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Ivano Brunner

Forschungsanstalt WSL

Istituto federale di ricerca WSL
Suoli forestali e biogeochimica
Zürcherstrasse 111
CH - 8903 Birmensdorf

Tél: +41 44 739 22 84
Fax: +41 44 739 22 15

Articolo

Autore/i: Ivano Brunner, Christoph Sperisen
Redazione: WSL, Svizzera
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Un po’ di luce nell’oscuro nascosto delle radici degli alberi

Malgrado gli studi intrapresi negli scorsi anni, molte cose riguardanti i suoli forestali non sono ancora note ai ricercatori. Fino a poco tempo fa non si sapeva ad esempio in che modo si disponevano le radici fini dei singoli alberi, all’interno di un soprassuolo nel quale domina un’unica specie arborea. Né l’osservazione diretta, né tantomeno l’escavazione di interi apparati radicali sembrano essere dei metodi idonei allo studio dei suoli forestali. Inoltre le radici fini appartenenti ai diversi alberi di un bosco presentano un aspetto più o meno simili tra di loro e sono talmente intrecciate da renderne praticamente impossibile il loro riconoscimento e la loro attribuzione ai singoli fusti.

Freigelegtes Wurzelgeflecht eines umgestürzten Baumes
Figura 1 - Lo sradicamento di un albero ha portato alla luce il complesso intreccio formato dalle sue radici. La maggior parte delle radici fini è stata strappata e continua a nascondersi nel suolo boschivo circostante.
Foto: Peter Brang (WSL)

Le radici fini rappresentano una delle componenti più dinamiche e vitali del sistema radicale degli alberi. Esse sono inoltre responsabili del trasferimento attivo di sostanze organiche dall’albero verso il suolo. Da un lato le radici fini, respirando, emettono carbonio che viene rilasciato nel suolo sotto forma di diossido di carbonio (CO2), mentre dall’altro esse secernono composti organici che facilitano l’assimilazione delle sostanze nutritive. Le radici fini hanno una vita relativamente breve, poiché sopravvivono al massimo pochi anni. In questo modo, anche dopo la loro morte, all’interno dei terreni forestali rimane immagazzinata una ulteriore notevole quantità di carbonio. Globalmente, la quantità di carbonio che le radici fini degli alberi forestali rilasciano nel terreno ammonta a circa 1 Tonnellata per ettaro ed anno (Perruchoud et al. 1999).

Ma che dimensioni hanno queste radici sottili? Fino a che distanza dall’albero si trovano ed entro quale volume di terreno agiscono? Le radici fini crescono intrecciandosi con quelle degli altri alberi, oppure esplorano unicamente uno spazio ben determinato? Vi sono differenze tra le radici fini di alberi giovani e quelle di alberi vecchi? E tra alberi sani ed ammalati? Tra individui dominanti e dominati? Come si sviluppano le radici fini delle diverse specie arboree e che influsso hanno le caratteristiche del suolo e quelle del clima sulla loro crescita e la loro morte? Fino a poco tempo fa queste domande non avevano ancora una risposta.

Il reticolo di radici è più esteso delle diametro delle chiome

Su una area sperimentale di Vordemwald appartenente al programma di ricerca a lungo termine LWF gestito dal WSL, si è esaminato in dettaglio il sistema radicale di diversi alberi. I numerosi studi specifici intrapresi in questo soprassuolo di abete bianco situato nell’Altipiano argoviese hanno mostrato che nel terreno campionato all’interno di un’area circolare di 16 cm2 e profonda 1 cm sono presenti fino a 30 segmenti di radici fini (Brunner et al. 2004). Con l’ausilio di due marcatori geneticamente diversi, i cosiddetti microsatelliti (vedi riquadro), per la prima volta a livello mondiale i ricercatori del WSL sono riusciti ad attribuire le singole radici fini ai rispettivi individui arborei da cui esse si sono sviluppate.

Nei casi come questi,dove è stata possibile una inequivocabile identificazione dell’abete bianco “proprietario” della radice fine, si è potuto dimostrare che esse si estendono fino ad una distanza dal tronco doppia rispetto a quella corrispondente raggiunta delle chiome. Queste radici fini crescono fino a dieci metri di distanza dall’abete originario e fin nei pressi dell’abete più vicino, comunque solamente nell’orizzonte del suolo più vicino alla superficie (figura 2). Negli strati del terreno inferiori, le radici si espandono a distanze inferiori. Nei pressi del tronco la percentuale di radici "proprie" ammonta a circa il 60 percento di tutte quelle presenti. Il grado di mescolanza delle radici sottili "proprie" rispetto a quelle appartenenti ad altri alberi vicini diminuisce comunque scendendo in profondità.

Distribuzione delle radici fini di tre individui di abete bianco
Figura 2 - La distribuzione verticale ed orizzontale delle radici fini nello strato supe-
riore del terreno di tre individui di abete bianco vicini tra di loro. L’abete bianco con
micro-satelliti di tipo A all’interno del soprassuolo esaminato (indicato dal colore
scuro), presenta caratteristiche particolari.
 

Cosa sono i microsatelliti?

I microsatelliti sono segmenti di DNA composti da più unità elementari, vale a dire da sequenze ripetute di 1-7 coppie di basi (le basi sono le unità fondamentali del DNA). Essi sono portatori e contrassegnano tutte le informazioni genetiche essenziali e, grazie alla loro lunghezza variabile, permettono di distinguere i singoli individui appartenenti ad una stessa specie. Questi segmenti vengono pertanto utilizzati per la caratterizzazione genetica di intere popolazioni oppure, se accoppiati, per distinguere singoli individui arborei di uno stesso bosco. Nelle indagini criminali queste tecniche vengono ad esempio impiegate per ricostruire la paternità di campioni di cellule umane. Fino ad oggi i microsatelliti sono stati isolati solo su poche specie di alberi. Comunque, grazie agli importanti progressi fatti nelle analisi genetiche in campo forestale, il numero di microsatelliti identificati cresce continuamente, aprendo nuovi orizzonti nella ricerca su argomenti di attualità concernenti altre problematiche di tipo ecologico.

130 km di radici fini

Mikroskopische Aufnahme von Feinwurzeln
Figura 3 - Microfotografia di una radice fine, normalmente non visibile a occhio nudo, anche perché nascosta nel suolo che la ospita.
Foto: Ivano Brunner (WSL)

Ulteriori ricerche svolte in questo contesto hanno dimostrato che negli strati superiori del terreno densamente esplorati dalle radici fini fino ad una profondità di 25 cm, si stima che siano immagazzinate ben 17 t per ettaro di radici fini (pesate allo stato fresco), corrispondenti a 3,4 t/ha di biomassa allo stato secco. Riferita all’intera biomassa presente in un soprassuolo boschivo questo quantitativo non sembra particolarmente elevato (Perruchoud et al. 1999 stimano infatti che la biomassa complessiva di un bosco ammonta a circa 260 t/ha).

Tuttavia accanto agli agi e le foglie, le radici fini sono una delle componenti più dinamiche del bosco per quanto riguarda il rilascio di composti organici nel terreno. Con i loro apparati radicali ben sviluppati, ogni abete bianco identificato colonizza un’area boschiva di ben 250 m2, superficie all’interno della quale un quarto circa di tutte le radici fini presenti appartiene a questo stesso albero. Se ci si riferisce ad una profondità del suolo mediamente occupata dall’intero apparato radicale di circa 1,5 m la biomassa complessiva delle radici fini di questo abete bianco ammonta a circa 30 kg, per una lunghezza complessiva di 130 km ed una superficie attiva di circa 450 m2.

I suoli forestali della Svizzera contengono mediamente 100 t/ha di Carbonio e sono pertanto considerati come uno dei maggiori depositi indigeni di Carbonio (Zimmermann et al. 2003). All’incirca una tonnellata di Carbonio per ogni ettaro di bosco, equivalente all’1 percento, è da attribuire alla componente delle radici fini. A causa della loro vita relativamente breve e della continua formazione di nuove radichette, esse contribuiscono comunque in modo sostanzioso al bilancio del Carbonio dei suoli forestali elvetici. Una migliore conoscenza della durata di vita delle radici fini in futuro potrebbe peraltro contribuire a valutare con maggiore precisione i flussi di Carbonio all’interno dei suoli forestali. Le ricerche effettuate su alcune specie arboree per mezzo di isotopi di Carbonio indicano che la vita delle radici fini, a seconda della specie, può variare tra i due e i cinque anni.

Per i calcoli riguardanti il ruolo delle foreste nello stoccaggio di CO2, ad esempio mediante rimboschimenti o reimpianti boschivi in aree dissodate così come ipotizzato dal Protocollo di Kyoto per paesi come la Svizzera, i composti di Carbonio situati sia nella parte aerea che in quella sotterranea di soprassuoli ed i loro cambiamenti nel tempo devono poter essere quantificati nel modo più preciso possibile. In Svizzera le stime attualmente disponibili sono ancora troppo poco precise (Zimmermann et al. 2003). Questo è dovuto da un lato al numero insufficiente di aree di saggio esaminate, dall’altro al fatto che i parametri riguardanti la "densità del terreno" e la "proporzione di scheletro" sono stati stimati e non misurati con precisione.

D’altra parte per una valutazione più precisa dei flussi di Carbonio devono essere migliorati i metodi utilizzati sia per quantificare la biomassa, che quelli adottati per indagare sulla dinamica dei processi vitali (crescita, durata di vita e morte) delle radici. Il nostro approccio potrebbe peraltro essere utile per migliorare decisamente i modelli di ecosistemi boschivi attualmente utilizzati, visto che i metodi molecolari permettono di acquisire dati sia a livello diverse specie forestali, che per singoli individui arborei. Grazie a queste nuove conoscenze possono essere migliorati anche i modelli per molte tipologie forestali presenti in Svizzera composte da diverse specie e da diverse fasce di età.

Bibliografia
  • Brunner, I.; Ruf, M.; Lüscher, P.; Sperisen, C., 2004:Molecular markers reveal extensive intraspecific below-ground overlap of silver fir fine roots. Molecular Ecology 13, 3595-3600.
  • Perruchoud, D; Kienast, F.; Kaufmann, E.; Bräker, O.U., 1999: 20th Century carbon budget of forest soils in the Alps. Ecosystems 2, 320-337.
  • Zimmermann, S., Hagedorn, F., Walthert, L., 2004: Erfassung des Kohlenstoffvorrats in Schweizer  Waldböden: Wunschdenken und Realität. Bull. Bodenkd. Ges. Schweiz 27: 11-16.

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