Il mutualismo e le interazioni interspecifiche

Il mutualismo e le interazioni interspecifiche

Diverse specie vegetali ottengono benefici nutrizionali dalle associazioni mutualistiche microbiche del suolo, come ad esempio i funghi micorrizici e i rizobi, che ricambiano con una fornitura di zuccheri per la proliferazione di queste comunità.

Comportamenti molto differenziati. Si osservano notevoli variazioni nella reattività delle piante alla presenza di microrganismi mutualisti nel suolo. In termini generali, i legumi rispondono positivamente alla presenza di rizobi, mentre le altre specie non lo fanno; le specie arboree ectomicorriziche rispondono positivamente alla presenza di funghi ectomicorrizici mentre le piante non ectomicorriziche non lo fanno. C'è anche una variazione specifica tra le piante per il solito microrganismo: i primi vegetali di una successione hanno poca “affinità” per i funghi arbuscolari (AM), mentre le specie che compaiono più tardi nella successione sono in genere molto reattive. Tale variazione in risposta al mutualismo nutrizionale è associato ad un trade-off dell'allocazione nelle radici delle strutture per l'assorbimento della risorsa. Come risultato, l'esito concorrenziale tra le specie vegetali può dipendere dalla densità dei microrganismi, con specie vegetali reattive alla presenza di comunità microbiche che migliorano la loro capacità competitiva in associazione con un'alta densità di mutualisti mentre le specie vegetali con bassa risposta migliorano la loro competitività con una bassa densità di mutualisti.

Evidenziate le variazioni nella reattività complessiva, il risultato delle interazioni pianta-pianta dipenderà dalla densità locale di microrganismi mutualisti, che a sua volta dipenderà dalla capacità delle piante di sostenere dette popolazioni microbiche.

La complessità dello studio. Una ricerca statunitense condotta, fra gli altri, da Karen C. Abbott, docente di Ecologia Teoretica, ha cercato di trovare una correlazione positiva tra la capacità di risposta delle piante a particolari mutualismi e il loro investimento nel sostegno della crescita delle comunità microbiche.

Dato che la dinamica del mutualismo microbico può provocare stati stabili all'interno di una patch, le condizioni iniziali dovrebbero avere un forte impatto sui risultati competitivi a livello locale. Inoltre, se c'è eterogeneità territoriale nella comunità microbica del terreno, la dinamica delle piante attraverso le patch sarà particolarmente importante. I mutualisti del suolo si disperdono indipendentemente dalle piante, quindi, l'eterogeneità spaziale viene generata anche da qualsiasi disturbo estrinseco che riduce localmente la densità microbica del terreno come l'aratura.

Per approfondire l'argomento i ricercatori hanno usato un modello per esaminare gli effetti congiunti della variazione temporale e spaziale nei mutualisti del suolo e nella dispersione dei semi sulle dinamiche competitive di specie vegetali che rispondono positivamente alle associazioni mutualistiche, aumentando la loro competitività. A causa della potenziale affermazioni di stati stabili alternativi nel modello generale, il comportamento viene valutato entro due scenari biologici distinti che sono associati a due diverse condizioni iniziali: invasione e successione.

Il modello traccia localmente l'abbondanza di due specie di piante in competizione. Una pianta R che reagisce alla presenza di microrganismi simbionti M, e una pianta I che è indifferente alla densità microbica mutualistica del suolo.

I risultati ottenuti. Nello scenario invasione considerando la specie nativa come R e quella aliena come I, se entrambe sono capaci di dispersione continua si preclude un equilibrio. La pianta autoctona non sarà in grado quindi di escludere completamente I anche dalle zone ricche di microrganismi simbionti. Eventuali disturbi del territorio, come ad esempio un consumo eccessivo di suolo, potrebbero portare anche all'affermazione della specie aliena a scapito di quella nativa, anche se una certa resistenza microrganismo-mediata è possibile. Questa però non risulterebbe vincente in caso di eventi straordinari come, invasione di patogeni o eventi meteorologici straordinari. La risposta micorrizica delle specie è dipendente dal contesto, l'introduzione di una specie aliena può favorire “rotture” nella continuità delle comunità microbiche del suolo, generando squilibri che compromettono l'affermazione della specie autoctona.

Comportamento ambientale opposto si verifica nel caso di successioni naturali. In questo caso le piante capaci di simbiosi risultano avvantaggiate rispetto alle altre, ovviamente se ci si trova in condizioni di densità microbiche nel suolo adeguate. In questa situazione gli equilibri sono molto importanti e garantiscono il successo delle piante micorrizate anche nel caso di eventi straordinari.

Fonte: http://journals.plos.org