Due decenni fa, durante la ricerca della sua tesi di dottorato, l’ecologista Suzanne Simard ha scoperto che gli alberi comunicano i loro bisogni e si inviano reciprocamente nutrienti attraverso una rete di funghi a reticolo sepolti nel terreno – in altre parole, ha scoperto che “parlano” tra loro. Da allora, Simard, ora all’Università della British Columbia, ha aperto la strada a ulteriori ricerche su come gli alberi conversano, compreso il modo in cui queste filigrane fungine aiutano gli alberi a inviare segnali di avvertimento sui cambiamenti ambientali, a cercare i parenti e a trasferire i loro nutrienti alle piante vicine prima che muoiano.
Utilizzando frasi come “saggezza della foresta” e “madre degli alberi” quando parla di questo elaborato sistema, che lei paragona alle reti neurali del cervello umano, il lavoro della Simard ha contribuito a cambiare il modo in cui gli scienziati definiscono le interazioni tra le piante. “Una foresta è un sistema cooperativo”, ha detto in un’intervista a Yale Environment 360. “Per me, usare il linguaggio della ‘comunicazione’ aveva più senso perché stavamo guardando non solo i trasferimenti di risorse, ma cose come la segnalazione di difesa e di riconoscimento dei parenti. Noi come esseri umani possiamo relazionarci meglio con questo. Se possiamo relazionarci, allora ce ne preoccuperemo di più. Se ci preoccupiamo di più, allora faremo un lavoro migliore nel gestire i nostri paesaggi.”
Simard è ora concentrato sulla comprensione di come queste reti di comunicazione vitali potrebbero essere interrotte dalle minacce ambientali, come il cambiamento climatico, le infestazioni di coleotteri del pino e il disboscamento. “Queste reti andranno avanti”, ha detto. “Se sono benefiche per le specie di piante native, o per quelle esotiche, o per le erbacce invasori e così via, questo rimane da vedere”.
Yale Environment 360: Non tutte le tesi di dottorato sono pubblicate sulla rivista Nature. Ma nel 1997, una parte della tua lo è stata. Hai usato isotopi radioattivi del carbonio per determinare che la betulla di carta e l’abete di Douglas usavano una rete sotterranea per interagire tra loro. Mi parli di queste interazioni.
Suzanne Simard: Tutti gli alberi del mondo, compresi la betulla della carta e l’abete di Douglas, formano un’associazione simbiotica con i funghi del sottosuolo. Si tratta di funghi che sono benefici per le piante e attraverso questa associazione, il fungo, che non può fotosintetizzare naturalmente, esplora il suolo. Fondamentalmente, manda il micelio, o fili, attraverso tutto il terreno, raccoglie nutrienti e acqua, specialmente fosforo e azoto, li riporta alla pianta, e scambia questi nutrienti e acqua con il fotosintato della pianta. La pianta sta fissando il carbonio e poi lo scambia con i nutrienti di cui ha bisogno per il suo metabolismo. Funziona per entrambi.
È questa rete, una specie di conduttura sotterranea, che collega un sistema di radici di un albero a un altro sistema di radici di un altro albero, in modo che i nutrienti, il carbonio e l’acqua possano scambiarsi tra gli alberi. In una foresta naturale della Columbia Britannica, la betulla della carta e l’abete di Douglas crescono insieme nelle prime comunità forestali di successione. Sono in competizione tra loro, ma il nostro lavoro mostra che cooperano anche tra loro inviando nutrienti e carbonio avanti e indietro attraverso le loro reti micorriziche.
e360: E possono dire quando uno ha bisogno di un aiuto extra rispetto all’altro, è corretto?
Simard: Esatto. Abbiamo fatto un sacco di esperimenti per cercare di capire cosa guida lo scambio. Tenete a mente che è uno scambio avanti e indietro, quindi a volte la betulla avrà di più e a volte l’abete avrà di più. Dipende dai fattori ecologici che sono in corso in quel momento.
Una delle cose importanti che abbiamo testato in quel particolare esperimento era l’ombreggiamento. Più l’abete di Douglas veniva ombreggiato in estate, più carbonio in eccesso che la betulla aveva andava all’abete. Poi più tardi in autunno, quando la betulla stava perdendo le sue foglie e l’abete aveva un eccesso di carbonio perché stava ancora fotosintetizzando, il trasferimento netto di questo scambio tornava alla betulla.
Ci sono anche probabilmente fattori fungini coinvolti. Per esempio, il fungo che sta collegando la rete sta cercando di assicurarsi le sue fonti di carbonio. Anche se non ne capiamo molto, ha senso da un punto di vista evolutivo. Il fungo lo fa per il proprio sostentamento, per assicurarsi di avere una base alimentare sicura in futuro, quindi aiuterà a dirigere il trasferimento di carbonio alle diverse piante.
Non credo che mancherà mai la capacità di formare una rete, ma la rete potrebbe essere diversa.
e360: Pensi che questo sistema di scambio valga anche in altri ecosistemi, come le praterie, per esempio? C’è stato qualche lavoro fatto su questo?
Simard: Sì, non solo nel mio laboratorio, ma anche in altri laboratori molto prima di me”¦ Le praterie, e anche alcune delle specie di alberi che conosciamo bene come l’acero e il cedro, formano un diverso tipo di micorriza. Nella Columbia Britannica, abbiamo grandi praterie che salgono attraverso l’interno della provincia e si interfacciano con la foresta. Stiamo guardando come queste praterie, che sono principalmente micorriziche arbusculari, interagiscono con la nostra foresta ectomicorrizica, perché con i cambiamenti climatici, si prevede che le praterie si spostino verso l’alto nelle foreste.
e360: Questi scambi continueranno sotto il cambiamento climatico, o la comunicazione sarà bloccata?
Simard: Non credo che sarà bloccata. Non penso che ci sarà mai una mancanza di capacità di formare una rete, ma la rete potrebbe essere diversa. Per esempio, ci saranno probabilmente diversi funghi coinvolti, ma penso che queste reti andranno avanti. Che siano benefiche per le specie di piante native, o esotiche, o erbacce invasori e così via, questo resta da vedere.
e360: Attraverso gli strumenti molecolari, lei e uno dei suoi studenti laureati avete scoperto quello che chiamate hub, o madre, alberi. Cosa sono e qual è il loro ruolo nella foresta?
Simard: Kevin Beiler, che era uno studente di dottorato, ha fatto un lavoro davvero elegante in cui ha usato l’analisi del DNA per guardare le brevi sequenze di DNA negli alberi e negli individui fungini in macchie di foresta di abete Douglas. È stato in grado di mappare la rete di due specie sorelle correlate di funghi micorrizici e come collegano gli alberi di abete Douglas in quella foresta.
Solo creando quella mappa, è stato in grado di mostrare che tutti gli alberi essenzialmente, con pochi isolati, erano collegati insieme. Ha scoperto che gli alberi più grandi e più vecchi della rete erano i più collegati, mentre gli alberi più piccoli non erano collegati a tanti altri alberi. I grandi alberi vecchi hanno un sistema di radici più grande e si associano a reti micorriziche più grandi. Hanno più carbonio che fluisce nella rete, hanno più punte di radici. Quindi ha senso che abbiano più connessioni con altri alberi intorno a loro.
In esperimenti successivi, abbiamo cercato di capire se questi alberi più vecchi possono riconoscere i parenti, se le piantine che si rigenerano intorno a loro sono della stessa famiglia, se sono figli o no, e se possono favorire queste piantine – e abbiamo scoperto che possono. È così che abbiamo inventato il termine “albero madre”, perché sono gli alberi più grandi e più vecchi, e sappiamo che possono nutrire i loro parenti.
e360: Avete anche scoperto che quando questi alberi stanno morendo c’è un sorprendente valore ecologico per loro che non viene realizzato se vengono raccolti troppo presto.
Simard: Abbiamo fatto questo esperimento in realtà nella serra. Abbiamo coltivato delle piantine con i vicini, e abbiamo ferito quella che avrebbe agito come albero madre, la piantina di abete più vecchia. Abbiamo usato il pino ponderosa perché è una specie a bassa quota che dovrebbe iniziare a sostituire l’abete Douglas con i cambiamenti climatici. Volevo sapere se c’era o meno una sorta di trasferimento dell’eredità della vecchia foresta alla nuova foresta che sta per migrare verso l’alto e verso nord con i cambiamenti climatici.
Quando abbiamo ferito questi abeti Douglas, abbiamo scoperto che sono successe un paio di cose. Una è che l’abete Douglas ha scaricato il suo carbonio nella rete ed è stato assorbito dal pino ponderosa. In secondo luogo, gli enzimi di difesa dell’abete Douglas e del pino ponderosa sono stati “up-regolati” in risposta a questa lesione. Abbiamo interpretato questo come una segnalazione di difesa in corso attraverso le reti di alberi. Queste due risposte – il trasferimento di carbonio e il segnale di difesa – sono avvenute solo dove c’era una rete micorrizica intatta. Dove abbiamo tagliato la rete, non è successo.
L’interpretazione è che la specie nativa che viene sostituita da una nuova specie con i cambiamenti climatici sta inviando carbonio e segnali di avvertimento alle piantine vicine per dare loro un vantaggio quando assumono il ruolo più dominante nell’ecosistema.
e360: Hai parlato del fatto che quando hai pubblicato il tuo lavoro sull’interazione degli alberi nel 1997 non si doveva usare la parola “comunicazione” quando si trattava di piante. Ora usi spudoratamente frasi come saggezza della foresta e alberi madre. Ha ricevuto critiche per questo?
Simard: Probabilmente c’è molto più flack là fuori di quello che sento. Ho iniziato a fare ricerca forestale quando avevo vent’anni e ora ne ho cinquanta, quindi sono passati 35 anni. Sono sempre stato molto consapevole di seguire il metodo scientifico e di essere molto attento a non andare oltre quello che dicono i dati. Ma arriva un punto in cui ti rendi conto che quel tipo di metodo scientifico tradizionale arriva solo fino a un certo punto e che nelle foreste succede molto di più di quanto siamo in grado di capire usando le tecniche scientifiche tradizionali.
Così ho aperto la mia mente e ho detto che abbiamo bisogno di portare gli aspetti umani in questo in modo da capire più a fondo, in modo più viscerale, cosa sta succedendo in queste creature viventi, specie che non sono solo questi oggetti inanimati. Abbiamo anche iniziato a capire che non si tratta solo di risorse che si spostano tra le piante. È molto più di questo. Una foresta è un sistema cooperativo, e se fosse solo competizione, sarebbe un posto molto più semplice. Perché una foresta dovrebbe essere così varia? Perché sarebbe così dinamica?
Per me, usare il linguaggio della comunicazione aveva più senso perché stavamo guardando non solo i trasferimenti di risorse, ma cose come la segnalazione di difesa e di riconoscimento dei parenti. Il comportamento delle piante, i mittenti e i riceventi, questi comportamenti sono modificati in base a questa comunicazione o questo movimento di cose tra di loro.
Inoltre, noi come esseri umani possiamo relazionarci meglio con questo. Se riusciamo a relazionarci, allora ce ne preoccuperemo di più. Se ci preoccupiamo di più, allora faremo un lavoro migliore di gestione dei nostri paesaggi.
Se lasciamo gli alberi che supportano non solo le reti micorriziche, ma altre reti di creature, allora la foresta si rigenererà.
e360: Lo scarabeo del pino montano sta devastando i paesaggi occidentali, uccidendo pini e abeti rossi. Lei è stato coautore di una ricerca su ciò che gli attacchi del coleottero del pino fanno alle reti micorriziche. Cosa hai trovato, e quali sono le implicazioni per la rigenerazione di quelle foreste?
Simard: Questo lavoro è stato condotto da Greg Pec, uno studente laureato presso l’Università di Alberta. Il primo stadio (dell’attacco) è chiamato attacco verde. Si passa dall’attacco verde all’attacco rosso all’attacco grigio. Quindi, fondamentalmente, entro il terzo o quarto anno, gli stand sono morti.
Abbiamo preso del terreno da questi diversi stand e vi abbiamo fatto crescere delle piantine di pino. Abbiamo scoperto che con il passare del tempo e la mortalità, la rete micorrizica è diventata meno diversificata e ha anche cambiato l’enzima di difesa nelle piantine cresciute in quei terreni. La diversità di queste molecole è diminuita. Più a lungo gli alberi erano morti, più bassa era la diversità micorrizica e più bassa era la diversità delle molecole di difesa in quelle piantine.
Greg, guardando la diversità fungina in quegli stand, ha scoperto che anche se la diversità fungina è cambiata, la rete micorrizica era ancora importante nell’aiutare a rigenerare le nuove piantine che spuntavano nel sottobosco.
Anche se la composizione di quella rete micorrizica sta cambiando, è ancora una rete funzionale che è in grado di facilitare la rigenerazione del nuovo stand.
e360: Cosa ti dice il tuo lavoro su come mantenere la resilienza nella foresta quando si tratta di disboscamento e cambiamento climatico?
Simard: La resilienza riguarda davvero la capacità degli ecosistemi di recuperare le loro strutture e funzioni in una gamma di possibilità. Per le foreste in particolare, gli alberi sono il fondamento. Essi forniscono l’habitat per le altre creature, ma fanno anche funzionare la foresta. La resilienza in una foresta significa la capacità di rigenerare gli alberi. Si può fare molto per facilitare ciò grazie a queste reti micorriziche, che sappiamo essere importanti per permettere agli alberi di rigenerarsi. È quello che ci lasciamo alle spalle che è così importante. Se lasciamo alberi che sostengono non solo le reti micorriziche, ma altre reti di creature, allora la foresta si rigenererà. Penso che il passo cruciale sia mantenere quella capacità di rigenerare gli alberi.
e360: Lei ha parlato della sua speranza che le sue scoperte influenzino le pratiche di disboscamento nella Columbia Britannica e oltre. È successo?
Simard: Non il mio lavoro nello specifico. A partire dagli anni ’80 e ’90, l’idea di conservare gli alberi più vecchi e le eredità nelle foreste ha ripreso piede. Negli anni ’90 nel Canada occidentale, abbiamo adottato molte di quelle metodologie, non basate sulle reti micorriziche. Era più per la fauna selvatica e la conservazione del legno in basso per l’habitat di altre creature.
Ma per la maggior parte, specialmente nell’ultimo decennio e mezzo, si è passati al disboscamento con poca ritenzione. Parte di questo è stato guidato dall’epidemia di scarabeo del pino montano che è ancora in corso. Le buone pratiche forestali che si stavano sviluppando sono state spazzate via dal taglio di recupero di quegli alberi morenti.
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Oggi, le persone stanno ancora cercando la silvicoltura di mantenimento, ma non è abbastanza. Troppo spesso sono solo gli alberi simbolici ad essere lasciati indietro. Stiamo iniziando un nuovo progetto di ricerca per testare diversi tipi di ritenzione che proteggono gli alberi madre e le reti.
e360: È la sovvenzione che avete appena ricevuto dal governo canadese per rivalutare le attuali pratiche di rinnovo delle foreste?
Simard: Sì, siamo davvero entusiasti di questo. Stiamo testando l’idea di mantenere gli alberi madre in diverse configurazioni – quindi lasciandoli come singoli, come gruppi, come boschi rifugio, e poi rigenerare la foresta usando un mix di rigenerazione naturale e pratiche di rigenerazione tradizionali. Le stiamo testando in una gamma di climi nelle foreste di abeti Douglas, da molto secchi e caldi fino a freschi e umidi. Ci saranno circa 75 siti in totale che attraversano questo gradiente climatico. Misureremo cose come il ciclo del carbonio, la produttività e la diversità degli uccelli e degli insetti. E abbiamo un sacco di interesse da parte dei gruppi delle Prime Nazioni nella Columbia Britannica, perché questa idea degli alberi madre e del nutrimento delle nuove generazioni si adatta molto alla visione del mondo delle Prime Nazioni.