Mentre le giornate si accorciano e le temperature scendono nell'emisfero settentrionale, le foglie iniziano a girare. Possiamo godere di splendidi colori autunnali mentre le foglie sono ancora sugli alberi e, dopo, calci attraverso un rosso, tappeto marrone e oro quando si passeggia.

Quando le temperature si alzano di nuovo in primavera, riprende la stagione di crescita degli alberi. Durante i mesi più caldi, gli alberi assorbono l'anidride carbonica dall'atmosfera e la immagazzinano in molecole complesse, rilasciando ossigeno come sottoprodotto. Questo, in poche parole, è il processo di fotosintesi. Più fotosintesi, più carbonio è bloccato.

Sappiamo che l'anidride carbonica è uno dei principali motori del cambiamento climatico, quindi più ciò che può essere portato fuori dall'atmosfera dalle piante, meglio è. Con il clima più caldo che porta a una stagione di crescita più lunga, alcuni ricercatori hanno suggerito che gli alberi e altre piante assorbirebbero più anidride carbonica rispetto ai tempi precedenti. Ma un nuovo studio ha ribaltato questa teoria e potrebbe avere effetti profondi sul modo in cui ci adattiamo ai cambiamenti climatici.

Raggiungere il limite

I ricercatori, guidato da Deborah Zani presso l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia, hanno studiato il grado in cui i tempi dei cambiamenti di colore nelle foglie degli alberi autunnali erano determinati dalla crescita della pianta nella primavera e nell'estate precedenti.

La temperatura e la durata del giorno erano tradizionalmente accettate come i principali fattori determinanti di quando le foglie cambiavano colore e cadevano, portando alcuni scienziati a supporre che il riscaldamento delle temperature ritarderebbe questo processo fino alla fine della stagione. Studio delle specie di alberi decidui europei, compreso ippocastano, betulla argentata e quercia inglese, gli autori del nuovo studio hanno registrato la quantità di carbonio assorbita da ciascun albero per stagione e in che modo ciò ha influito sulla caduta delle foglie.

Utilizzando i dati del Pan European PhenologyProject, che ha seguito alcuni alberi per ben 65 anni, i ricercatori hanno scoperto nel loro studio osservazionale a lungo termine che con l'aumentare del tasso di fotosintesi, le foglie hanno cambiato colore e sono cadute all'inizio dell'anno. Per ogni aumento del 10% dell'attività fotosintetica durante la stagione di crescita primaverile ed estiva, gli alberi perdono le foglie, in media, otto giorni prima.

Esperimenti controllati dal clima su faggi europei di cinque anni e olmaria giapponesi suggeriscono cosa potrebbe esserci dietro questo risultato inaspettato. In queste prove, gli alberi erano esposti al pieno sole, mezz'ombra o piena ombra. I risultati mostrano che esiste un limite alla quantità di fotosintesi che un albero può svolgere durante una stagione di crescita. Pensalo come riempire un secchio d'acqua. Può essere fatto lentamente o rapidamente, ma una volta che il secchio è pieno, non c'è più acqua dove andare.

Questa ricerca mostra che gli alberi decidui possono assorbire solo una determinata quantità di carbonio ogni anno e una volta raggiunto tale limite, non si può più assorbire. A quel punto, le foglie iniziano a cambiare colore. Questo limite è fissato dalla disponibilità di nutrienti, in particolare azoto, e la struttura fisica della pianta stessa, in particolare i vasi interni che muovono l'acqua e le sostanze nutritive disciolte intorno. L'azoto è un nutriente fondamentale di cui le piante hanno bisogno per crescere, ed è spesso la quantità di azoto disponibile che limita la crescita totale. Ecco perché agricoltori e giardinieri utilizzano fertilizzanti azotati, per superare questa limitazione.

Insieme, questi vincoli significano che l'assorbimento di carbonio durante la stagione di crescita è un meccanismo di autoregolazione negli alberi e nelle piante erbacee. Solo così tanto carbonio può essere assorbito.

I primi colori autunnali

In un mondo con livelli crescenti di carbonio nell'atmosfera, queste nuove scoperte implicano che un clima più caldo e stagioni di crescita più lunghe non consentiranno agli alberi decidui temperati di assorbire più anidride carbonica. Il modello predittivo dello studio suggerisce che entro il 2100, quando si prevede che le stagioni di crescita degli alberi siano tra i 22 e i 34 giorni in più, le foglie cadranno dagli alberi dai tre ai sei giorni prima di quanto non facciano adesso.

Ciò ha implicazioni significative per la modellazione del cambiamento climatico. Se accettiamo che la quantità di carbonio assorbita dagli alberi decidui in paesi con temperature elevate come il Regno Unito rimarrà la stessa ogni anno indipendentemente dalla stagione di crescita, i livelli di anidride carbonica aumenteranno più rapidamente di quanto previsto in precedenza. L'unico modo per cambiare questa situazione sarà aumentare la capacità degli alberi di assorbire il carbonio.

Le piante che non sono limitate dalla quantità di azoto disponibile possono essere in grado di crescere più a lungo nel clima caldo. Questi sono gli alberi che possono prendere azoto dall'aria, come l'ontano. Ma queste specie perderanno ancora le foglie più o meno nello stesso momento di sempre, grazie alla minore luce diurna e alle temperature più fredde.

Ma al rialzo, con la prospettiva che alcuni alberi perdano le foglie prima e altri le perdano nel momento in cui lo fanno adesso, potrebbe esserci la prospettiva di prolungati colori autunnali e più tempo per noi di scalciare tra le foglie.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.