I funghi del suolo: una rete di vita che protegge gli albri e combatte il cambiamento climatico
Figura 1: Il fungo ectomicorrizico Lactarius camphoratus, che forma un involucro bianco attorno alle radici di una quercia (crediti fotografici: Laura Martinez-Suz).
Figura 2: Il noto fungo velenoso chiamato ovolo malefico (Amanita muscaria) può formare un’associazione micorrizica con diversi tipi di alberi, tra cui i pini, come mostrato qui (crediti dell’immagine: Angela Mele).
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Olivia Azevedo 1* e Frank Ashwood 2
1 Scienze Micologiche ed Ambientali, Università di Stirling, Stirling, Inghilterra
2 Ricerca Forestale, Stazione di Ricerca Settentrionale, Rosling, Inghilterra
I funghi ectomicorrizici sono dei funghi che sviluppano un’associazione mutualmente benefica con le radici delle piante. Questi funghi formano una relazione antica e di grande successo con gli alberi delle foreste di tutto il mondo. Gli alberi ed i funghi ad essi associati hanno sviluppato una relazione di scambio: i funghi aiutano le piante a raggiungere nutrienti difficilmente ottenibili, ed in cambio i funghi ricevono accesso costante ed ininterrotto ai carboidrati (per esempio zuccheri) dalla pianta. Questa interazione per lo più invisibile ha conseguenze sullo stoccaggio e sul ciclo del carbonio nel suolo, e favorisce la salute ed il nutrimento delle piante. I funghi ectomicorrizici sono anche importanti per la decomposizione di animali e piante morti. Questi funghi contribuiscono alla biodiversità del suolo e possono aiutarci a proteggere le nostre foreste di fronte agli stress ambientali, come il cambiamento climatico e l’eccessivo uso di suolo.
I FUNGHI ED IL LOTO RUOLO NEGLI ECOSISTEMI FORESTALI
Spesso ci sentiamo dire che la diversità è il sale della vita. Questa frase si può benissimo applicare a molte interazioni che avvengono in natura, come quelle negli ecosistemi forestali. Per vivere a lungo ed in salute, quasi tutte le piante in natura hanno bisogno di una rete di organismi del suolo che si nutrono l’uno dell’altro. Questa rete sotterranea quasi del tutto invisibile è formata da minuscoli batteri, archea, funghi, e molti altri organismi microscopici.
Nei suoli delle foreste, il ruolo dei funghi è una parte cruciale della molto più vasta rete ecologica. I funghi assumono molti ruoli ecologici, ma due di questi sono particolarmente importanti. In primo luogo, i funghi giocano un ruolo importante come decompositori. I funghi sono eccellenti decompositori di materiale vegetale morto (chiamato materiale organico) perché sono migliori rispetto ad altri organismi a scomporre i materiali particolarmente resistenti che si trovano nelle cellule delle piante legnose [1]. Essendo equipaggiati di un ampio spettro di enzimi, speciali proteine che aiutano a produrre ed a velocizzare le reazioni chimiche, i funghi possono degradare il materiale organico e rilasciare quei nutrienti difficilmente ottenibili, rendendoli disponibili per le piante ed altri organismi del suolo. Però, durante la decomposizione, i funghi rilasciano CO2 in forma gassosa come prodotto di scarto, risultando così in un movimento di carbonio dal suolo all’atmosfera. I funghi sono eccellenti decompositori, tanto che la loro azione di decomposizione è una delle più vaste fonti di emissioni di carbonio mondiale, che rilascia 85 gigatonnellate (1 gigatonnellata equivale 1 billione di tonnellate) di carbonio nell’atmosfera ogni anno. A paragone, nel 2018, l’uso di combustibili fossili ha prodotto circa 10 gigatonnellate [2].
In questo articolo, ci focalizzeremo su di un altro ruolo importante che i funghi ricoprono: la loro relazione simbiotica con gli alberi e le altre piante. Una relazione simbiotica in cui entrambe le specie hanno un beneficio è nota come mutualismo. I funghi che formano relazioni mutualistiche con le piante sono conosciuti come funghi micorrizici, da “mico”, che significa “relativo ai funghi”, e “riza”, che significa “radici”. I funghi micorrizici formano antiche relazioni mutualistiche con le radici di circa 80% di tutte le specie di piante terrestri [1]. Anche nella presunta desolata Antartide vi sono fossili di comunità di funghi micorrizici. Alcuni studi mostrano che questo lavoro di squadra esiste da 400 milioni di anni, dal momento in cui le piante hanno iniziato a colonizzare la terra ferma [3]. Come tutti i funghi, le micorrize non possono produrre il proprio cibo, per cui ricevono degli zuccheri dalle loro piante ospiti, ed in cambio forniscono loro acqua e nutrienti dal suolo, come l’azoto ed il fosforo.
Diversamente dai funghi decompositori che vivono per lo più nella parte superiore del suolo e rilasciano grandi quantità di carbonio dalle loro attività, i funghi micorrizici simbionti si approfondano nel suolo. Facendo ciò, la rete fungina diventa un importante deposito di carbonio nel suolo, ciò significa che questi funghi sequestrano il carbonio lontano dall’atmosfera, conservato nel suolo come materiale organico difficile da decomporre. E’ stato stimato che le piante con associazioni micorriziche possono trasferire al suolo fino a 35% di carbonio in più rispetto alle piante non micorriziche, e una parte considerevole del carbonio nei tessuti delle micorrize può restare nel suolo per molti anni [4]. Questo è importante poiché abbiamo bisogno di mantenere il carbonio immagazzinato nel suolo per lunghi periodi di tempo in modo tale da ridurre la sua presenza nell’atmosfera, che causa l’innalzamento delle temperature globali.
Nonostante i ruoli cruciali che i funghi ricoprono negli ecosistemi forestali, la diversità fungina è spesso non considerata durante le decisioni relative alla gestione forestale. L’interferenza umana, come l’abbattimento degli alberi e l’uso indiscriminato di fertilizzanti, può modificare questa rete sotterranea e scombussolare l’equilibrio dell’intero ecosistema. Come ogni altra rete, se anche solo uno dei segmenti connettenti viene perso o è indebolito, l’intera struttura può subire un danno.
LA SFERA FUNGINA
Ci sono due tipi di funghi micorrizici. Il primo tipo, chiamato endomicorriza, vive all’interno delle cellule delle piante. Anche se non ci focalizzeremo su di questi nel seguente articolo, essi sono interessanti poiché sono esperti incredibili nell’adattamento a molti ambienti differenti. I funghi endomicorrizici comprendono le micorrize arbuscolari, ericoidi e le micorrize delle orchidee. Ma il focus primario del nostro articolo è l’ectomicorriza (plurale ectomicorrize), che si sviluppa all’esterno delle pareti cellulari vegetali. Sebbene molti tipi di micorrize possono coesistere in un ecosistema, le ectomicorrize dominano le foreste temperate e boreali, con circa 6000 specie fungine che formano associazioni simbiotiche con innumerevoli alberi e piante legnose.
Le ectomicorrize sono formate da due tipi di strutture importanti: i corpi fruttiferi e le ife. I corpi fruttiferi contengono le spore utilizzate dalle ectomicorrize per riprodursi. Circa 4500 specie di ectomicorrize hanno corpi fruttiferi epigei (quelli che comunemente chiamiamo funghi), mentre circa un quarto delle specie hanno corpi fruttiferi sotterranei (per esempio i tartufi). Le ectomicorrize hanno anche ife (del greco che significa “rete”), che sono lunghi filamenti o strutture tubulari usate dai funghi per assorbire e trasportare i nutrienti. Le ife formano un mantello di tessuto fungino attorno alle radici delle piante, creando un involucro che circonda le radici come un gesso attorno ad un osso rotto (Figura 1). Le ife fungine possono anche crescere verso l’esterno come vene, facendosi strada tra le particelle del suolo, radici, e rocce per catturare i nutrienti che sono normalmente irraggiungibili dalle radici delle piante. L’associazione ectomicorrizica produce anche antibiotici, ormoni, e vitamine utili per la pianta, e protegge le radici delle piante da condizioni dannose nel suolo, come la scarsità di nutrienti, gli organismi patogeni, e le sostanze tossiche. In cambio, i funghi ricevono costante e diretto accesso ai carboidrati (come gli zuccheri) prodotti dalle loro piante nutrici durante la fotosintesi.
LE ECTOMICORRIZE E LE FORESTE: LAVORO DI SQUADRA AL SUO MEGLIO
Le ectomicorrize prefersicono come partner piante legnose come gli alberi e gli arbusti. Occasionalmente possono formare relazioni esclusive, in cui solo una specie fungina si associa ad una particolare specie arborea. Tuttavia, le ectomicorrize si associano tipicamente ad un ampio ventaglio di specie di alberi. Comunemente si trovano diversi funghi micorrizici sulle radici di un singolo albero, o una specie fungina che si associa con numerose specie di alberi. Per esempio, l’abete rosso norvegese può formare associazioni simbiotiche con più di 100 specie fungine diverse. Il noto fungo velenoso chiamato ovolo malefico può colonizzare le radici di diversi tipi di albero, tra cui il pino, la betulla, l’abete e l’eucalipto (Figura 2).
Il novero di specie vegetali colonizzate da ectomicorrize è relativamente limitato – solo circa il 2% delle piante del mondo. Tuttavia, le piante che si associano con ectomicorrize sono ampiamente distribuite ed hanno un alto valore economico, per esempio come fonte di legno. Nelle regioni temperate settentrionali, pini, pioppi, abeti, salici, faggi, betulle e querce hanno associazioni ectomicorriziche, mentre gli eucalipti e i faggi settentrionali si associano più spesso con ectomicorrize nell’emisfero meridionale.
Le ectomicorrize concedono agli alberi ed alle foreste l’abilità di adattarsi ai cambiamenti stagionali e territoriali, per esempio fornendo un adeguato approvvigionamento idrico durante il corso dell’anno ed aiutando le piante a stabilirsi in un nuovo suolo. I funghi inoltre proteggono le piante dal degrado di suolo, dall’inquinamento e dal cambiamento climatico. Gli scienziati hanno osservato una relazione diretta tra il declino dei funghi ectomicorrizici e della salute degli alberi. Poiché ogni tipo di fungo ectomicorrizico ha il proprio corredo di caratteristiche uniche, ogni specie è necessaria ed insostituibile. Per esempio, alcune specie preferiscono condizioni fredde o umide; altre performano meglio durante le stagioni calde o secche; alcune sono esperte nell’ottenere fosforo o azoto dal suolo; ed altre ancora sono più efficienti nell’estrarre questi nutrienti dal materiale organico in decomposizione [5].
I funghi micorrizici sono anche un collegamento importantissimo tra le piante e la catena alimentare del suolo, che consiste nella complessa comunità di organismi nel suolo. Questi funghi forniscono nutrienti importanti agli organismi viventi nel suolo attorno alle radici delle piante, come altri minuscoli funghi, batteri, protozoi, ed invertebrati. I funghi inoltre producono corpi fruttiferi, che sono nutrimento essenziale per la fauna selvatica nelle foreste. Per esempio, molti roditori, come lo scoiattolo volante settentrionale e l’arvicola dal dorso rosso occidentale, dipendono dai tartufi come loro fonte di cibo primaria. Molti altri mammiferi si cibano di funghi. Tra cui orsi, cervi e topi. Gli umani si meravigliano di fronte alla complessa e spesso affascinante struttura dei funghi, provando molta gioia dall’imparare ad identificarli e dallo studio della loro ecologia, ma anche apprezzandoli come delicatezza culinaria. I funghi selvatici sono anche usati come medicinali, e l’industria farmaceutica spesso studia le proprietà antibatteriche dei funghi ectomicorrizici.
PROTEGGERE LE NOSTRE FORESTE ED I NOSTRI FUNGHI
Nonostante l’importanza della simbiosi micorrizica nelle foreste di tutto il mondo, la conservazione dei funghi ectomicorrizici ed il loro monitoraggio per valutare la salute delle foreste sono raramente presi in considerazione nelle decisioni di gestione forestale. Le funzioni ed i servizi forniti dalle foreste dipendono dalla biodiversità del suolo. I funghi sono una componente primaria di questa biodiversità, rendendoli un partner importante per superare le sfide globali che stiamo affrontando al giorno d’oggi. I funghi potrebbero contribuire a ridurre, a lungo termine, il carbonio dall’atmosfera, che potrebbe aiutarci a combattere gli effetti del cambiamento climatico. Facendo circolare nutrienti essenziali, i funghi potrebbero aiutare a prevenire il degrado dei suoli, in modo tale che la terra possa continuare a produrre cibo ed a sostenere la vita. Gli scienziati ed i gestori del territorio devono continuare a studiare ed a proteggere i funghi micorrizici, cosicché questi organismi importanti possano mantenere il loro ruolo cruciale nella rete di vita sul nostro pianeta.
GLOSSARIO
DECOMPOSITORI
Questi sono batteri, funghi o invertebrati che scompongono piante ed animali morti, rilasciando nuovamente i nutrienti nel suolo. Senza di loro, organismi morti e scarti si accumulerebbero e le piante non sarebbero più in grado di assorbire nutrienti essenziali.
MATERIALE ORGANICO
Qualsiasi materiale originariamente prodotto da organismi viventi come piante, animali e microorganismi che ritorna al suolo e che può essere ulteriormente scomposto (decomposto). Il materiale organico è ricco di carbonio.
SIMBIOSI
Qualsiasi tipo di interazione biologica tra due organismi viventi differenti, che sia molto stretta ed a lungo termine.
MUTUALISMO
Una relazione tra due o più specie, in cui ciascuna delle due trae un beneficio.
FUNGHI MICORRIZICI
Funghi che formano una relazione mutualistica con le radici delle piante. Le piante ricevono nutrienti e protezione dai funghi, ed in cambio i funghi ricevono zuccheri dalle piante.
ECTOMICORRIZA
La relazione tra un fungo e le radici di alcune piante (plurale, ectomicorrize)
CORPO FRUTTIFERO
Strutture prodotte dei funghi per la loro riproduzione. Un “porcino” è un tipico esempio di un corpo fruttifero.
IFE
Strutture fungine lunghe e ramificate, che si diffondono nel suolo per assorbire e trasportare i nutrienti (singolare, ifa).
RICONOSCIMENTI
Vorremmo ringraziare il supporto finanziario e/o logistico dell’università di Stirling, della Ricerca Forestale, di Inghilterra Naturale, del Fondo Forestale, della Commissione Forestale Scozzese, e di “Tarmac”.
BIBLIOGRAFIA
- van der Heijden, M. G. A., Martin, F. M., Selosse, M. A., and Sanders, I. R. 2015. Mycorrhizal ecology and evolution: the past, the present, and the future. New Phytol. 205:1406–23. doi: 10.1111/nph.13288
- Friedlingstein, P., Jones, M. W., O’sullivan, M., Andrew, R. M., Hauck, J., Peters, G. P., et al. 2019. Global carbon budget 2019. Earth Syst. Sci. Data. 11:1783–838. doi: 10.5194/essd-11-1783-2019
- Brundrett, M. C. 2002. Coevolution of roots and mycorrhizas of land plants. New Phytol. 154:275–304. doi: 10.1046/j.1469-8137.2002.00397.x
- Frey, S. D. 2019. Mycorrhizal fungi as mediators of soil organic matter dynamics. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 50:237–59. doi: 10.1146/annurev-ecolsys-110617-062331
- Amaranthus, M. P. 1998. The Importance and Conservation of Ectomycorrhizal Fungal Diversity in Forest Ecosystems: Lessons From Europe and the Pacific Northwest. Portland, OR. doi: 10.2737/PNW-GTR-431
EDITORE: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germania
MENTORE SCIENTIFICO: Ryan Thomas Weir
RUOLO DEGLI AUTORI: F.A. e O.A. hanno concepito l'articolo, O.A. ha scritto il manoscritto e F.A. lo ha revisionato.
CITAZIONE: Azevedo O and Ashwood F (2022) The Soil Fungi: A Web of Life That Protects Trees and Fight Climate Change. Front. Young Minds 10:652660. doi: 10.3389/frym.2022.652660
DICHIARAZIONE DI CONFLITTO DI INTERESSI: Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che possano essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi
COPYRIGHT © 2022 Azevedo and Ashwood. Cet article est en accès libre selon les termes de la licence Creative Commons Attribution (CC-BY). Son utilisation, sa distribution ou sa reproduction par tous moyens et sous tous formats est autorisée, à condition que le(s) auteur(s) original(aux) et le(s) titulaire(s) du droit d’auteur soient crédités, et que la publication originale dans ce journal soit citée, conformément aux pratiques académiques acceptées. Toute utilisation, distribution ou reproduction non conforme à ces conditions est interdite.
GIOVANI REVISORI
ANNA, ETA’: 16
Volevo fare “Frontiers for Young Minds” perché pensavo che sarebbe stata un’ottima opportunità per imparare più cose del mondo intorno a me! Amo la scienza, in particolare biologia e fisica. Dopo la scuola, mi piacerebbe fare qualcosa che abbia a che fare con queste materie.
CATHERINE, ETA’ : 15
Mi piace la musica e il canto, suono il violino e la chitarra e mi piace anche scrivere! Faccio parte di una compagnia di ballo dell’altopiano e faccio volontariato con i bambini in dei centri per bambini locali e guide. Mi piace partecipare agli eventi per giovani alla mia chiesa e fare sport. Spero che revisionando questi articoli io possa imparare cose nuove ed interessanti!
AUTORI
OLIVIA AZEVEDO
Sono un ex-giornalista che ha deciso di diventare una scienziata del suolo. Mi sono trasferita dal Portogallo alla Scozia dove sono attualmente una dottoranda all’università di Stirling. La mia ricerca prevede molti scavi nel suolo delle foreste sperando di trovare risposte ad una domanda importante: che cosa succede al suolo ed alle creature viventi nel suolo quando si piantano alberi. I miei interessi di ricerca comprendono, ma non sono limitati a, le seguenti aree: biodiversità del suolo; ciclo dei nutrienti; relazioni mutualistiche che collegano componenti epigei e sotterranei degli ecosistemi terrestri; degrado e gestione del suolo; ambienti di suolo storici. *olivia.azevedo@stir.ac.uk
FRANK ASHWOOD
La passione per la natura mi ha spinto a studiare biologia all’università, dove mi sono offerto volontario per progetti di ricerca sull’ecologia di alcuni invertebrati in Scozia e Messico. Dopo aver lavorato come un consulente ambientale per alcuni anni, sono tornato all’università e ho fatto un dottorato, studiando lombrichi in siti che erano stati discariche. Adesso ho un lavoro fantastico come ecologo del suolo per la ricerca forestale, dove studio la biodiversità del suolo nei boschi inglesi. Nel mio tempo libero sono un tutor di biologia del suolo e faccio macrofotografia (scatto foto dei minuscoli animali che vivono nel suolo).
TRADUZIONE
MICHELA AUDISIO
Dipartimento di Scienze Forestali, Università di Gottinga, Germania
FUNDING (TRANSLATION)
The team Translating Soil Biodiversity acknowledges support of the German Centre for integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig funded by the German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816).
