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Palm hydraulics linking biodiversity and functioning of tropical forests under climate change

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Il funzionamento idraulico delle palme rivela la reazione delle foreste ai cambiamenti climatici

Un team di scienziati finanziato dall’UE ci ha aiutato a comprendere la foresta tropicale per gli alberi. Le prime osservazioni in vivo mai effettuate della reazione alla siccità attuata dalle palme avranno importanti implicazioni sulla modellizzazione dei cambiamenti climatici.

Cambiamento climatico e Ambiente
Alimenti e Risorse naturali

Le foreste, e in particolare le foreste tropicali, svolgono un ruolo fondamentale nella regolazione del clima e sono a loro volta influenzate da esso in modo significativo a causa del loro ruolo di primaria importanza nel ciclo del carbonio e in quello idrologico. I modelli climatici attuali, tuttavia, non prendono in considerazione le singole specie di piante. Le palme sono «iperdominanti» nelle foreste tropicali; ciononostante, si sa poco sui loro meccanismi di trasporto dell’acqua. Con il sostegno del programma Marie Curie, il progetto PalmHydraulics si è prefisso di impiegare tecnologia all’avanguardia per rivelare il peculiare funzionamento idraulico delle palme e il suo rapporto con la distribuzione e la densità legate al clima. Superare le sfide Sebbene le specie di palme siano sostanzialmente assenti in Europa, i giardini botanici e gli erbari ospitano una vasta gamma di collezioni di palme vive ed essiccate. PalmHydraulics, sotto la guida dell’ente che coordina il progetto, i Royal Botanic Gardens di Kew, ha sfruttato questo tesoro. Potendo contare su tale base, gli scienziati si sono concentrati sul fenomeno oggetto di studio, ovvero la formazione dell’embolia. Nelle piante, l’embolia (ossia l’ostruzione del flusso idrico) è causata da una rottura della colonna d’acqua che si verifica quando la tensione dei vasi dello xilema diventa troppo elevata, una circostanza che interrompe il flusso idrico dalle radici alle foglie e alle parti in superficie della pianta. La comprensione della formazione dell’embolia nelle piante rappresenta un tassello fondamentale del mosaico dei cambiamenti climatici, essendo spesso una reazione di sopravvivenza in ambienti aridi. Lo studio del trasporto dei fluidi in vivo nelle piante, tuttavia, è di per sé parecchio impegnativo. Mediante il sezionamento della pianta, infatti, l’estremamente elevata tensione dell’acqua raggiungerebbe lo zero e il fenomeno oggetto di studio verrebbe completamente eliminato. I ricercatori di PalmHydraulics, per superare questo ostacolo, hanno approfittato di due recenti progressi in questo campo. Come spiega Thaise Emilio, beneficiaria della sovvenzione: «Un’innovativa tecnica di visualizzazione ottica in grado di misurare la trasmissione della luce attraverso i vasi ci ha consentito di osservare la formazione dell’embolia e di effettuare delle stime sulla formazione dell’embolia indotta da siccità per le specie in cui i metodi precedenti avevano fallito». In secondo luogo, il team ha sfruttato l’accesso a un impianto di sincrotrone d’avanguardia per effettuare tomografie a raggi X delle piante a risoluzione micrometrica nel giro di pochi minuti. Eseguire l’imaging per le palme intatte mentre si essiccano e poi realizzare ricostruzioni in 3D del processo ha consentito ai ricercatori di osservare, per la prima volta, cosa avviene all’interno delle palme nel corso della disidratazione. Nuove informazioni sulla reazione delle palme alla carenza idrica Le tecniche in vivo all’avanguardia hanno permesso agli scienziati di dimostrare che le palme possono essere resistenti all’embolia indotta da siccità quanto altre angiosperme e conifere presenti negli stessi biomi. Inoltre, i ricercatori hanno mostrato che il meccanismo responsabile della loro resistenza alla siccità è l’insorgenza ritardata dell’embolia legata alla capacitanza dei tessuti. Gli studi sulla distribuzione e sulle caratteristiche globali delle palme hanno dimostrato che esse tendono a colonizzare biomi caldi e umidi. Inoltre, afferma Emilio, contrariamente alle aspettative, «le palme nei biomi più secchi sono dotate di caratteristiche che massimizzano la traspirazione, il che suggerisce che siano orientate all’impiego di grandi quantità di acqua per mantenere sotto controllo la temperatura delle foglie, e non per risparmiare acqua come fanno altre piante in habitat secchi e caldi». I risultati del progetto, oltre ad accrescere le conoscenze fondamentali sul funzionamento idraulico delle piante, avranno un’utilità pratica per l’industria e per garantire l’approvvigionamento alimentare (tra i vari tipi di palme figurano quelle da cocco, da dattero e da açaí). Aspetto forse ancora più importante è che il clima globale dipende in ampia misura dal funzionamento delle foreste tropicali, nelle quali le palme svolgono un ruolo dominante. Gli esiti di PalmHydraulics miglioreranno i modelli del sistema Terra per la previsione meteorologica e la modellizzazione del clima, contribuendo ad affrontare l’urgente problema posto dai cambiamenti climatici globali.

Parole chiave

PalmHydraulics, palme, pianta, clima, embolia, acqua, alberi, foreste tropicali, cambiamenti climatici, siccità, bioma, idraulico, in vivo

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