Capodilupo, Manuela (2011) Effetto della biodiversità microbica su alcune funzioni ecosistemiche. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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L’impatto della biodiversità sulle dinamiche di popolazione e sulle funzionalità degli ecosistemi è una tematica ampiamente discussa. La maggior parte degli studi ha però indagato la relazione tra biodiversità e funzioni ecosistemiche (BEF) di comunità vegetali ed animali, mentre sono relativamente scarsi gli studi relativi alle comunità microbiche. L’obiettivo generale dello studio è stato quello di indagare la relazione fra diversità microbica e funzionalità delle comunità telluriche. In particolare, si è cercato di dare una risposta alle seguenti domande: (1) il tasso di decomposizione della sostanza organica del suolo è legata alla diversità microbica?; (2) la ricchezza di specie influisce sulla fungistasi?; (3) esiste una relazione tra la diversità microbica e la capacità di specie aliene di colonizzare gli ambienti? Per la realizzazione degli obiettivi prefissati è stato utilizzato il metodo delle comunità microbiche sintetiche. Le comunità sono state assemblate a partire da un pool di batteri e funghi isolati da campioni di suoli agrari e naturali. I microbi sono stati scelti a caso per costituire consorzi con un livello di biodiversità specifica crescente, fino ad un livello massimo di 64 specie. Per la quantificazione delle BEF prese in esame, è stato valutato 1) il tasso di decomposizione di quattro materiali organici (Hedera helix, Quercus ilex, cellulosa, legno), 2) la fungistasi nei confronti di due funghi tellurici (Mucor sp., Trichoderma harzianum) e 3) la capacità di un agente di biocontrollo (Pseudomonas chlororaphis) di colonizzare i residui vegetali e l’ambiente rizosferico. La diversità microbica ha influenzato positivamente la decomposizione della sostanza organica (cioè, all’aumentare del numero delle specie microbiche aumentava la mineralizzazione della sostanza organica). Ad esempio, le decomposizione della lettiera di edera è risultata del 18% maggiore nelle comunità formate da 32 specie fungine rispetto alle monocolture. Questa funzione, comunque, è risultata dipendente dalla temperatura ma soprattutto dalla qualità chimica della sostanza organica. In particolare, un aumento della temperatura di 10°C comporta un incremento del tasso di decomposizione dell’edera di 1,75 volte e di 1,3 della cellulosa. Il metodo delle comunità sintetiche è stato applicato per la prima volta allo studio sulla fungistasi. I risultati hanno mostrato che la diversità ha un effetto positivo su tale funzione del suolo per entrambi i funghi utilizzati e su diversi tipi di materiali organici. Ad esempio, la germinazione di T. harzianum è completamente inibita in presenza di comunità formata da 8 specie, mentre è del 55% nelle monoculture. Infine, gli esperimenti relativi alla capacità specie aliene (P. chlororaphis) hanno dimostrato che con l’incremento della diversità dei microrganismi residenti si verifica una progressiva e consistente riduzione dell’invadibilità delle comunità. In conclusione, le relazioni positive tra diversità microbica e funzione ecosistemiche dimostrano l’esistenza di una complementarietà funzionale tra le specie che compongono le comunità sintetiche. Ricerche future dovranno indagare la compatibilità e la complementarietà ecologica e fisiologica tra le specie che compongono le comunità sintetiche. Questo permetterà di accrescere la comprensione dei meccanismi alla base delle interazioni microbiche al fine di sviluppare consorzi microbici in grado di svolgere più efficacemente importanti funzioni ecosistemiche che sono precluse alle monocolture.

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