Di solito pensiamo alle piante che si pavoneggiano in superficie:fiori appariscenti, fiori profumati e forme uniche abbondano. Ma il loro sviluppo sottoterra è ugualmente magico.

"Negli ultimi 400 milioni di anni, da quando le piante hanno colonizzato la terra, le radici sono state il vero motore del ciclo dei nutrienti terrestri", afferma la ricercatrice SFI Omidyar Fellow Mingzhen Lu, l'autore principale di un nuovo studio pubblicato in Proceedings of the National Academy of Scienze . "Le radici sono il fondamento della biodiversità".

Nello studio, Lu e il suo team di collaboratori internazionali, che includeva stimati scienziati William Bond (Università di Città del Capo) e Lars Hedin (Princeton University), hanno scavato in profondità per comprendere meglio uno degli apparati radicali più straordinari al mondo.

I ricercatori hanno condotto un esperimento manipolato di quattro anni per esplorare il netto divario tra i biomi di Fynbos e della foresta afrotemperata nel promontorio occidentale del Sud Africa. Fynbos, un bioma arbustivo con un'enorme diversità vegetale, confina con la foresta afrotemperata, un bosco dominato da un piccolo numero di specie arboree. L'insolito confine del bioma è così stretto che in pochi passi si passa da un arbusto caldo e aperto all'ombra fresca e muschiosa della foresta.

La netta delimitazione è resa ancora più distinta perché i due biomi condividono una geologia sottostante e sono soggetti agli stessi modelli climatici:esistono come stati stabili alternativi. Di fronte a un disturbo estremo, i biomi potrebbero potenzialmente spostarsi per riflettere le comunità vegetali vicine.

"Alcuni sistemi possono esistere in stati diversi, come acqua e ghiaccio", spiega Hedin. "Questo li rende particolarmente interessanti come modelli per un cambiamento drammatico perché possono passare da uno stato all'altro, il che è particolarmente urgente in un mondo stressato dai cambiamenti climatici".

In questo contesto, lo studio ha rivelato due risultati significativi. In primo luogo, le foreste di Fynbos e Afrotemperate hanno mostrato differenze marcate nei loro tratti radicali. In secondo luogo, queste differenze di radice consentono alla comunità vegetale di Fynbos di scoraggiare gli alberi limitando la disponibilità di nutrienti nel sottosuolo. In particolare, le piante di Fynbos respingono l'invasione con le radici più sottili mai identificate.

"Abbiamo scoperto che negli ecosistemi del mondo, queste radici sono le più sottili di tutte", afferma Lu. "Per ogni grammo di carbonio, il peso di una graffetta, queste piante producono radici lunghe 15 campi da calcio."

Le radici fibrose consentono alle specie di Fynbos di superare le piante con radici più spesse in terreni poveri di nutrienti.

"Le sottili radici di Fynbos sono l'arma sotterranea che crea condizioni miserabili per le piante forestali che richiedono nutrienti", afferma Bond. "Ora vediamo che non sono le proprietà intrinseche del suolo, ma i feedback delle piante al suolo, che creano miseria per gli alberelli della foresta."

Ad aggravare la "miseria nutrizionale", come la descrivono gli autori, il bioma di Fynbos è soggetto a frequenti incendi caldi che bruciano i nutrienti accumulati nel terreno. La strategia di accumulo di nutrienti nel sottosuolo, combinata con un adattamento collettivo al fuoco, consente alla comunità vegetale di Fynbos di favorire la propria persistenza modificando il proprio ambiente. Dall'altra parte del divario del bioma, la foresta sta facendo la stessa cosa.

I risultati suggeriscono che stati stabili alternativi possono essere mantenuti attraverso meccanismi biotici, come i tratti delle radici, oltre ai fattori abiotici comunemente compresi come il clima. Questa intuizione è fondamentale per la conservazione degli ecosistemi minacciati in tutto il mondo.

"It is profound to see microscale plant traits, like root thickness, linked to macroscale emergent ecosystem patterns," says Lu.

"Who would have thought it was the roots that help explain this bi-stability?" asks Hedin. "It blows my mind."