Gli alberi costruiscono nuove cellule sfruttando i carboidrati che le foglie e gli aghi producono nell’ambito della fotosintesi con l’aiuto del diossido di carbonio presente nell’aria. Tuttavia, come dimostra uno studio recentemente pubblicato sulla rivista New Phytologist, non è la disponibilità di carboidrati la principale causa di una crescita contenuta, bensì la tensione di aspirazione dell’acqua nell’albero, il cosiddetto potenziale idrico.
Il team internazionale di ricercatori guidato da Roman Zweifel dell’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio WSL è giunto al sorprendente risultato che gli alberi crescono prevalentemente di notte e che questa tendenza si spiega soprattutto con l’umidità dell’aria, che di notte è maggiore rispetto alle ore diurne.
Nel primo studio al mondo su vasta scala relativo all’accrescimento diametrico dei tronchi degli alberi con una risoluzione oraria dei dati, i ricercatori hanno analizzato dati registrati per un periodo anche di 8 anni su 170 faggi, abeti rossi e altre comuni specie arboree presso 50 siti in tutta la Svizzera (> 60 milioni di punti dati). Allo studio hanno partecipato ricercatori dell’ETH di Zurigo, dell’Istituto di biologia vegetale applicata IAP nonché di altre istituzioni di ricerca svizzere ed europee. I siti presi in esame fanno parte di TreeNet. Attraverso questa rete, dal 2011 i ricercatori rilevano nelle foreste svizzere non solo informazioni sulla secchezza di aria (deficit di pressione di vapore, VPD) e suolo (potenziale idrico del suolo), ma anche in maniera automatica sulle variazioni del raggio dei tronchi d’albero mediante dendrometri a punte ad alta precisione (fig. 1).
Fig. 1 - Dendrometro a punte applicato su un tronco per la misurazione con risoluzione micrometrica delle continue variazioni del raggio del tronco stesso. I dati forniscono informazioni sulla crescita e sul bilancio idrico degli alberi. Foto: Roman Zweifel (WSL)
I dati dimostrano che la probabilità di crescita degli alberi varia notevolmente nel corso delle 24 ore di una giornata: per effetto dello stress idrico, il raggio dei tronchi si riduce o si estende in un range da 1 a 200 micrometri al giorno. A tali oscillazioni si sovrappone la crescita delle cellule di legno e corteccia, mediamente pari a circa 1-5 micrometri all’ora.
TreeNet è una rete di monitoraggio ambientale per la misurazione della crescita degli alberi e della siccità nata dalla collaborazione tra WSL, ETH di Zurigo, Università di Basilea e Istituto di biologia vegetale applicata IAP, e gode del sostegno dell’Ufficio federale dell’ambiente (UFAM).
L’umidità dell’aria è la chiave per la crescita degli alberi
Il team di ricercatori è giunto alla conclusione che l’umidità ha un ruolo chiave poiché consente la crescita principalmente di notte. Nello studio, un VPD elevato (aria secca) durante il giorno ha limitato fortemente l’accrescimento diametrico, eccezion fatta per le prime ore del mattino. «La maggiore sorpresa è stata per noi il fatto che gli alberi siano cresciuti anche in suoli nettamente secchi a condizione che l’aria fosse sufficientemente umida. Per contro, la crescita è rimasta molto contenuta nonostante il suolo fosse umido se contemporaneamente l’aria era secca», ricorda Roman Zweifel, responsabile dello studio del WSL.
Quando l’aria diventa più secca, gli alberi cedono temporaneamente attraverso la traspirazione più acqua di quanta ne riescano ad assorbire mediante le radici. L’intero albero finisce sotto tensione, il potenziale idrico del tronco cala e la sua crescita si ferma, indipendentemente dalla disponibilità di carboidrati. «In altre parole: gli alberi smettono di crescere prima che la fotosintesi sia inibita», riassume Zweifel. Ciò potrebbe per esempio spiegare il motivo per cui negli ambienti piuttosto secchi gli alberi continuino ad accumulare carboidrati, ma praticamente senza crescere.
Fig. 2 - Il nuovo studio potrebbe spiegare perché anche in periodi di siccità gli alberi continuano ad accumulare carbonio, pur senza crescere più. Foto: Michèle Kaennel Dobbertin (WSL)
Nuova prospettiva sulla dinamica dei carboidrati nelle foreste
Lo studio dimostra che gli alberi crescono durante una stretta finestra di poche ore nel corso della giornata e pertanto solo per un tempo limitato nel corso dell’intero periodo vegetativo (nel complesso circa 15-30 giorni a seconda della specie arborea). Siccome l’acquisizione di carbonio (fotosintesi durante il giorno) e il consumo di carbonio (crescita durante la notte) avvengono in orari diversi, questi due processi reagiscono anche in maniera differente alle condizioni atmosferiche del momento.
I modelli di sviluppo delle foreste in base al clima utilizzati finora, per contro, si basano solo sulla conoscenza principalmente di valori medi annuali di crescita, senza tenere conto del fatto che i processi si svolgono in momenti diversi della giornata. Queste considerazioni potrebbero influire sul modo in cui vanno valutate le conseguenze dei cambiamenti climatici sulle foreste, in particolare per quanto riguarda le previsioni a lungo termine relative all’accumulo di carbonio da parte delle foreste in condizioni progressivamente sempre più secche.
Articolo scientifico originale
Zweifel, R.; Sterck, F.; Braun, S.; Buchmann, N.; Eugster, W.; Gessler, A.; Häni, M.; Peters, R.L.; Walthert, L.; Wilhelm, M.; Ziemińska, K.; Etzold, S., 2021: Why trees grow at night. New Phytologist, doi: 10.1111/nph.17552