Els fenols, entre el carboni i el nitrogen. Resposta als increments de CO2 atmosfèric i interacció amb el cicle del nitrogen

Abstract

Els fenols són metabòlits secundaris d'un gran interès en ecologia ja que poden regular la intensitat de diverses interaccions entre la planta i el seu entorn. Les concentracions de fenols en planta estan determinades per factors abiòtics, especialment per la relació entre la disponibilitat de C i la disponibilitat de N per a la planta. Així doncs, una major disponibilitat de C, per exemple com a resultat d'un increment de les concentracions de CO2 atmosfèric, podria determinar una estimulació de la síntesi de fenols. Els canvis en les concentracions de fenols en un escenari de canvi global podrien tenir conseqüències en els processos ecològics relacionats amb el metabolisme secundari. <br/>En aquesta tesi doctoral hem estudiat, en primer lloc, les variacions de les concentracions de fenols en espècies mediterrànies sotmeses a concentracions elevades de CO2 i crescudes en competència per llum, aigua i nutrients. Amb aquests estudis volem esbrinar si un augment de CO2 atmosfèric tendeix a incrementar les concentracions de fenols, tal com prediuen les hipòtesis fenotípiques d'assignació de recursos, quan les plantes creixen en condicions properes a les naturals. En concret, hem volgut saber i) si la resposta dels fenols a concentracions elevades de CO2 és variable a nivell intraespecífic i interespecífic, ii) com afecta la diversitat vegetal en aquesta resposta, i iii) si els canvis en les concentracions de fenols es mantenen quan les plantes han estat sotmeses a concentracions elevades de CO2 durant llargs períodes de temps. Els nostres resultats mostren que, a curt termini, les concentracions de fenols tendeixen a incrementar en plantes crescudes a concentracions elevades de CO2, i que aquesta resposta és independent dels genotips, dels grups funcionals i de la diversitat de la comunitat, però dependent de les espècies. A llarg termini, les concentracions de fenols no incrementen a elevat CO2.<br/>A la segona part de la tesi ens hem interessat en el paper dels fenols com a reguladors del cicle del N en dos ecosistemes (boreal i mediterrani) caracteritzats per una limitació de N al sòl. Així doncs, hem estudiat els efectes de la presència de capçada en dues espècies vegetals amb grans concentracions de fenols en fulla, Ledum palustre i Cistus albidus, i els efectes de l'addició de lixiviats d'aquestes espècies -els quals contenen fenols- en el cicle del N. Els nostres resultats mostren que els lixiviats d'ambdues espècies poden modificar significativament el cicle del N del sòl adjacent, però que aquests efectes no estan causats per la fracció fenòlica dels lixiviats. En conclusió, hem vist que en condicions naturals els fenols no són el principal factor que controla la disponibilitat de N inorgànic per a la vegetació.

Phenolic compounds are plant carbon-based secondary metabolites of high interest in ecological studies because they can regulate the strength of some biotic interactions. At specific level, phenolic compound concentrations are determined by abiotic factors such as plant C and N availability. An increasing atmospheric CO2 could influence the synthesis of phenolics and these changes could have further consequences in ecological processes highly related to secondary metabolism. <br/>We first studied changes in phenolic concentrations in Mediterranean species growing at elevated CO2. It is generally accepted that increased carbon source for plants results in an increase of carbon-based secondary compounds when growth is limited by other resources. However, the validity of this response is mainly unknown in plants growing in natural conditions. We wanted to know: i) whether there was a genetic variability in the response of phenolic compounds at elevated CO2, ii) the effects of plant diversity in the response of phenolics at elevated CO2, and iii) the long term response of phenolic compounds in plants submitted to elevated CO2. Our results show that, at short term, phenolic concentrations increased under elevated CO2 in plants growing close to natural conditions, and this response was related to the studied species but not to the genotypes, functional groups or plant diversity. At long term, phenolic concentrations had no significant increase in plants growing in naturals conditions.<br/>We second studied the role of phenolic compounds in controlling N cycling in Boreal and Mediterranean ecosystems, where soil is N limited. Thus, we analyzed the effects of plant presence from two phenolic compound-bearing species (Ledum palustre and Cistus albidus) on N cycling, as well as the effects of leaf leachates containing high phenolic compound concentrations. Our results shown that leachates can change soil N cycling under both plant species, but these effects are not due to phenolic compounds. We conclude that phenolic compounds are not the main drivers controlling soil N availability in natural conditions.