Piccoli funghi nel suolo che curano la natura

Figura 1: Le piccole creature che abitano il suolo. (A) Fotografie al microscopio di batteri, funghi, acari, nematodi, e collemboli. I nematodi sono piccoli vermi cilindrici, gli acari assomigliano a dei mini- ragni, e i collemboli sono minuscoli insetti che a volte saltano (crediti delle fotografie: Mehdi Maaroufi, Nadia I. Maaroufi e Arne Fjellberg). (B) Fotografie di diversi tipi di funghi micorrizici e le loro piante ospiti. (1) Un’orchidea ed i suoi funghi micorrizici all’interno delle radici. (2) Funghi micorrizici arbuscolari all’interno della pianta chiamata bugloss di vipera. (3) Una pianta di erica e i funghi micorrizici ericoidi all’interno delle sue radici. (4) Un pino ed i funghi ectomicorrizici sulla superficie delle radici (crediti delle fotografie: Lena Neuenkamp, Petr Kohout, Jane Oja, Javi Puy).

Figura 2: Esempi di risultati di progetti di ripristino ambientale che utilizzano funghi micorrizici. (A) Ripristino di una brughiera in Olanda, con lo scopo di ristabilire una brughiera in quello che era un campo agricolo con l’aiuto di piante di brughiera e funghi micorrizici arbuscolari. (B) Ripristino di una cava di calcare in Estonia, con lo scopo di velocizzare la rivegetazione di una cava di calcare abbandonata, con l’aiuto di semi di prateria, fieno e funghi micorrizici arbuscolari (crediti delle fotografie: Jasper Wubs, Tanel Vahter).

Figura 3: Inoculo di funghi micorrizici fai-da-te. Il passaggio più importante per produrre il tuo inoculo di funghi micorrizici (basato sulle istruzioni trovate qui: https://orgprints.org/353 08/1/symanczik-etal- 2018-Mycorrhizal-fungi- as-natural- biofertilizer_technical_no te.pdf).

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Lena Neuenkamp ¹* e Nadia I. Maaroufi ^1,2

¹Institute of Plant Sciences, Université de Berne, Berne, Suisse
²Department of Forest Mycology and Plant Pathology, BioCenter, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Uppsala, Suède

Come gli esseri umani, piante ed animali hanno uno specifico luogo, chiamato ecosistema, dove preferiscono vivere. Se l’ecosistema subisce un cambiamento troppo drastico, alcune specie scompariranno, allo stesso modo in cui le persone non possono vivere nel deserto perché troppo caldo e secco. Gli esseri umani modificano molti ecosistemi, a volte così drasticamente che quasi nessuna pianta o animale riesce più a viverci. Per aiutare gli ecosistemi a ripristinarsi, spesso si inizia piantando alberi o altre piante. I biologi hanno scoperto che i funghi micorrizici, piccoli funghi che vivono nel suolo ed all’interno delle radici delle piante, possono velocizzare il ripristino dell’ecosistema permettendo alle piante di ricrescere più velocemente e più forti. In questo articolo, descriviamo come il ripristino dell’ecosistema può essere potenziato dai funghi micorrizici, e in quali circostanze questi funghi sono particolarmente utili.

GLI ECOSISTEMI DEGRADATI HANNO BISOGNO DEL NOSTRO AIUTO

Gli ecosistemi naturali, come foreste, praterie, o paludi, svolgono molte funzioni e ospitano comunità native di piante, animali e piccoli microorganismi nel suolo. Alcuni ecosistemi inoltre filtrano e immagazzinano acqua, mantengono il carbonio in eccesso lontano dall’atmosfera, e preservano la salute dello strato di suolo, in cui le piante possono crescere e produrre frutta e verdura di cui noi ci nutriamo. Gli ecosistemi forniscono tutte queste funzioni solo se sono in salute ed integri, ma a volte essi vengono perturbati e smettono di funzionare come dovrebbero. Queste perturbazioni includono incendi, alluvioni, o la caduta di alberi in seguito a tempeste. Fortunatamente, ecosistemi in salute possono di solito riprendersi facilmente da queste perturbazioni. Tuttavia, se tali perturbazioni occorrono frequentemente per un lungo periodo di tempo, o se sono molto intense, gli ecosistemi avranno più difficoltà a riprendersi e possono modificarsi. Per esempio, una foresta può diventare una prateria dopo che una tempesta molto intensa ha sradicato tutti gli alberi. Un altro esempio, dopo un lungo periodo di siccità (quando non c’è acqua a sufficienza per la sopravvivenza delle piante) le piante possono avere molte difficoltà a ricrescere anche quando l’acqua torna ad essere disponibile. Se, dopo tali perturbazioni, gli ecosistemi cambiano in modo tale da diventare meno complessi ed ospitano meno specie, essi vengono definiti ecosistemi degradati.

Gli esseri umani sfruttano gli ecosistemi per creare spazio per città, per produrre cibo nei campi agricoli, o per estrarre rocce, sabbia o metalli per costruzioni e produzioni varie. Queste attività umane spesso perturbano gli ecosistemi così severamente e per così lungo tempo che gli ecosistemi sono spinti oltre il limite da quale non possono più riprendersi senza aiuto. Gli ecologi, che sono scienziati che studiano il modo in cui gli ecosistemi funzionano e ospitano numerose specie, possono aiutare a ripristinare gli ecosistemi degradati, supportandoli a ritrovare la loro salute e le loro funzioni. Gli ecologi possono ripristinare gli ecosistemi piantando alberi per aiutare il ripristino di un bosco dopo che gli alberi sono stati abbattuti per la produzione di legname, o seminando semi per aiutare una prateria a ripristinarsi dopo essere stata sfruttata come campo agricolo. Nonostante tale aiuto, a volte le nuove piante non crescono altrettanto bene come prima del disturbo. Perchè gli interventi di ripristino a volte non funzionano bene come in altri casi? Recentemente, gli ecologi hanno iniziato a capire che un ripristino ambientale di successo necessita della considerazione sia delle piante ed animali in superficie sia degli organismi che vivono sottoterra, nel suolo.

PERCHE’ LE PICCOLE CREATURE NEL SUOLO SONO COSI’ IMPORTANTI ?

Siccome le piante non possono muoversi, esse utilizzano le loro radici per cercare nutrienti ed acqua nel suolo. Il suolo è una parte fondamentale dell’ecosistema ed è l’habitat di innumerevoli piccole creature [1]. Un cucchiaino di suolo è abitato da più organismi che persone sulla Terra – circa

7.5 bilioni [2] (Figura 1A)! Tutte queste piccole creature interagiscono l’una con l’altra e contribuiscono al funzionamento dell’ecosistema, per cui la salute di questi organismi è potenzialmente molto importante per il ripristino ambientale. Gli organismi più importanti nel suolo sono batteri e funghi. Alcuni di essi, chiamati decompositori, si nutrono di piante morte ed aiutano a scomporre il materiale vegetale finché non diventa nuovamente suolo [3]. Alcuni organismi del suolo, chiamati patogeni, possono attaccare le radici delle piante e causare malattie. Altri organismi ancora, chiamati simbionti, cooperano con le piante scambiando nutrienti con esse. I funghi micorrizici sono un gruppo di simbionti che, secondo i ricercatori, possono aiutare nel ripristino ambientale [4, 5] (Figura 1B).

I FUNGHI MICORRIZICI SONO COME UNA POTENTE CURA PER LE PIANTE

I funghi micorrizici possono aiutare le radici delle piante ad assorbire più nutrienti ed acqua dal suolo, quindi aiutando le piante a crescere meglio. Perciò, concedici di chiamarli fungi aiutanti da qui in poi. In più, questi funghi aiutanti possono proteggere le piante dai patogeni che causano malattie delle piante! In cambio dei benefici che i funghi aiutanti forniscono, le piante donano ai funghi aiutanti una parte del loro carbonio – un nutriente che le piante producono con l’aiuto della luce del sole durante la fotosintesi clorofilliana. Pertanto, la collaborazione tra piante e funghi è una situazione vantaggiosa per entrambi i partner, chiamata simbiosi. Gli ecologi hanno testato l’effetto dei funghi aiutanti nell’assistere il ripristino ambientale (Figura 2). Il processo di aggiunta di funghi aiutanti nel suolo è chiamato inoculazione del suolo. Gli studi che hanno testato gli effetti dell’inoculazione del suolo per il ripristino ambientale mostrano che le piantine e le erbe trapiantate crescevano meglio quando i funghi aiutanti venivano aggiunti nel suolo [4]. Inoltre, gli studi mostrano che le praterie ripristinate con i funghi aiutanti erano più ricche di specie vegetali.

IL POTERE DEI FUNGHI AIUTANTI E’ VARIABILE

Tra i funghi aiutanti e le piante esistono diversi tipi di collaborazioni, a seconda di quali specie fungine sono più abbondanti in uno specifico ecosistema (Figura 1B). Le piante ed i funghi aiutanti differiscono in quando e quanto essi hanno bisogno l’uno dell’altro, e in quanto equamente essi scambiano risorse e benefici tra loro. Perciò, il ripristino degli ecosistemi con piante che dipendono strettamente dai funghi aiutanti necessiterà di funghi micorrizici come una cura più di altri ecosistemi in cui le piante sono maggiormente indipendenti da essi [5]. Passando in rassegna tutti gli esperimenti di ripristino ambientale che hanno utilizzato i funghi aiutanti, gli scienziati hanno notato che i benefici dell’aggiunta di funghi aiutanti varia da studio a studio [4]. Infatti, i funghi aiutanti sono un’ottima cura per le piante, ma la loro efficacia dipende dai tipi di piante ed ecosistemi.

Gli scienziati affermano che i funghi aiutanti sono maggiormente utili nelle tre seguenti condizioni:

• Per le piante che ospitano batteri nelle loro radici, il che rende le piante doppiamente affamate-per se stesse e per i batteri (come le piante di piselli o fagioli);
• Per le piante che hanno difficoltà a trovare nutrienti poiché le loro radici sono troppo grandi per infiltrarsi nei minuscoli pori del suolo dove si annidano i nutrienti (come le erbe graminacee); e
• Per le piante che crescono in suoli che sono allo stesso tempo perturbati e poveri di nutrienti.

VUOI AIUTARE LE TUE PIANTE DI CASA ?

Circa l’80% di tutte le piante – anche le tue piante in vaso a casa – instaurano simbiosi con un tipo di funghi aiutanti, chiamati funghi micorrizici arbuscolari. Puoi mantenere sane le tue piante creando il tuo inoculo di funghi micorrizici arbuscolari (Figura 3). Molti fiorai o giardinieri già lo fanno! Hai bisogno di una pala da giardino, un secchio di 10L per mescolare il suolo, 3-5L di sabbia, semi di erbe graminacee e trifoglio, e 4-6 vasi da fiore.

I passaggi:

1. Selezione delle piante: scegli una o due piante dal tuo giardino che formano la simbiosi micorrizica arbuscolare (come un’erba graminacea e del trifoglio) e scava per estrarle dal suolo insieme con una buona porzione di suolo attorno alle radici.
2. Inoculo di partenza: rimuovi le foglie e gli steli dalle piante, taglia le loro radici in piccoli pezzi, e mescola bene tutte le radici ed il suolo. Questo è il tuo inoculo di partenza, che poi moltiplicheremo per non dover estrarre troppe piante dal giardino.
3. Moltiplicazione dell’inoculo: mescola l’inoculo di partenza con della sabbia (1 parte di inoculo ed una di sabbia, o anche 1 parte di inoculo e 2 di sabbia) e aggiungi il substrato nei vasi da fiore. Aggiungi i semi di erbe e trifoglio nei vasi, e lasciali crescere per 2-4 mesi. Le piante cresciute da questi semi sono chiamate piante esca, perchè attraggono i funghi micorrizici. Quando le piante esca inizieranno a crescere, i funghi micorrizici arbuscolari colonizzeranno le loro radici e la popolazione fungina crescerà. Più a lungo le piante cresceranno, più funghi saranno presenti nel suolo.
4. Raccolto dell’inoculo: dopo 2-4 mesi, rimuovi tutte le foglie dalle piante esca, taglia le loro radici in piccoli pezzi, e mescolali con il suolo. L’inoculo è così pronto per essere aggiunto in piccole quantità alle tue piante in vaso, sia secco che mescolato con acqua.

MESSAGGIO DA PORTARE A CASA

Le attività dell’uomo possono perturbare gli ecosistemi così severamente che essi hanno bisogno d’aiuto per ritornare al loro stato iniziale. I funghi micorrizici sono funghi aiutanti per le piante che possono supportare il ripristino dell’ecosistema, grazie al fatto che aumentano l’assorbimento di nutrienti delle piante e le proteggono da malattie e siccità. Esistono diversi tipi di funghi aiutanti, con diverse proprietà, perciò quando e qauli funghi siano più efficaci per il ripristino ambientale dipende dalle piante e dall’ecosistema stesso.

GLOSSARIO

ECOSISTEMA
Un ambiente colonizzato da diversi organismi che vivono insieme e interagiscono l’uno con l’altro.

ECOSISTEMA DEGRADATO
Un ecosistema che è stato danneggiato o distrutto, per cui anche gli organismi che ci vivono subiscono effetti negativi ed il funzionamento dell’ecosistema viene compromesso.

ECOLOGO
Uno scienziato che studia come funzionano gli ecosistemi, e come gli organismi in un ecosistema interagiscono l’un l’altro e con l’ambiente.

DECOMPOSITORI
Organismi che si nutrono di materiale animale o vegetale morto, e che scompongono questo materiale nei diversi nutrienti cosí da diventare nuovamente parte del suolo. Le piante poi assorbono i nutrienti dal suolo come cibo. Molti decompositori sono funghi.

PATOGENI / FUNGHI PATOGENI
Organismi che causano malattie per esempio un fungo patogeno che fa diventare le foglie delle piante marroni e incapaci di fare la fotosintesi.

SIMBIONTI / FUNGHI SIMBIONTICI
Organismi che vivono insieme e si aiutano l’un l’altro. Per esempio, i funghi simbiotici, come i funghi micorrizici, che vivono nelle radici delle piante ed aiutano le piante ad assorbire nutrienti dal suolo in cambio di composti contenenti carbonio prodotti dalle piante nelle loro foglie.

FUNGHI MICORRIZICI
Un gruppo di funghi che vive nel suolo e nelle radici delle piante. I funghi micorrizici aiutano le piante ad assorbire nutrienti ed a resistere alla siccità o alle malattie causate da altri funghi, e in cambio questi funghi ricevono nutrimento dalle piante.

INOCULAZIONE DEL SUOLO
Aggiunta di organismi del suolo (per esempio, funghi micorrizici o batteri) nel terreno per far crescere meglio le piante.

PIANTE ESCA
Piante usate come esca che attirano funghi micorrizici nelle loro radici, dove i funghi si riproducono e crescono. Il materiale fungino che si è moltiplicato nelle radici e nel suolo circostante può essere utilizzato per produrre inoculo fungino.

CONTRIBUTI DEGLI AUTORI

LN e NM hanno sviluppato l’idea originaria e scritto la prima bozza del testo. Tutti gli autori hanno approvato la sottomissione del testo.

REFERENZE

1. Maaroufi, N. I., and De Long, J. R. 2020. Global change impacts on forest soils: linkage between soil biota and carbon-nitrogen-phosphorus stoichiometry. Front. For. Glob. Change 3:16. doi: 10.3389/ffgc.2020.00016
2. Disponibile online all’indirizzo : http://www.soil-net.com/ (consulté le 6 novembre 2020).
3. Maaroufi, N. I., Nordin, A., Palmqvist, K., Hasselquist, N. J., Forsmark, B., Rosentstock, N. P., et al. 2019. Anthropogenic nitrogen enrichment enhances soil carbon accumulation by impacting saprotrophs rather than ectomycorrhizal fungal activity. Glob. Change Biol. 25:2900–14. doi: 10.1111/gcb.14722
4. Neuenkamp, L., Prober, S. M., Price, J. N., Zobel, M., and Standish, R. J. 2019. Benefits of mycorrhizal inoculation to ecological restoration depend on plant functional type, restoration context and time. Fungal Ecol. 40:140–9. doi: 10.1016/j.funeco.2018.05.004
5. Neuenkamp, L., Moora, M., Öpik, M., Davison, J., Gerz, M., Männistö, M., et al. 2018. The role of mycorrhizal type and status in modulating the relationship between plant and arbuscular mycorrhizal fungal communities. New Phytol. 220:1236–47. doi: 10.1111/nph.14995

MODIFICATO DA: Helen Phillips, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany

CITAZIONE: Neuenkamp L and Maaroufi NI (2020) Tiny Fungi in the Soil Are Like Medicine for Nature. Front. Young Minds 8:557383. doi: 10.3389/frym.2020.557383

CONFLITTO D’INTERESSE: Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di alcun interesse commerciale o relazionale che possa considerato un potenziale conflitto d’interesse.

COPYRIGHT © 2020 Neuenkamp et Maaroufi. Questo è un articolo ad accesso libero distribuito sotto i termini della licenza “Creative Commons Attribution” (CC BY). L’uso, la distribuzione o riproduzione in altri forum è permessa, con la clausola che gli autori originari e i proprietari di copyright sono accreditati e che la pubblicazione originale in questa rivista è citata, in accordo con la normale pratica accademica. L’uso, la distribuzione o riproduzione che non si conforma a questi termini non è permesso.

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AUTORI

LENA NEUENKAMP
Sono un’ecologa vegetale, ed ho iniziato a studiare il suolo perchè può aiutarmi a capire le piante, Ecco, poi sono stata affascinata dai funghi micorrizici e da come interagiscono con le radici delle piante. Lavoro come ricercatrice all’Università di Berna in Svizzera. Sono interessata a capire come i disturbi umani ed il cambiamento climatico influenzino le piante e le comunità del suolo, così come le interazioni tra piante ed organismi del suolo. Vorrei usare questa conoscenza per predire quanto bene gli ecosistemi possono funzionare e fornire servizi per gli esseri umani, di fronte alle attuali perturbazioni causate dall’uomo ed al cambiamento climatico. *lena.neuenkamp@ips.unibe.ch

NADIA I. MAAROUFI
Sono un’ecologa del suolo con un interesse per le piccole creature che abitano il suolo. Lavoro all’Università di Berna in Svizzera ed all’Università di Scienze Agricole in Uppsala, Svezia. Sono particolarmente interessata a capire come gli organismi del suolo sono impattati dalle perturbazioni antropiche e naturali, e come esse influiscano sul funzionamento di ecosistemi forestali e non.

TRADUTTORE

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).