Gentile, Anna (2006) Biodiversità della microflora edafica in funzione della copertura vegetale in ambiente mediterraneo mediate tecniche funzionali e molecolari. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Item Type: Tesi di dottorato
Uncontrolled Keywords: Biodiversità, Microflora, Edafica
Date Deposited: 31 Jul 2008
Last Modified: 30 Apr 2014 19:23
URI: http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/603

Abstract

Il suolo ospita un’enorme varietà di specie microbiche, la maggior parte delle quali ancora sconosciute. Il ruolo fondamentale svolto dalla componente microbica del suolo per il funzionamento degli ecosistemi terrestri è garantito dalla sua diversificazione (Giller et al., 1997). La conoscenza dei fattori che influenzano la diversità della microflora edafica è quindi di grande importanza ai fini della realizzazione di adeguati modelli di gestione degli ecosistemi. La copertura vegetale rappresenta uno dei principali fattori che influenzano la diversità della microflora edafica, poiché regola la qualità e la quantità delle risorse disponibili, compete con i microrganismi per i nutrienti e determina la formazione di microclimi (Wardle, 2002), quindi crea variabilità sia spaziale che temporale dei principali fattori che condizionano la struttura e la composizione delle comunità edafiche. L’ambiente mediterraneo è caratterizzato da una grande eterogeneità della copertura vegetale, che riflette generalmente gli effetti dell’attività antropica. Gli studi presenti in letteratura sulla relazione tra copertura vegetale e caratteristiche della comunità microbica del suolo raramente riguardano gli ecosistemi mediterranei. In questo lavoro è stata valutata, in quattro casi studio di seguito riportati, l’influenza della copertura vegetale sulla diversità della microflora edafica di suoli prelevati in area mediterranea. La diversità della comunità microbica è stata valutata in termini di diversità funzionale (Catabolic Evenness, Degens et al., 2000) e, per il quarto caso studio, anche in termini di diversità genetica (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis, Muyzer et al., 1993). Sono state inoltre effettuate misure di biomassa (Substrate Induced Respiration, Sparling, 1995; Degens et al., 2001) ed attività microbica (Degens et al., 2000) e di alcune caratteristiche chimiche del suolo (pH, carbonio organico, tenore idrico). Nel primo caso studio sono stati studiati gli effetti dell’introduzione, nel Parco Nazionale del Vesuvio, di una specie vegetale invasiva, Robinia pseudoacacia L., sulle caratteristiche della microflora edafica. A tale scopo il suolo di un robinieto è stato confrontato con il suolo di un bosco di Quercus ilex L., specie nativa, e con il suolo di un bosco di Pinus pinea L., specie introdotta dall’uomo, ma naturalizzata. I risultati hanno indicato che al suolo colonizzato dalla specie invasiva sono associati valori ridotti di biomassa ed attività microbica, oltre che di contenuto di carbonio organico, rispetto ai suoli della pineta e della lecceta. Inoltre i suoli colonizzati da specie introdotte dall’uomo (pino e robinia) sono caratterizzati da una minore diversità funzionale della comunità microbica. Obiettivo del secondo caso studio è stato quello di valutare l’effetto dell’introduzione di specie vegetali autoctone, mediante interventi di ingegneria naturalistica, sulla comunità microbica del suolo. Gli interventi hanno avuto lo scopo di favorire la colonizzazione del suolo da parte delle piante, al fine di ridurre la mobilità del substrato, migliorare la qualità del suolo e quindi limitare il rischio di erosione. Gli impianti hanno avuto generalmente un lieve effetto positivo sulla qualità del suolo, anche se spesso non significativo, favorendo lo sviluppo, l’attività e/o la diversificazione della microflora edafica e talvolta incrementando la riserva di carbonio organico. Il fatto che gli impianti non abbiano prodotto effetti molto marcati probabilmente è dovuto al limitato periodo trascorso tra la realizzazione degli interventi e il prelievo di suolo (massimo due anni). L’obiettivo del terzo caso studio è stato quello di valutare se lo sviluppo di una comunità di piante erbacee annuali potesse influenzare la microflora edafica all’interno di aree aperte della vegetazione arbustiva generate da un diverso tipo di disturbo antropico. A tale scopo lo studio è stato effettuato in suoli soggetti ad incendi sperimentali di differente intensità nel 2000 e in suolo non incendiato, dove l’interruzione della vegetazione arbustiva è stata probabilmente determinata dal taglio della vegetazione da parte dei forestali allo scopo di ridurre il rischio di incendi accidentali. Nelle aree di studio il suolo è stato prelevato nel corso dello sviluppo della comunità erbacea, dallo stadio di seme (marzo), a quello di plantula (aprile), a quello di pianta adulta (maggio) fino alla morte della parte epigea (luglio). I risultati hanno evidenziato che l’effetto dello sviluppo della comunità erbacea dipende dal tipo di disturbo che ha generato l’interruzione della vegetazione arbustiva. Solo il suolo sottoposto ad incendio intenso è risultato favorito dallo sviluppo delle piante erbacee, esso ha presentato infatti i valori più elevati di biomassa, attività e diversità microbica in concomitanza con il massimo sviluppo delle piante erbacee e i valori più bassi di tali parametri quando, nel periodo arido, muoiono le piante, suggerendo che in tale periodo la microflora è limitata sia dalla disponibilità idrica che dall’assenza di copertura vegetale. Al contrario nel suolo soggetto ad incendio leggero e nel suolo non incendiato è stato osservato soltanto un effetto limitante dell’aridità estiva sulla microflora edafica. Il suolo soggetto ad incendio intenso sembra pertanto ancora risentire dell’effetto dell’incendio, avvenuto quattro anni prima, come dimostra anche il fatto che la comunità microbica è risultata, nei primi due campionamenti, meno sviluppata, attiva e diversificata rispetto al suolo interessato da incendio leggero ed al suolo non incendiato. Infine, nel quarto caso studio sono state studiate le variazioni della microflora edafica in aree a diversa copertura vegetale, in relazione al tempo trascorso dopo il taglio della vegetazione, rispettivamente un pratello, una comunità ad arbusti bassi e una comunità di macchia. Il suolo è stato campionato in primavera, dopo un lungo periodo piovoso, ed in autunno, al termine di una prolungata siccità estiva, in modo da tener conto anche della disponibilità idrica, essendo l’acqua il principale fattore limitante in ambiente mediterraneo. In questo studio oltre alla diversità funzionale, la biomassa e l’attività microbica, è stata determinata anche la diversità genetica della comunità microbica. L’analisi molecolare ha richiesto che fosse dapprima effettuato un confronto tra due diversi metodi di estrazione del DNA dal suolo, uno basato sulla lisi enzimatica ed uno basato sulla lisi meccanica, per poter individuare la procedura più adatta, in fatto di rese, al tipo di suolo analizzato, che è prevalentemente sabbioso e quindi presenta uno scarso contenuto in DNA. Il metodo di lisi meccanica si è dimostrato più efficace ed è stato adottato in questo caso studio. Inoltre è stato necessario confrontare diverse tecniche per la purificazione e la quantificazione del DNA (elettroforetica, spettrofotometrica e fluorimetrica) e tra queste la tecnica fluorimetrica è apparsa la più sensibile. I risultati del quarto caso studio hanno indicato che la comunità microbica è influenzata più dalla variazione stagionale della disponibilità idrica che dalla copertura vegetale e che l’effetto della copertura vegetale è apparso evidente, sebbene soltanto per l’attività microbica e per la composizione della comunità batterica, generalmente solo in condizioni idriche limitanti. Inoltre non è stata rilevata una relazione tra diversità genetica e funzionale della microflora edafica indicando che il funzionamento della comunità microbica non sia legato alla sua composizione. L’insieme dei risultati ottenuti ha evidenziato che la copertura vegetale costituisce un importante fattore di regolazione del funzionamento e della composizione della microflora edafica in area mediterranea e che il suo effetto può dipendere da altri fattori ecologici, quali la disponibilità idrica ed eventuali fattori di disturbo antropico. La comunità microbica è risultata più sensibile ai cambiamenti dei fattori ambientali rispetto alla sostanza organica del suolo e quindi costituisce un indicatore più idoneo a rappresentare lo stato di salute del suolo. Tuttavia poiché i differenti parametri microbici non mostrano la stessa sensibilità alla variazione dei fattori ambientali, è opportuno considerare simultaneamente diversi parametri che descrivano complessivamente la comunità stessa, ossia parametri indicatori del suo sviluppo (biomassa), della sua attività (respirazione) e della sua diversità.

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