Alberi in autunno

Perché alcuni alberi perdono le foglie mentre altri rimangono verdi?

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L’autunno è arrivato e le foreste ci delizieranno con una tavolozza mozzafiato di rossi, gialli e ori. Questi colori vivaci poi svaniranno, lasciando il posto a rami spogli, mentre le foglie cadute ricoprono il suolo della foresta, restituendo così i loro nutrienti al terreno. Lo spettacolo non è così impressionante qualche grado più a nord, dove gli alberi decidui lasciano il posto alle conifere, che mantengono i loro aghi verde scuro durante l’inverno.

Questi paesaggi contrastanti sono familiari a tutti noi, ma vi siete mai chiesti perché alcune specie di alberi perdono le foglie in autunno, mentre altre no, rimanendo verdi per tutto l’anno? Perché queste due abitudini fogliari coesistono? Riflettono un adattamento al loro ambiente? Queste domande hanno incuriosito gli ecologi per molto tempo, ma è solo negli ultimi decenni che è emerso un chiaro quadro concettuale e teorico che consente una migliore comprensione del significato ecologico di questa caratteristica.

Indice

Diverse abitudini fogliari per diversi habitat

Le specie di alberi sempreverdi sono quelle che hanno foglie tutto l’anno. In Italia, gli alberi sempreverdi come pini, abeti e lecci mantengono le foglie tutto l’anno, mentre specie decidue come querce, aceri e betulle perdono le foglie durante l’inverno.

Nelle regioni settentrionali, le specie decidue preparano la chioma spoglia per sopportare il freddo, mentre in alcune regioni meridionali, dove il clima è più mite, molte specie decidue come la roverella o il carpino reagiscono a periodi di stress idrico estivo. In genere, la longevità delle foglie delle specie decidue è di soli pochi mesi, mentre quella delle specie sempreverdi è più lunga di un anno, il che consente la coesistenza sulla chioma di più coorti. Gli aghi dell’abete nero, ad esempio, possono rimanere sui rami per più di 20 anni.

Si pensa che le prime piante che colonizzarono le terre circa 400 milioni di anni fa fossero sempreverdi e che l’abscissione delle foglie si sia evoluta in seguito sotto l’influenza di fattori stagionali e biotici, soprattutto nelle regioni caratterizzate da una forte stagionalità. Oggi, gli alberi sempreverdi sono più abbondanti ai tropici, dove c’è poca stagionalità, e nella foresta boreale, dove, al contrario, le stagioni sono molto pronunciate.

Non è paradossale?

La spiegazione di questa distribuzione bimodale della “sempreverdezza” può essere compresa attraverso una prospettiva economica, in cui il carbonio è la valuta principale.

L’economia del carbonio delle piante

Tutti gli alberi, decidui o sempreverdi, si affidano alle foglie per catturare il carbonio sotto forma di anidride carbonica (CO 2 ) dall’atmosfera attraverso la fotosintesi. Poiché il carbonio è richiesto in grandi quantità per la crescita e la riproduzione, le foglie svolgono un ruolo importante nella sopravvivenza delle piante nei rispettivi habitat.

Pertanto, gli alberi hanno sviluppato foglie di forme e strutture diverse per catturare il carbonio nel modo più efficiente possibile in base alle condizioni locali. Ad esempio, le conifere hanno foglie spesse a forma di ago, mentre gli alberi decidui come gli aceri hanno foglie sottili e piatte.

Il costo della costruzione delle foglie varia ampiamente a seconda del tipo di foglie. Per una data superficie, diciamo 1 cm2, le foglie spesse sono più pesanti e quindi più “costose” da costruire rispetto alle foglie sottili. Di conseguenza, le foglie spesse devono vivere più a lungo per “ripagare” il carbonio investito per la loro costruzione. Al contrario, le foglie più sottili, e quindi “più economiche”, possono catturare abbastanza carbonio durante la stagione di crescita da ripagare l’investimento iniziale ed essere libere di cadere.

Questo paradigma di economia del carbonio è supportato dalla forte correlazione osservata in tutto il mondo tra la massa fogliare per area e la longevità delle foglie. Tuttavia, mi viene in mente una domanda. Mentre è del tutto sensato che le foglie spesse debbano vivere più a lungo per ripagare il loro alto costo del carbonio, perché le foglie sottili non vivono più a lungo per massimizzare l’acquisizione di CO2 ?

La risposta breve è che le foglie sottili sono più vulnerabili ai danni causati da erbivori, gelo, siccità e vento. Le foglie più spesse e resistenti sono meglio protette da questi pericoli, ma la loro produzione richiede più carbonio.

Strategie vegetali dietro le abitudini delle foglie

Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno scoperto che la longevità delle foglie è il fondamento di due distinte strategie per le piante: la strategia a lento ritorno sull’investimento (o strategia conservativa) e la strategia a rapido ritorno sull’investimento (o strategia acquisitiva).

Le specie sempreverdi e decidue sono le estremità dello spettro economico delle foglie. Le foglie delle specie sempreverdi acquisiscono carbonio a lungo termine e migliorano la conservazione dei nutrienti, mentre le foglie di breve durata favoriscono una rapida acquisizione di carbonio.

Queste due strategie sono il risultato di compromessi, per cui due o più tratti o funzioni non possono essere ottimizzati simultaneamente. La massimizzazione di una funzione avviene a spese di un’altra.

La distribuzione delle abitudini fogliari

La distribuzione delle specie sempreverdi e decidue nel mondo può essere spiegata dal successo di queste due strategie a seconda delle condizioni ambientali.

In ambienti in cui risorse come luce solare, acqua e sostanze nutritive sono abbondanti, le specie decidue generalmente surclassano le specie sempreverdi. Costruire foglie sottili offre il vantaggio di creare una superficie più ampia per una data quantità di biomassa, che può raccogliere una maggiore quantità di energia solare, una risorsa necessaria per l’assorbimento del carbonio. In queste condizioni, gli alberi decidui prosperano, crescendo rapidamente e perdendo le foglie una volta terminata la stagione di crescita.

Negli ambienti più difficili, dove i nutrienti scarseggiano e la stagione di crescita è breve, essere sempreverdi offre diversi vantaggi.

Innanzitutto, perdere le foglie ogni anno è costoso sia in termini di carbonio che di nutrienti. Mantenere le foglie più a lungo riduce le perdite annuali di nutrienti nel terreno e aumenta il tempo medio di residenza di questi nutrienti nella pianta.

In secondo luogo, la loro strategia di mantenere le foglie più a lungo consente loro di catturare il carbonio all’inizio della primavera, non appena le condizioni sono favorevoli. Nel frattempo, gli alberi decidui hanno bisogno di tempo per far crescere nuove foglie, che saranno in grado di assorbire il carbonio solo dopo poche settimane, il che li mette in una posizione di svantaggio.

Mentre l’economia del carbonio delle piante può da sola spiegare la dominanza delle piante sempreverdi sia nella zona equatoriale che in quella boreale, le piante sempreverdi e quelle decidue spesso coesistono in vari ecosistemi perché entrambe le strategie sono sufficientemente efficienti da garantire la sopravvivenza delle popolazioni.

In ecologia, come sempre, nulla è semplice: le comunità vegetali sono plasmate da una moltitudine di variabili note e nascoste che interagiscono tra loro, rendendo arduo spiegare o prevedere la loro composizione.