Perché gli alberi non crescono più in alto? La scienza della linea degli alberi

La linea degli alberi (in inglese “treeline”), ben visibile ad occhio nudo sui versanti montani, non delimita un confine netto ma rappresenta piuttosto una fascia di transizione. La sua posizione altitudinale non è costante: si può trovare a poche centinaia di metri in Scandinavia, intorno ai 2000-2300 metri sulle Alpi, e oltre i 4000 metri ai tropici. Nonostante la quota vari con la latitudine, le condizioni termiche e climatiche sono sorprendentemente simili in tutto il mondo. Nel corso delle ere glaciali e post-glaciali la linea degli alberi si è spostata seguendo i grandi cambiamenti climatici, ma lo ha fatto sempre molto lentamente. Per questo la posizione attuale della treeline riflette non solo il clima di oggi, ma una sorta di memoria delle condizioni ambientali degli ultimi secoli. Ma cosa impedisce agli alberi di salire più in alto?

Le prime spiegazioni

Per molto tempo si è pensato che la linea degli alberi fosse determinata soprattutto dai danni da gelo o dalla disidratazione invernale, ma le evidenze scientifiche raccontano una storia più complessa. Nelle Alpi, ad esempio, non esiste una relazione diretta tra le temperature minime assolute e la posizione della treeline, e a causa delle inversioni termiche gli alberi in quota non sono necessariamente più esposti al freddo di quelli più in basso. Il gelo e la perdita d’acqua in inverno possono danneggiare i giovani alberi, ma raramente ne compromettono la sopravvivenza; per questo oggi si ritiene che questi stress non siano la causa principale del limite superiore dei boschi, ma piuttosto fattori secondari che ne modulano la forma e la struttura.
Anche l’idea che gli alberi si fermino per mancanza di energia, cioè di carbonio prodotto con la fotosintesi, non regge alle osservazioni. Gli alberi che crescono lungo la linea degli alberi fotosintetizzano in modo sorprendentemente efficiente: le loro foglie lavorano bene anche a basse temperature, si adattano termicamente nel corso della stagione e recuperano rapidamente dopo le notti fredde, mentre le perdite di carbonio per la respirazione non sono maggiori che a quote inferiori. In pratica, il loro bilancio annuale di carbonio dipende soprattutto dalla durata della stagione vegetativa e dalla luce disponibile, non dal freddo diurno, e questo vale anche per le piante alpine. Per questo oggi si ritiene che la scarsità di fotosintesi o un bilancio energetico negativo non siano il vero motivo per cui i boschi si fermano in quota.

L’ipotesi oggi più solida: la limitazione di crescita 

Perché le popolazioni di piantine al di sopra del limite degli alberi non sviluppano una foresta? Oggi l’ipotesi più accreditata è che gli alberi non si fermino perché non producono abbastanza, ma perché non riescono a crescere abbastanza. In corrispondenza della linea degli alberi esiste una soglia minima di temperatura al di sotto della quale i processi che permettono alle cellule di dividersi, allungarsi e formare legno diventano troppo lenti o si bloccano. Tutti i processi che permettono a una pianta di crescere, dalla divisione delle cellule alla costruzione delle pareti cellulari, fino alla sintesi delle proteine, sono governati da reazioni chimiche. Come in qualsiasi sistema biologico, queste reazioni funzionano tanto più velocemente quanto più è alta la temperatura. Quando fa freddo, gli enzimi lavorano lentamente, la pianta può ancora vivere e fotosintetizzare, ma non riesce più a produrre nuovi tessuti in quantità sufficiente per costruire e mantenere un tronco. In parole semplici, si può pensare a un albero in crescita come a una casa in costruzione: il problema non è la disponibilità di mattoni e cemento (cioè il carbonio prodotto con la fotosintesi), ma il lavoro degli operai che devono costruire i muri. Se fa troppo freddo, gli operai rallentano o smettono di lavorare, anche se il materiale è abbondante. E quando il cantiere si ferma, anche le forniture finiscono per ridursi. Gli alberi, con i loro germogli esposti in alto nell’aria fredda, non riescono a sfruttare il calore del suolo come fanno le basse piante alpine, i cui tessuti restano più caldi grazie alla loro vicinanza al terreno. In questo senso, la linea degli alberi è il punto oltre il quale la forma “albero” non può più investire carbonio in nuova struttura, anche se la fotosintesi continua a funzionare.

La linea degli alberi non è solo una questione di temperatura

Se il limite degli alberi fosse determinato solo dalla temperatura, la sua posizione dovrebbe seguire fedelmente il sole e il freddo: sui versanti più caldi e soleggiati il bosco dovrebbe salire più in alto, mentre sui versanti in ombra dovrebbe fermarsi prima. Negli Appennini, per esempio, succede qualcosa di sorprendente: la linea degli alberi è spesso più alta sui versanti freddi e più bassa su quelli caldi proprio perché i versanti più soleggiati sono stati per secoli i più utilizzati per pascoli, incendi, legna da ardere e carbone. Il risultato è una “treeline antropica”, un limite del bosco abbassato artificialmente frutto dell’eredità di una lunga storia di uso umano della montagna, che oggi si trova in condizioni climatiche molto più calde. Lo stesso scarto tra clima e alberi emerge oggi anche nelle Alpi orientali, dove misure dirette mostrano che i pini crescono a quote record in condizioni termiche ben più calde di quelle che definiscono il vero limite climatico del bosco. In altre parole, con il cambiamento climatico la montagna sarebbe già “termicamente pronta” per ospitare alberi più in alto: è la storia del paesaggio e la velocità con cui il riscaldamento globale sta cambiando il clima che continuano a trattenerli più in basso.

Riferimenti bibliografici

• Körner, C. (2003). Alpine Plant Life. Functional Plant Ecology of High Mountain Ecosystems (2nd ed.). Springer, Berlin–Heidelberg.
• Rita, A., Saracino, A., Cieraad, E., Saulino, L., Zotti, M., Idbella, M., De Stefano, C., Mogavero, V., Allevato, E., & Bonanomi, G. (2023). Topoclimate effect on treeline elevation depends on the regional framework: A contrast between Southern Alps (New Zealand) and Apennines (Italy) forests. Ecology and Evolution, 13.
• Körner, C. & Hiltbrunner, E. (2024). Rapid advance of climatic tree limits in the Eastern Alps explained by on-site temperatures. Regional Environmental Change, 24:98.