Si potrà prevedere come cambierà la vegetazione con i cambiamenti climatici e pianificare l'adattamento

Perché le foglie delle piante sono così diverse? Uno studio risolve il mistero

A limitare la dimensione delle foglie è soprattutto il rischio di congelamento notturno

[4 settembre 2017]

Sul nostro pianeta vivente ci sono centinaia di migliaia di specie vegetali sul pianeta, dalle minuscole piante alpine ai giganteschi alberi della giungla e le loro foglie variano da un superficie di meno di 1 millimetro quadrato a più di 1 metro quadrato. Lo studio “Global climatic drivers of leaf size”, pubblicato su Science (è la storia di copertina) da un team internazionale di ricercatori potrebbe aver risolto il mistero della dimensione delle foglie delle piante.

I ricercatori guidati dall’australiano  Ian Wright del Department of biological sciences, della Macquarie University si sono fatte alcune domande: «Perché una foglia di banana è un milione di volte più grande di una foglia di erica comune? Perché le foglie generalmente sono molto più grandi nelle giungle tropicali che nelle foreste e nei deserti temperati?»  I libri di testo dicono che la spiegazione sta nell’equilibrio tra la disponibilità di acqua e le alte temperature. Ma gli scienziati hanno scoperto che la risposta non è così semplice. La nuova ricerca, rivela che «In gran parte del mondo il fattore limitante per la dimensione delle foglie è la temperatura notturna e il rischio di un danno alle foglie».

Wright e i suoi 16 colleghi provenienti da Australia, Regno Unito, Canada, Argentina, Stati Uniti, Estonia, Spagna e Cina hanno analizzato le foglie di oltre 7.600 specie, quindi hanno messo insieme i dati per creare una serie di equazioni per poter prevedere la massima dimensione delle foglie raggiungibile ovunque nel mondo in base al rischio di surriscaldamento e di congelamento notturno.

I ricercatori sono convinti che questi dati potranno essere utilizzati per creare modelli della vegetazione più precisi e che così i governi potranno prevedere come la vegetazione cambierà localmente e globalmente sotto la spinta dei  cambiamenti climatici e quindi pianificare l’adattamento.

Alla Macquarie University sottolineano che «Gli iconografici dipinti di Henri Rousseau illustrano che quando pensiamo agli umidi tropici  ci aspettiamo grandi foglie. Ma per gli scienziati si tratta di un connubio che dura da secoli: perché la dimensione delle foglie varia con la latitudine, dalle piccole dimensioni vicino ai Poli alle  massicce foglie dei tropici?»

Wright  risponde: «La spiegazione convenzionale era che la disponibilità dell’acqua e il surriscaldamento fossero i due limiti principali per la dimensione delle foglie. Ma i dati non sono adatti. Per esempio i tropici sono umidi e caldi, e le foglie nelle parti più fresche del mondo è improbabile che si surriscaldino. l nostro team ha lavorato su entrambi i lati del problema: osservazione e teoria. Abbiamo utilizzato big data:  misurazioni effettuate su decine di migliaia di foglie. Campionando in tutti i continenti,  zone climatiche e tipologie di piante siamo stati in grado di dimostrare che delle semplici “regole” funzionano apparentemente per tutte le specie vegetali del mondo, norme che non erano evidenti dalle analisi precedenti e più limitate. Poi, utilizzando la nostra conoscenza della funzione delle piante e della biofisica abbiamo sviluppato una nuova teoria del “bilancio energetico delle foglie” e abbiamo confrontato le nostre previsioni con le dimensioni delle foglie osservate. Il risultato più sorprendente è che in gran parte del mondo la dimensione massima delle foglie è imposta dal rischio di surriscaldamento, ma dal rischio di danneggiamento da gelo durante la notte. Una foglia di banana è in grado di essere così enorme perché le banane crescono naturalmente in luoghi molto caldi e molto umidi. Il nostro lavoro dimostra che, infatti, se c’è abbastanza acqua nel terreno, non c’è quasi nessun limite a quanto le foglie possono essere grandi».

Ma questa  solo una parte del puzzle delle dimensioni delle foglie: «L’altra parte riguarda la tendenza delle foglie più grandi di congelarsi di notte – spiega Wright – Se si mettono insieme questi due ingredienti – il rischio di congelamento e il rischio di surriscaldamento –  questo aiuta a capire il modello delle dimensioni delle foglie che si vedono in tutto il mondo».

Lo studio fa luce su come le piante potrebbero adattarsi al riscaldmento globale in corso. La fotosintesi è il processo fondamentale per un pianta che così utilizza la luce solare per produrre glucosio e ossigeno. La temperatura, la concentrazione di anidride carbonica e l’intensità della luce sono fattori che possono limitare il livello di fotosintesi. Wright  conclude «Con una migliore comprensione della fotosintesi e il ruolo svolto dalle  dimensioni delle foglie, dovremmo essere in grado di fare un lavoro migliore nel prevedere come i vari tipi di vegetazione possono spostarsi in relazione al cambiamento climatico e anche come le specie individuali possono essere più o meno vincente nei nuovi tipi di clima del futuro».