Warming effects on metabolomic profiles of plant communities and soils of subarctic grasslands
Avaluar els impactes del canvi climàtic en els ecosistemes globals és un repte clau per a la comunitat científica. Comprendre les respostes fenotípiques de les plantes i dels sòls és essencial per anticipar el futur paisatge climàtic d’aquestes xarxes biològiques. Les plantes, dominants al paisatge...
| Author: | |
|---|---|
| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2025 |
| Country: | España |
| Institution: | CBUC, CESCA |
| Repository: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/695898 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10803/695898 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Metabolòmica Metabolomics Metabolómica Ecologia Ecology Ecología Ciències Experimentals 574 |
| Summary: | Avaluar els impactes del canvi climàtic en els ecosistemes globals és un repte clau per a la comunitat científica. Comprendre les respostes fenotípiques de les plantes i dels sòls és essencial per anticipar el futur paisatge climàtic d’aquestes xarxes biològiques. Les plantes, dominants al paisatge terrestre, són especialment vulnerables als efectes de l’escalfament global; per això, caracteritzar les respostes de les comunitats vegetals és fonamental per entendre la resposta general dels ecosistemes. Els sòls del Nord Circumpolar, que emmagatzemen la reserva mundial més gran de carboni, constitueixen la base dels ecosistemes terrestres i acullen una elevada biodiversitat. Tanmateix, l’escalfament en aquesta regió s’amplifica fins a 3,8 vegades respecte a la mitjana mundial, cosa que posa en risc ecosistemes sensibles com els prats subàrctics. Aquesta tesi investiga: (i) els perfils metabolòmics foliars de gramínies, herbes i plantes llenyoses sota condicions d’escalfament; (ii) la interacció entre la dinàmica estacional i un escalfament a curt termini (10 anys) en el perfil metabolòmic del sòl de prats subàrctics; i (iii) la influència de la presència d’arrels en combinació amb un escalfament a mitjà termini (12 anys) i a llarg termini (>60 anys) en sòls subàrctics. Es va realitzar un metaanàlisi d’estudis publicats centrat en el perfil metabolòmic foliar de plantes sotmeses a increments de temperatura de 0 a 20 °C. Mitjançant un enfocament qualitatiu i quantitatiu es va observar un enriquiment en vies de metabòlits primaris relacionats amb el metabolisme de sucres, l’estabilització de membranes i la resposta a l’estrès en els tres grups vegetals. Pel que fa als metabòlits secundaris, es va identificar una regulació positiva dels terpens i una regulació negativa dels flavonoides en plantes llenyoses. Aquests resultats aporten informació rellevant sobre els mecanismes metabòlics que utilitzen les comunitats vegetals per adaptar-se a futurs escenaris climàtics. Per analitzar l’efecte combinat de la variació estacional i de l’escalfament del sòl en prats subàrctics del sud d’Islàndia, es va aplicar metabolòmica no dirigida mitjançant HPLC-MS. Tant l’estacionalitat com l’escalfament van modificar el perfil metabolòmic del sòl, tot i que no es va detectar una interacció significativa entre ambdós factors. La dinàmica estacional va estar dominada per canvis en el kaempferol, fet que subratlla la necessitat d’un mostreig temporal amb més resolució. L’escalfament va induir variacions en carbohidrats i nucleòtids, suggerint alteracions en l’activitat microbiana i en el cicle de nutrients. Així mateix, per explorar les interaccions planta-sòl sota escalfament, es van analitzar mitjançant HPLC-MS nuclis d’inclusió i exclusió radicular en llocs amb escalfament de mitjà i llarg termini. Tot i que no es van observar interaccions significatives entre la presència d’arrels i l’escalfament, ambdós factors van modificar de manera independent el metaboloma del sòl. Es van detectar canvis en carbohidrats, aminoàcids i flavonoides, relacionats amb variacions en l’activitat microbiana i en la disponibilitat de carboni làbil. En conjunt, els resultats d’aquesta tesi destaquen la possible reconfiguració de les vies metabolòmiques foliars en comunitats vegetals i la influència de factors coexistents, com l’estacionalitat i la presència d’arrels, en els perfils metabolòmics del sòl sota condicions d’escalfament. Aquests resultats contribueixen a comprendre com el canvi climàtic pot modificar els processos metabòlics de plantes i sòls en ecosistemes subàrctics, amb implicacions per a la dinàmica dels nutrients, l’activitat microbiana i l’estabilitat dels reservoris de carboni en un clima progressivament més càlid. |
|---|