Changes in terpene production and emission in response to climate change and eutrophication

Abstract

80% of Volatile Organic Compounds (VOCs) that are emitted every year to the atmosphere come from biogenic sources (BVOCs), where many different families are included, such as isoprenoids. The production and emission of those compounds is influenced by environmental variables such as light and temperature. Those environmental variables will be affected by global change which has been predicted for the next decades. The main objective of this thesis was to study the effect of global change, and specifically climate change, global warming and eutrophication, on isoprenoid, mono and sesquiterpene contents and emission rates. Moreover, we tested those effects in different families and genotypes, due to the intra and interespecific variability. In order to answer those questions we carried out different experiments, from seminatural conditions to more controlled conditions (lab), because the more control of the environmental sampling parameters the better conditions to study isolated factors. Identification and quantification of both contents and emission was carried out using gas chromatography with mass spectrometry. The main conclusions of the present thesis are: warming and drought increase both terpene content and emission independently of the specie (storing and non-storing species). However, different species responded differently to eutrophication: these responses depended on the species and on the sampling time. Finally, intra and interspecific differences where shown: different genotypes and different species behaved differently in both storing and non-storing species.

Un 80% dels Compostos Orgànics Volaltils (COVs) que s’emeten anualment a l’atmosfera provenen de fonts biogèniques (COVBs), entre els que destaquen diferents famílies com per exemple els isoprenoids. La producció i emissió d’aquests compostos està influenciada per variables ambientals com la llum i la temperatura. Aquestes variables ambientals es veuran afectades pel canvi global que s’ha predit per les properes dècades. L’objectiu de la present tesi va estar estudiar l’efecte del canvi global i específicament canvi climàtic, escalfament i eutrofització, sobre el continguts i les emissions de les famílies isoprenoids, mono i sesquiterpens. A més, varem testar aquests efectes en diferents famílies i genotips, donades les variacions intra i interespecífiques. Per aconseguir resoldre aquestes preguntes varem realitzar diferents experiments, des de condicions seminaturals fins a condicions més controlades (de laboratori), on un major control de les condicions ambientals de mostreig permet estudiar efectes de forma aïllada. La identificació i quantificació dels compostons, tant continguts com emesos, es va fer mitjançant cromatografia de gasos i espectrometria de masses. Les principals conclusions d’aquesta tesis són: l’escalfament i la sequera van incrementar tant el contingut com les emissions de terpens en espècies acumuladores i en espècies no acumuladores. No obstant, les respostes de les diferents espècies a l’eutrofització van ser diverses, depenent de l’espècie i de les condicions ambientals del moment de mostreig. Finalment, es van constatar les diferències intra i interespecífiques: espècies diferents i genotips diferents es van comportar de diferent manera, tant en espècies acumuladores com en espècies no acumuladores.