DETERMINAZIONE DELLA PRODUZIONE ETEROTROFA PROCARIOTICA PLANCTONICA

Caratteristica fondamentale di tutti gli organismi in natura è la velocità con cui convertono un substrato in nuova biomassa; questo parametro diventa particolarmente importante nel caso dei microrganismi, in quanto la stima della produzione microbica può essere utilizzata come indicatore di attività e di velocità di crescita. Dal momento che la maggior parte dei processi biologici e biogeochimici sono legati e dipendenti dal metabolismo microbico, la produzione di biomassa può essere usata per ottenere una stima di primaria importanza della velocità con cui si verificano tali processi nei quali il comparto microbico è coinvolto. Nel caso dei procarioti eterotrofi, cui è rivolto il metodo descritto nel seguito, la misura della produzione è utile alla stima della quantità di sostanza organica disciolta metabolizzata. Poiché i procarioti sono i principali utilizzatori della sostanza organica disciolta, quantificarne il ruolo significa descrivere uno dei processi fondamentali per la circolazione della biomassa, ed in particolare del C, a scala globale. La produzione di biomassa equivale all'aumento di biomassa per unità di tempo e di volume (o area) ed è funzione sia della concentrazione di biomassa presente (B), normalmente espressa in termini di C per unità di volume (ad esempio ?gC l-1), che della velocità di crescita specifica (?) per unità di tempo (ad esempio h-1) (Ducklow, 2000). In assenza di mortalità, da parte di predatori o di virus, la biomassa procariotica aumenta in modo esponenziale secondo l'equazione: dB/dt = ? dove t è il tempo e ? è uguale al coefficiente angolare della retta di regressione di ln(B) verso t. Conoscendo ? è possibile calcolare altri due importanti parametri che descrivono la crescita del popolamento batterico, rappresentati dal tempo di generazione (g=ln(2)/?) e dal numero di duplicazioni per giorno (1/g). Nella maggior parte degli ecosistemi naturali però la produzione e la mortalità dei batteri si equivalgono, per cui (dB/dt)=0 (Kirchman, 2001). Per le sue caratteristiche specifiche il metodo che verrà descritto misura comunque la produzione che si realizzerebbe in una situazione di mortalità uguale a zero, dal momento che si basa su incubazioni di durata molto inferiore (1h) rispetto alla scala temporale con cui si verifica sia la crescita che la morte delle cellule batteriche (uno o più giorni). Dal punto di vista metodologico la produzione procariotica può essere stimata misurando la velocità di incorporazione di vari precursori che vengono utilizzati per la sintesi delle macromolecole. Le due molecole più comunemente utilizzate a tale scopo sono le forme radioattive della timidina (3H-timidina), precursore del DNA, e della leucina (3H-leucina), costituente delle proteine. Le due molecole, nelle condizioni sperimentali descritte, vengono utilizzate unicamente dai procarioti. Le due tecniche, entrambe ampiamente diffuse, differiscono oltreché per lo specifico meccanismo fisiologico coinvolto, per la presenza di interferenze e per l'affidabilità dei coefficienti di trasformazione necessari per convertire la velocità di incorporazione del precursore marcato in numero di cellule prodotte o in biomassa, espressa in termini di carbonio (Bell, 1993; Kirchman, 1993). In estrema sintesi, la misura del tasso di incorporazione della timidina è più adatta per stimare la velocità di crescita procariotica, intesa come produzione di nuove cellule, mentre la misura del tasso di incorporazione di leucina fornisce una stima diretta della velocità di produzione di nuova biomassa. In realtà, nelle comunità naturali, in condizioni di crescita bilanciata, le due attività sono accoppiate e le cellule non possono aumentare la loro biomassa senza dividersi, considerando intervalli