In tutto il mondo, le foreste stanno affrontando sfide senza precedenti. Sono alle prese con incendi, malattie, siccità e deforestazione. La sopravvivenza di queste grandi foreste dipende dalla loro capacità di ricrescere e per molti alberi un processo chiamato “alberatura” è la chiave di questa rigenerazione.
L’alberatura, l’imprevedibile ciclo di espansione e contrazione della produzione di semi, può avere profonde conseguenze per le popolazioni vegetali e le reti alimentari che si costruiscono sui loro semi. Ma la complessa relazione tra cicli di produzione dei semi e consumatori e dispersori di semi è stata poco compresa.
Un nuovo studio condotto da un team internazionale di scienziati che ha incluso milioni di osservazioni di anni sugli alberi in tutto il mondo, pubblicato oggi (29 luglio) in Piante della naturaper la prima volta documenta e analizza l’intricato equilibrio tra la difesa dei semi e la dispersione da parte degli alberi forestali su scala globale.
Semi, frutta e noci – ad alto contenuto di carboidrati, grassi e proteine - sono tra gli alimenti vegetali di altissima qualità in natura, ha osservato l’autore principale dello studio Tong Qiu, assistente professore presso il College of Agricultural Sciences della Penn State. Quando ci sono molti semi, i consumatori di semi come uccelli, scoiattoli e insetti fanno festa. Le loro popolazioni crescono perché hanno cibo in abbondanza da mangiare e nutrire la loro prole. Ma negli anni successivi a un albero, quando la produzione di semi è bassa, questi animali potrebbero avere difficoltà a trovare cibo a sufficienza, e questo potrebbe portare a un calo delle loro popolazioni.
“Allo stesso tempo, alcuni semi che non vengono mangiati durante l’anno d’albero potrebbero germogliare e crescere in nuovi alberi, e questo può portare ad un aumento del numero di alberi, influenzando la crescita complessiva della foresta e l’habitat per altre creature”, Qiu disse. “La comprensione dei modelli di alberatura può guidare i gestori forestali nei loro sforzi di conservazione. Durante gli anni magri di produzione di semi, gli ambientalisti possono scegliere di piantare i semi manualmente o attuare misure per proteggere le popolazioni animali in difficoltà”.
Le colture di semi irregolari possono aiutare gli alberi a confondere i loro predatori di semi, ma Qiu e colleghi si sono chiesti cosa fanno ai dispersori di semi di cui gli alberi potrebbero aver bisogno per assicurare una germinazione di successo? Se la produzione di semi inaffidabile che contrasta i “nemici” di un albero ha gli stessi impatti negativi sui loro amici disperdenti, hanno ipotizzato, allora forse le specie arboree che dipendono maggiormente dalle specie animali disperdenti devono rinunciare a questa opzione difensiva.
“Quando gli alberi hanno grandi oscillazioni nella produzione di semi, impiegano molto tempo tra gli anni ad alto seme e tutti producono molti semi allo stesso tempo, i predatori possono essere sopraffatti”, ha detto Qiu. “Questa strategia di produzione di semi ostacola potenzialmente la capacità dei consumatori di semi di mitigare gli effetti delle fluttuazioni interannuali foraggiando tra vari alberi ospiti. La nostra ricerca ha rivelato che l’alberatura si basa su tre aspetti critici che influenzano sia gli amici che i nemici degli alberi, i dispersori di semi e i semi predatori”.
Nel documento, i ricercatori introducono tre elementi dell’alberatura basati su 12 milioni di osservazioni di anni albero in tutto il mondo. Il primo è la volatilità, che riflette la quantità di semi che fluttuano di anno in anno. Il secondo è la periodicità, che si riferisce all’intervallo di tempo tra gli anni di alta produzione di semi. Il terzo è la sincronicità, che rappresenta una tendenza comune in cui molti alberi producono grandi raccolti di semi negli stessi anni.
Ma c’è un problema con questa spiegazione per l’alberatura, ha sottolineato l’autore senior dello studio James Clark, Nicholas Distinguished Professor of Environmental Science presso la Duke University, che ha costruito la rete Mast Inference and Forecasting, meglio conosciuta come MASTIF.
Le stesse specie di alberi che attirano i predatori di semi possono anche dipendere da mammiferi e uccelli per disperdere i loro semi, ha suggerito. Questi amici sono così preziosi che molte specie di alberi confezionano i loro frutti e noci con risorse extra e li pubblicizzano con display colorati, il tutto per attirare i loro importanti dispersori mutualistici.
Nel documento, i ricercatori hanno valutato se la produzione di semi inaffidabile che contrasta i nemici di un albero ha avuto gli stessi impatti negativi sui loro amici dispersori. Se l’alberatura protegge efficacemente dai nemici – e lo fa, hanno confermato – allora forse le specie arboree che si affidano maggiormente alle specie animali disperdenti devono rinunciare a questa opzione difensiva.
“Un’analisi della produzione di semi in centinaia di specie arboree in cinque continenti mostra questo vantaggio misto dell’alberatura: le specie arboree che dipendono maggiormente dai disperdenti animali sono quelle che evitano l’alberatura”, ha affermato Clark. “Nelle foreste temperate del Nord America e dell’Eurasia, querce e abeti sono specie di albero prolifiche. Anche pini e abeti rossi crescono, ma in misura minore. Hickory e noci ancora meno. Castagni e frutti carnosi di gomma nera, agrifoglio, hack- e zucchero, cachi, ginepro, tasso e papaia, quasi per niente – sono risorse affidabili.”
Gli abeti alberanti, i pini e gli abeti rossi cadono preda di uccelli e molti roditori nel baldacchino e anche quando raggiungono il suolo della foresta, ha aggiunto Clark. Nell’albero, le conifere possono difendere i loro semi in coni legnosi rivestiti di resina, molti dei quali sono armati di spine. Una volta sul suolo della foresta, i semi esposti vengono rapidamente esauriti dai roditori. Con pochi dispersori mutualisti, sono i primi candidati per l’alberatura.
Anche i nutrienti e il gradiente climatico svolgono un ruolo nell’alberatura, hanno riferito i ricercatori. Le specie che richiedono molti nutrienti tendono ad avere scarse variazioni di anno in anno nella produzione di semi, mentre quelle che si trovano spesso in zone ricche di nutrienti, calde e umide mostrano intervalli di tempo più brevi tra gli anni di alta produzione di semi. Nel frattempo, l’alberatura è più comune nei luoghi freddi e asciutti.
“È interessante notare che ciò accade in aree in cui le condizioni meteorologiche significano che c’è meno bisogno per gli animali di spargere semi, a differenza dei tropici umidi e caldi dove tale aiuto da parte degli animali è più comune”, ha detto Qiu. “Questa affascinante interazione ci ricorda che le nostre diverse foreste sono il risultato di innumerevoli fattori che lavorano insieme in armonia, adattandosi alle loro circostanze uniche per prosperare”.
All’estremo opposto, i frutti ricchi e colorati evitano fluttuazioni selvagge: gli alberi che li producono dipendono dai loro dispersori animali, ha detto Clark. Anche se ci sono ancora molte variazioni da un anno all’altro, perché un frutto grande e costoso è sensibile allo stress da umidità.
“Una buona siccità di due settimane a metà estate vedrà molti alberi abbandonare gran parte del loro raccolto di frutta – un aborto precoce”, ha detto. “Ciò include non solo frutti carnosi come cachi, bagolaro (compreso l’ortica in Europa) e gomma nera. Anche le ghiande e le noci di hickory hanno un alto contenuto di umidità; anche loro abortiranno molti semi parzialmente sviluppati per ridurre la domanda di risorse. Tuttavia, un serie di anni con condizioni climatiche adatte possono vedere raccolti affidabili in molte di queste specie, una dopo l’altra”.
I ricercatori di 70 istituzioni hanno contribuito al Piante della natura carta. I finanziamenti principali provenivano dalla National Science Foundation, dal Belmont Forum, dalla NASA e dall’iniziativa francese Program d’Investissement d’Avenir (Make Our Planet Great Again).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
