O nosso clima está a ficar mais quente e muitas regiões do mundo sofrerão ondas de calor e períodos de seca crescentes. A seca representa um desafio significativo a nível mundial, afetando os ecossistemas naturais e agrícolas. Embora os efeitos do stress hídrico nas plantas estejam bem documentados, a sua influência nos solos e nas comunidades microbianas associadas permanece menos compreendida, apesar de ser um dos stresses ambientais mais comuns sofridos pelos microrganismos do solo.
Ambos fizemos extensas pesquisas sobre a investigação dos efeitos da seca no campo e em condições de laboratório, mas estudar a atividade microbiana em solo seco é notoriamente difícil sem alterar o teor de água ou adicionar um substrato adicional. Só recentemente, Alberto, juntamente com alguns colegas, desenvolveram uma forma bastante elegante de rastrear a atividade de micróbios em solos usando 18O rotulagem de troca de vaporo que finalmente nos permite estudar a atividade microbiana e o crescimento em condições tão realistas quanto possível. Este método permite agora quantificar o crescimento a nível comunitário também durante os períodos de seca. Em nosso recente estudarverificamos e expandimos esse método usando rastreamento de deutério em lipídios microbianos. Com esta modificação podemos agora investigar três processos concomitantemente: atividade fisiológica da comunidade microbiana do solo, padrões de crescimento específicos de grupos microbianos e taxas de produção de triglicerídeos, que são uma importante classe de compostos de armazenamento.
Aplicamos este desenvolvimento na configuração experimental única do Projeto ClimGrass nos Alpes austríacos, liderado por uma equipa multidisciplinar de cientistas. Esta experiência oferece uma oportunidade rara, pois simula cenários climáticos futuros através de aquecimento combinado, aumento de CO2e tratamentos de seca. O desenho do projeto permite a investigação de alta resolução das respostas microbianas em condições do mundo actual, preenchendo uma lacuna crítica entre os estudos laboratoriais controlados e a ecologia de campo.
Fig. 1 Imagem do website ClimGrass mostrando as manipulações das mudanças climáticas, incluindo fumigação com CO2, aquecedores infravermelhos e abrigos contra chuva (Direitos autorais de Alberto Canarini).
Quantificamos o crescimento microbiano e a síntese de compostos de armazenamento com um nível de detalhe sem precedentes. Esta abordagem permitiu-nos desvendar as respostas bacterianas e fúngicas à seca, as suas estratégias de crescimento e as suas contribuições para a ciclagem do carbono no solo.
Fig. 3 Taxas de crescimento específicas de massa de diferentes grupos microbianos. a) Gram-positivo eb) marcadores bacterianos Gram-negativos ec) marcadores fúngicos, bem como d) a proporção de taxas de crescimento fúngico para bacteriano no pico da seca e recuperação (‘Seca’ e ‘Recuperação’).
Os resultados foram realmente surpreendentes. O crescimento bacteriano caiu pela metade durante a seca, enquanto os fungos apresentaram notável resistência (Fig. 2), mantendo taxas de crescimento estáveis e aumentando significativamente o seu investimento em armazenamento de triglicerídeos (Fig. 3) – o que indica que os fungos podem se beneficiar desta estratégia para suportar condições estressantes.
Figura 3. Investimento fúngico em compostos de armazenamento. a) Produção de fungos NLFA específico durante os períodos de “Seca” e “Recuperação”. b) Proporção de fungos específicos NLFA recentemente produzido para PLFA recentemente produzido (expresso em percentagem), indicando que os fungos aumentam o investimento relativo em NLFAs durante a seca. Esse proporção permite levar em conta uma potencial subestimação de NLFA específico de massa taxas de produção causadas pelo potencial acúmulo de necromassa-NLFA.
As nossas descobertas sublinham a resiliência adaptativa dos fungos do solo e o seu potencial para mediar a ciclagem do carbono em cenários climáticos futuros. Também destaca que, para esclarecer os mecanismos de resposta microbiana do solo às condições de estresse ambiental, precisamos investigar parâmetros além da replicação celular e incluindo estratégias específicas de táxons.
