Chris Lawton / Unsplash, CC BY-SA

Man mano che le giornate si accorciano e le temperature scendono nell'emisfero settentrionale, le foglie iniziano a girare. Possiamo goderci gloriosi colori autunnali mentre le foglie sono ancora sugli alberi e, più tardi, scalciare attraverso un tappeto rosso, marrone e oro quando si cammina.

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

Sappiamo che l'anidride carbonica è uno dei principali motori del cambiamento climatico, quindi più può essere tolto dall'atmosfera dalle piante, meglio è. Con il clima più caldo che porta a una stagione di crescita più lunga, alcuni ricercatori l'hanno fatto suggerimenti che più anidride carbonica sarebbe stata assorbita da alberi e altre piante 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, guidati da Deborah Zani presso l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia, hanno studiato il grado in cui la tempistica dei cambiamenti di colore nelle foglie degli alberi autunnali era determinata dalla crescita della pianta nella primavera e nell'estate precedenti.

La temperatura e la lunghezza del giorno erano tradizionalmente accettate come i principali determinanti di quando le foglie cambiavano colore e cadevano, guidando alcuni scienziati presumere che il riscaldamento ritarderebbe questo processo fino alla fine della stagione. Studiando le specie di alberi decidui europei, tra cui l'ippocastano, la betulla argentata e la quercia inglese, gli autori del nuovo studio hanno registrato la quantità di carbonio assorbita da ogni albero per stagione e come ciò alla fine influiva sulla caduta delle foglie.

Utilizzando i dati del Progetto fenologico paneuropeo, che ha monitorato alcuni alberi per ben 65 anni, i ricercatori hanno scoperto nel loro studio osservazionale a lungo termine che con l'aumento 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 alberi di olmaria giapponese suggeriscono cosa potrebbe esserci dietro questo risultato inaspettato. In queste prove, gli alberi sono stati esposti a pieno sole, mezza 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. Pensa a come riempire un secchio d'acqua. Può essere fatto lentamente o rapidamente, ma una volta che il secchio è pieno, non c'è più nessun posto dove possa andare altra acqua.

Gli alberi decidui, che perdono foglie in autunno, hanno una quantità fissa di carbonio che possono assorbire per stagione. Alex Stemmer / Shutterstock

Questa ricerca mostra che gli alberi decidui possono assorbire solo una determinata quantità di carbonio ogni anno e una volta raggiunto tale limite, non può più essere assorbito. A quel punto, le foglie iniziano a cambiare colore. Questo limite è fissato dalla disponibilità di nutrienti, in particolare azoto, e dalla struttura fisica della pianta stessa, in particolare i vasi interni che muovono l'acqua e le sostanze nutritive disciolte. L'azoto è un nutriente chiave di cui le piante hanno bisogno per crescere, ed è spesso la quantità di azoto disponibile che limita la crescita totale. Questo è il motivo per cui 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 alberi ed piante erbacee. È possibile assorbire solo così tanto carbonio.

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 saranno tra i 22 ei 34 giorni in più, le foglie cadranno dagli alberi tra tre e sei giorni prima di quanto non facciano ora.

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 potrebbero essere in grado di crescere più a lungo nel clima caldo. Questi sono gli alberi che possono prendere l'azoto dall'aria, come ontano. Ma queste specie perderanno 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 per scalciare le foglie.

L'autore

Philip James, professore di ecologia, Università di Salford

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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