calcio come i tre principali fattori predittivi della forte presenza e della distribuzione del gene PhoD su scala regionale”, dove l’effetto dell’altitudine stessa risulta mediato dalla variazione del pH e della concentrazione dei macronutrienti come carbonio, azoto e fosforo. A livello locale, infine, “il modello spaziale era associato a variazioni nel materiale originario del suolo che ne hanno influenzato sia l’acidità sia il contenuto di calcio”.

“I nostri risultati dimostrano come i cambiamenti ambientali determinati dall’altitudine modellino il potenziale genetico per la mineralizzazione del fosforo nel suolo”, ha affermato Yang Xiaodong, uno degli autori dello studio. “Il pH del terreno agisce come un filtro costante, limitando la comunità microbica in grado di svolgere questa funzione vitale in diversi paesaggi”. Nuovi studi su larga scala, concludono gli autori, sono ora necessari per prevedere le risposte di questo processo microbico fondamentale ai cambiamenti globali.