La teoria ecologica accettata afferma che i terreni poveri limitano la produttività delle foreste tropicali, ma l'aggiunta di nutrienti come fertilizzante raramente aumenta la crescita degli alberi, suggerendo che dopotutto la produttività non è limitata dai nutrienti. I ricercatori dello Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) hanno risolto questa apparente contraddizione, dimostrando che il fosforo limita la crescita delle singole specie arboree ma non di intere comunità forestali. I loro risultati, pubblicato online in Natura , 8 marzo, hanno vaste implicazioni per comprendere la crescita e il cambiamento delle foreste.

Vaste aree dei tropici si trovano su vecchi paesaggi in cui i nutrienti derivati ​​​​dalle rocce sono stati lisciviati da anni di forti piogge. Il fosforo è particolarmente scarso, perché gli ossidi di ferro che conferiscono ai terreni tropicali il loro caratteristico colore rosso si legano al fosforo, rendendolo inaccessibile alle piante. Però, l'aggiunta di fertilizzanti a diverse foreste in Africa, Il sud-est asiatico e le Americhe non hanno aumentato la crescita degli alberi. L'unico posto in cui la fertilizzazione ha portato a un aumento della crescita degli alberi era alle Hawaii, dove la foresta è dominata da una sola specie arborea.

Un modo alternativo per studiare la limitazione dei nutrienti è confrontare i tassi di crescita degli alberi nelle foreste che differiscono naturalmente nella disponibilità di nutrienti nel suolo:il piccolo ma altamente biodiverso paese tropicale di Panama offre un ambiente perfetto per questo. La complessa geologia del centro di Panama significa che i livelli naturali di fosforo disponibile per le piante nel suolo variano di oltre 300 volte, in modo simile alla gamma di disponibilità di fosfato nei terreni tropicali di tutto il mondo. E poiché i terreni di Panama variano anche in umidità e altri nutrienti come l'azoto, calcio e potassio, i ricercatori possono studiare contemporaneamente gli effetti di queste variabili sulla crescita.

Per esaminare l'effetto del fosforo sulla crescita degli alberi, i ricercatori hanno misurato 19, 000 singoli alberi in 541 specie arboree diverse in una serie di aree di monitoraggio forestale a lungo termine che fanno parte della rete Forest Global Earth Observatory (Smithsonian ForestGEO) gestita dal Center for Tropical Forest Science presso STRI. In media, i tassi di crescita delle singole specie arboree sono aumentati nei suoli con livelli più elevati di fosforo disponibile per le piante, coerente con la teoria ecologica. Sorprendentemente, però, le specie arboree che si trovavano su suoli a basso contenuto di fosforo crescevano più velocemente, in media, rispetto alle specie che crescono su suoli ricchi di fosforo. E in una svolta finale, la variazione delle specie arboree presenti negli appezzamenti significava che i tassi di crescita a livello di comunità non cambiavano in base al livello di fosforo del suolo.

"Scoprire che le specie adattate ai terreni a basso contenuto di fosforo crescono così velocemente è stata una vera sorpresa, "ha detto Ben Turner, Scienziato del personale STRI, che ha condotto lo studio. "Ancora non capiamo perché questo accada, né perché le specie ad alto contenuto di fosforo non crescono più velocemente di quanto non siano. Forse gli alberi investono più fosforo nella riproduzione piuttosto che nella crescita, Per esempio, perché i semi, frutti e polline sono ricchi di fosforo. Per adesso, questi risultati ci aiutano a capire come la fertilità del suolo influenzi la crescita degli alberi nelle foreste tropicali, e dimostrare ancora una volta il potere della diversità tropicale di sorprenderci".

"Questo studio evidenzia la nostra comprensione limitata di come le piante affrontano terreni poveri di fosforo, una sfida significativa per gli agricoltori in gran parte dei tropici, " ha detto Jim Dalling, Associato di ricerca STRI e professore e capo del Dipartimento di Biologia Vegetale presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign. "Confrontare il modo in cui le piante adattate alla disponibilità di fosforo alta rispetto a quella bassa acquisiscono e utilizzano questo nutriente critico potrebbe suggerire nuovi approcci per aumentare la produzione alimentare senza fare affidamento su fertilizzanti costosi".