Indice ¶
Gli isotopi stabili sono presenti in natura. Il carbonio, ad esempio, non è costituito solo dal “normale” 12C (ovvero con peso atomico uguale a 12), ma ha anche una piccola parte del 13C più pesante. Entrambi gli isotpi vengono assorbiti dalle piante durante la fotosintesi, ma in questo processo il rapporto isotopico subisce una trasformazione. A seconda del clima e di altre condizioni ambientali, nel materiale vegetale si trova quindi un altro rapporto isotopico 13C/12C. Misurando questo rapporto nel legno degli alberi è possibile ricostuire, ad esempio, l'influenza della siccità.
Al WSL gestiamo numerosi spettometri di massa per determinare i rapporti isotopici, analizzando non solo gli isotopi del carbonio, ma anche quelli dell'idrogeno, dell'azoto e dell'ossigeno. Con questi strumenti possiamo rispondere a un'ampia gamma di questioni riguardo al bilancio idrico e dei nutrienti nelle foreste. Particolarmente utile per questo scopo è la cosiddetta analisi isotopica specifica per componente, dove vengono esaminati singoli componenti fogliari, come lo zucchero.
Conduciamo queste analisi in parte per progetti interni del WSL, ma siamo anche pronti a collaborare con altre istituzioni nell'ambito di progetti di ricerca.
Nuovo strumento: spettrometro di massa a ablazione laser ¶
Questo strumento consente un’analisi isotopica ad alta risoluzione della materia organica, come ad esempio gli anelli degli alberi, e può fornire le informazioni temporali necessarie per comprendere meglio la relazione tra fattori climatici, processi interni alle piante e crescita degli alberi.
Il sistema LA-IRMS è composto da un laser UV per l'ablazione di piccoli campioni in legno, un Cryoflex per la raccolta della CO2 prodotta tramite trappole ad azoto liquido e da uno spettrometro di massa per il rapporto isotopico, utilizzato per misurare il rapporto isotopico del carbonio stabile d13C. Il laser colpisce un campione che si trova in una camera sigillata. Questa camera è montata su un tavolo mobile 3D in modo da ottenere un posizionamento preciso. La polvere organica prodotta dall'ablazione laser viene trasportata con elio attarverso un forno, dove viene bruciata trasformandosi in CO2. Per ottenere abbastanza materiale la dimensione ideale del punto è di 100µm (0,1 mm). L’ablazione laser di questa quantità di materiale è sufficiente per un’analisi affidabile. È tuttavia possibile ottenere una risoluzione spaziale più elevata, fino a 30 µm, combinando il materiale proveniente da più impulsi.
XiBox - Impianto sperimentale per la ricerca forestale del futuro ¶
Per esaminare le reazioni e l'adattamento degli alberi al clima che ci aspetta nel futuro abbiamo realizzato un nuovo impianto sperimentale,l'XiBox – Experimental Box for high-resolution plant gas-exchange and isotope research under extreme conditions. L'XiBox, di struttura modulare, si trova attualmente all'interno di un box di legno con isolamento termico nel grande laboratorio di Birmensdorf ed è, per struttura e composizione, molto probabilmente unica al mondo.
Il box è dotato di impianto elettrico, acqua, internet, gas di misura e calibrazione, climatizzatore e un sistema automatizzato di commutazione delle valvole. Dentro di esso si trova una camera climatica di circa 2 metri quadri che consente di mantenere condizioni climatiche controllate fino a 42°C con umidità stabile e condizioni di illuminazione ideali. In questo modo è possibile trattare albero o altre piante con condizioni climatiche controllate, che simulano ad esempio estati secche e ondate di calore.
Grazie ad apparecchiature all’avanguardia per lo scambio gassoso, siamo in grado di studiare in tempo reale e ad alta risoluzione i processi fisiologici delle piante, come ad esempio la fotosintesi e la traspirazione. Allo stesso tempo, due spettrometri laser isotopici consentono analisi ad alta risoluzione dei rapporti isotopici di carbonio, ossigeno e idrogeno in H2O e CO2, fornendo una comprensione ancora più approfondita delle funzioni delle piante. La camera è versatile e amplia l’infrastruttura per la futura ricerca forestale presso il WSL.
