Come si adattano gli alberi agli effetti del riscaldamento globale? I ricercatori dell'EPFL hanno studiato il modo in cui i faggi e gli abeti rossi, due delle specie vegetali più comuni in Europa, reagiscono alle variazioni di temperatura. E hanno scoperto che la quantità di umidità nell'aria gioca un ruolo decisivo.

Temperature in aumento, precipitazioni sempre più intense e periodi prolungati di siccità sono alcuni degli effetti noti del cambiamento climatico. Ma come reagiscono gli alberi? Per scoprirlo, un team di ricercatori dell'EPFL e dell'Istituto Federale Svizzero delle Foreste, Snow and Landscape Research (WSL) ha studiato due delle specie vegetali più comuni presenti in Svizzera e nel resto d'Europa:il faggio e l'abete rosso. Lo studio, che è stato recentemente pubblicato in Biologia del cambiamento globale , rivelato che ogni specie reagisce in modo diverso, con la quantità di umidità nell'aria che gioca un ruolo maggiore di quanto si pensasse in precedenza.

"Per scoprire come potrebbero essere le foreste in futuro, dobbiamo capire come ogni specie vegetale risponderà ai cambiamenti climatici, " spiega Constant Signarbieux, lo scienziato responsabile dello studio, che è stato effettuato presso l'Ecological Systems Laboratory (ECOS) dell'EPFL.

I ricercatori hanno osservato alberelli di età compresa tra cinque e sette anni delle due specie per quattro anni, dal 2012 al 2015. Gli alberelli sono stati raccolti al Col du Marchairuz nelle montagne del Giura durante i mesi più freddi, e poi ripiantato in tre località a diverse altitudini:nel piccolo villaggio di St-Georges (a 1, 010 metri), nel Vallon Arboretum ad Aubonne (a 570 metri), e nei terreni della Fondation des Bois Chamblard, gestita dall'EPFL, sulle rive del Lago di Ginevra (395 metri). Un quarto gruppo di alberelli è stato mantenuto alla sua altitudine originale di 1, 350 metri e utilizzato come gruppo di controllo.

"Trapiantare questi giovani alberi a quote più basse ha permesso di simulare l'impatto di un aumento medio della temperatura compreso tra 1 e 6°C, in linea con quanto previsto da qui al 2100 sulla base di una serie di scenari di cambiamento climatico, " spiega Signarbieux.

Faggio o non faggio?

Misurando regolarmente il tronco di ogni albero e i quattro rami principali, i ricercatori sono stati in grado di stimare la biomassa degli alberi. Hanno notato che l'aumento della temperatura ha prolungato la stagione di crescita - il periodo da quando le prime foglie o aghi nuovi compaiono in primavera fino all'ingiallimento in autunno - in modo simile per ogni specie. Però, le due specie hanno mostrato una crescita della biomassa molto diversa. I faggi se la sono cavata bene con l'aumento delle temperature, fiorisce rapidamente e si acclimata più facilmente alle temperature più calde degli abeti rossi. "Gli abeti rossi sono una specie più conservatrice e forse si adattano più lentamente, " dice il ricercatore. "Questo potrebbe avere un impatto immediato sulle nostre foreste, poiché i faggi hanno maggiori probabilità di essere predominanti in futuro".

I ricercatori non si sono fermati qui. Volevano saperne di più sul motivo per cui le due specie crescevano a ritmi diversi, e il motivo è stato piuttosto sorprendente. Le loro analisi hanno rivelato che non aveva nulla a che fare né con la fotosintesi né con la quantità di acqua nel terreno. Anziché, tutto dipendeva dal deficit di pressione di vapore (VPD) - la differenza tra la quantità di umidità nell'aria e la quantità massima di umidità che l'aria può potenzialmente trattenere a una data temperatura. Questo dà un'indicazione di quanto sia secca l'aria e di quanta pressione è sotto il sistema idrico dell'impianto.

Si tratta di aspirazione

Le foglie di una pianta contengono pori microscopici, chiamati stomi, che regolano il modo in cui i gas si muovono tra le foglie e l'atmosfera. "Le piante usano questi stomi per assorbire la CO2 dall'aria attraverso la diffusione, " spiega Signarbieux. "Quando i pori si aprono per far entrare il gas, l'acqua fuoriesce dalle foglie allo stesso tempo. Questo processo è noto come traspirazione e si verifica perché c'è sempre più umidità nella pianta che nell'aria. È ciò che crea l'aspirazione che tira l'acqua e la linfa dal terreno attraverso le radici, lo stelo e nelle foglie."

Più l'aria è secca, maggiore è il VPD e maggiore sarà l'effetto di aspirazione. Quando ci sono diversi giorni consecutivi con un alto VPD – un evento sempre più regolare a causa del cambiamento climatico – le piante sono sottoposte a uno sforzo crescente. Ma piante diverse reagiscono in modi diversi, come dimostrato dalle due specie studiate. Anche prima che non ci sia più acqua nel terreno, gli abeti chiudono i loro stomi per prevenire ulteriori stress idrico. faggi, però, sono più tolleranti a questo tipo di stress e aspettano più a lungo prima di chiudere gli stomi, che consente loro di continuare ad assorbire CO2 e quindi di continuare a crescere. Questo dà loro un vantaggio competitivo rispetto agli abeti rossi.

Nel passato, temperature e precipitazioni medie stagionali o annuali sono state utilizzate per analizzare le risposte delle piante al loro ambiente. Ma questi fattori da soli non spiegano perché i faggi e gli abeti crescono a ritmi così diversi. Ciò che rende questo studio davvero originale e innovativo è che i ricercatori hanno tenuto conto di un'altra variabile spesso trascurata:il numero di ore durante le quali il VPD è stato al di sopra di un certo livello critico, indicando che la pianta stava vivendo condizioni eccezionalmente secche. I biologi ora intendono espandere la loro ricerca ad altre specie, nella speranza di creare una rappresentazione grafica di come saranno le foreste europee in futuro e di contribuire a garantire che siano gestite e utilizzate in modo sostenibile.