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Emanuela Evangelista

Gli alberi amazzonici sono macchine del tempo

A meno che non siate particolarmente giovani, avrete imparato a scuola che si può conoscere l’età di un albero contando i suoi anelli di accrescimento, ma solo a patto che vi troviate in una zona di clima temperato. 

Infatti, ogni cerchio visibile nella sezione del tronco è formato dalla sua crescita durante la stagione vegetativa e dall’interruzione di questa durante il freddo inverno. L’alternanza delle stagioni e delle temperature forma anelli ben definiti, contando i quali è possibile risalire, con una certa approssimazione, all’età dell’albero. Ai tropici invece, dove la temperatura è più stabile, gli alberi crescono senza interruzioni e non formano anelli di accrescimento leggibili – riportavano i testi scolastici. Ma non è vero.

Dal greco déndron (albero) e lógos (studio), la dendrologia studia le piante legnose: alberi, arbusti e liane. Lo stesso prefissoide indica una vastità di discipline che si occupano di alberi o li utilizzano come indicatori, come la dendroecologia, che studia la dinamica di crescita delle foreste, la dendroarcheologia che data antichi palazzi, opere d’arte e manufatti lignei come i violini di Stradivari, la dendrogeomorfologia che racconta le frane e le valanghe avvenute nel paesaggio, o la dendrovulcanocronologia in cui gli alberi aiutano a ricostruire la frequenza delle colate e stimare il rischio vulcanico futuro.

La datazione dell’età degli alberi tramite gli anelli di accrescimento si chiama dendrocronologia. Leonardo da Vinci fu il primo (almeno nella storia della scienza occidentale) a notare che gli anelli di accrescimento si formano annualmente e che sono in relazione con le condizioni climatiche. Ma il loro uso sistematizzato, il metodo di misurazione e la nascita della disciplina, arrivarono secoli più tardi grazie a un astronomo. 

Interessato alle macchie solari e alla loro ciclicità, Andrew Ellicott Douglass ragionò in modo lineare e si disse: se il sole modula il clima e il clima modula la crescita degli alberi, allora gli anelli potrebbero contenere una firma indiretta del ciclo solare. Notò che la larghezza degli anelli variava significativamente di anno in 

anno e che alberi nella stessa area mostravano sequenze simili di anni larghi e stretti. Se individui diversi riproducevano lo stesso pattern – concluse – il segnale doveva riflettere una forza ambientale comune. 

Comparando le sequenze degli anelli mise a punto il metodo del cross-dating e creò una serie temporale calibrata, capace di coprire secoli collegando alberi viventi, legni morti e travi archeologiche. Nel 1937 fondò il Laboratory of Tree-Ring Research presso l’Università di Arizona, istituzionalizzando la dendrocronologia. Le sue correlazioni con il ciclo solare si rivelarono in parte fragili, ma l’eredità metodologica rimase e, nelle regioni temperate, ha prodotto serie temporali che risalgono a dodicimila anni fa. 

Ai tropici la strada della disciplina è stata più tortuosa. Già alcuni studi pubblicati nella seconda metà dell’Ottocento, condotti in Birmania e in India, avevano provato che il teak – una specie tropicale coltivata per ricavarne legno pregiato – presentava anelli in linea con gli anni in cui gli individui erano stati piantati, ma l’equivoco iniziale, secondo il quale ai tropici non era possibile registrare anelli di accrescimento, ha continuato a perpetrarsi per decenni, iniziando a dissolversi davvero solo alla fine del secolo passato. 

In Amazzonia, uno dei protagonisti della recente abbondanza di studi sulla dendrocronologia arrivò sul finire degli anni Novanta, con un diploma in Scienze forestali ottenuto all’Università di Friburgo. Jochen Schöngart poteva contare su una robusta base ecologica di dati, raccolti dal suo relatore Martin Worbes grazie a un programma di cooperazione internazionale tra il Max Plank Institute for Limnology in Germania e l’Istituto Nazionale di Ricerca in Amazzonia (INPA) di Manaus.

Il campo di ricerca era recente e Schöngart aveva abbondanza di scelta e di opportunità per direzionare i propri interessi. Quando un temporale fece cadere due esemplari di noce del Brasile – una specie iconica e di grande valore economico che domina vaste aree del bacino amazzonico – in una scuola tecnica agricola prossima al laboratorio di dendrocronologia, se li fece regalare, insieme alla loro data di nascita.

La scuola li aveva piantati nel 1949, gli anelli erano cinquantasei e corrispondevano all’età conosciuta. Era solo l’inizio. Dopo quasi trent’anni Schöngart è ancora a Manaus, oggi ricercatore titolare all’INPA, coordinatore del Laboratorio di Dendroecologia e vice-coordinatore del gruppo di ricerca MAUA, che realizza monitoraggi ecologici di lunga durata delle aree umide amazzoniche. 

Durante una video chiamata interrotta più volte dalle nostre limitate connessioni satellitari, mi ha spiegato il perché del lungo equivoco, confermando che ai tropici gli anelli di accrescimento negli alberi si formano eccome. Indipendentemente dalla temperatura che, chi vive a Manaus come lui sa, non cambia mai durante l’anno. 

“In Amazzonia gli alberi regolano il proprio sviluppo rispondendo ad altre variabili, come la disponibilità di acqua: alcune specie interrompono la crescita quando non ce n’è, altre quando ce n’è troppa”. I fiumi amazzonici sono soggetti a un pulso idrologico annuale determinato in parte dalle piogge stagionali e in parte dallo scioglimento dei ghiacci in prossimità delle sorgenti andine. Il loro livello si innalza di oltre dieci metri in pochi mesi. Le foreste più vicine alle sponde sono soggette a inondazioni di lunga durata.

“Le piante legnose di queste aree usano diverse strategie (nemmeno tutte conosciute) per resistere all’ipossia (carenza di ossigeno che le radici non riescono ad assorbire), interrompono lo sviluppo e vanno in letargo, anche per diversi mesi l’anno. Gli alberi di terraferma, che non sono raggiunti dalle piene stagionali, invece crescono durante la stagione delle piogge e interrompono la crescita durante il deficit idrico nella stagione secca. Come conseguenza, ecco che si formano gli anelli di accrescimento”.

Alle coordinate in cui mi trovo, la stagione delle piogge è iniziata da poco più di un mese e il livello del fiume è già salito di almeno tre metri, sommergendo parte delle aree alluvionali.

“Davanti a te c’è sicuramente una varietà di ecosistemi” suggerisce Schöngart. Rispondo che dalla mia palafitta vedo alberi sommersi, altri posizionati sul ciglio del fiume il cui livello sta salendo, e alberi di terraferma, più lontani all’orizzonte. “La foresta di terraferma deve avere un colore verde maturo – continua – le sue piante stanno crescendo. Mentre le aree allagabili hanno foglie più chiare, invecchiate, e alcune piante sono senza foglie. Si percepisce un disturbo: l’allagamento che le spinge a interrompere la crescita”. Ecco perché durante l’anno vedo alberi perdere le foglie mentre altri ne mettono di nuove, e viceversa. “Tanta variabilità non deve sorprendere: siamo nel regno della diversità”. Ne convengo. 

“Considerando che le specie che crescono quando l’acqua è disponibile (come quelle di terraferma) crescono di più e sviluppano anelli più larghi quando piove di più, mentre crescono meno quando piove meno, presentando anelli più stretti, e che accade il contrario con le specie che crescono di più quando piove meno (come quelle di aree alluvionali), possiamo mettere in relazione queste variabili. È una delle applicazioni più interessanti della dendrocronologia per la nostra epoca: si chiama dendroclimatologia e ci permette di comprendere la variabilità climatica dei secoli precedenti e prevedere quella del futuro”.

Con uno studio di ricostruzione climatica basato sugli anelli di crescita del cedro, il team di Schöngart ha costruito l’unica serie temporale esistente nella regione, che permette l’analisi del clima a partire da 258 anni fa. “Quando arrivai non c’erano i dati necessari per affermare che il cambiamento climatico in Amazzonia fosse un fatto. A distanza di appena una generazione abbiamo evidenze che permettono questa affermazione. Il cambiamento climatico è un fatto, e si esprime nell’aumento delle temperature e nell’aumento della grandezza e della frequenza degli eventi climatici estremi”. 

Di fatto, qui nell’Amazzonia centrale, negli ultimi anni abbiamo visto diversi fenomeni estremi. Nel 2021 e nel 2022 inondazioni eccezionali, come già nel 2009 e nel 2012, concentrando in soli sedici anni le quattro maggiori piene degli ultimi centoventi. Foreste, comunità tradizionali, villaggi indigeni, coltivazioni e intere città sono finiti sott’acqua per mesi. 

Nel 2023 e nel 2024 si sono succedute due delle tre maggiori siccità della storia della regione: i fiumi in secca e le alte temperature hanno causato la moria di delfini, pesci e piante e seri disagi per le comunità rivierasche rimaste isolate.

Communications Earth & Environment, una rivista specializzata del gruppo Nature, ha pubblicato recentemente un importante lavoro di Schöngart e altri suoi colleghi che ci allerta: il ciclo idrologico dell’Amazzonia si è intensificato negli ultimi quarant’anni. Gli ho chiesto cosa significa e perché ci riguarda.

Schöngart mi ha spiegato che per giungere a questa conclusione hanno studiato un isotopo, chiamato ossigeno-18. Gli isotopi di ossigeno sono varianti dello stesso elemento, che può avere un peso leggermente diverso. I due più importanti sono l’ossigeno-16, meglio scritto come ¹⁶O (più leggero) e l’ossigeno-18, o ¹⁸O (più pesante). Quando piove, l’acqua contiene una certa proporzione tra questi due isotopi. Questa proporzione cambia a seconda dell’intensità delle piogge e dell’evaporazione: piogge forti tendono ad avere meno ¹⁸O, periodi secchi e molta evaporazione ne aumentano la presenza relativa (rispetto al ¹⁶O).

Gli alberi assorbono l’acqua dal suolo e la usano per costruire il legno. Nel farlo, registrano nella cellulosa dei loro anelli annuali la firma isotopica dell’acqua disponibile in quel periodo. Misurando il rapporto tra ¹⁸O e ¹⁶O negli anelli, gli scienziati possono ricostruire quanto fosse piovoso o secco un anno passato. In pratica, la larghezza dell’anello dice quanto è cresciuto l’albero, mentre il rapporto isotopico dell’ossigeno-18 ci dice in quali condizioni idrologiche è cresciuto. Così, possiamo leggere gli alberi come archivi naturali del clima.

Studiando il rapporto isotopico negli anelli di accrescimento di alberi di terraferma e di pianura alluvionale provenienti da siti distanti circa mille chilometri l’uno dall’altro, Schöngart e colleghi hanno trovato che le precipitazioni sono aumentate durante la stagione delle piogge (del 15-22%) e diminuite durante la stagione secca (dell’8-13%) su larga scala.

“Ovviamente, a stagioni delle piogge più forti corrispondono maggiori piene e inondazioni. Stagioni secche più intense causano livelli fluviali più bassi e maggiore stress idrico. Questo significa che non sta cambiando solo la quantità media di pioggia, ma sta aumentando la differenza tra i picchi di massimo e minimo livello dei fiumi, ovvero il pulso di inondazione”.

E non di poco, secondo quanto evidenzia il Rio Negro, il cui livello è registrato quotidianamente dal 1902 nei pressi della sua confluenza con il Rio delle Amazzoni a Manaus: nel secolo scorso l’ampiezza media tra i due picchi era di 10,22 metri, mentre oggi raggiunge con frequenza i 13-14 metri. “In questo secolo l’oscillazione è superiore del 18%”.

A complicare lo scenario contribuisce la vastità dell’Amazzonia, che ha dimensioni continentali. Secondo Schöngart, negli ultimi quarant’anni nella regione si è formato un doppio polo climatico: l’Amazzonia del nord riceve più piogge durante la stagione umida che determinano inondazioni maggiori (livelli fluviali più alti, più giorni di piena), mentre l’Amazzonia del sud soffre una diminuzione delle precipitazioni durante la stagione asciutta che si allunga e causa siccità estreme (livelli fluviali più bassi, suoli più asciutti). “L’Amazzonia centrale, dove ci troviamo io e te, è colpita simultaneamente dall’aumento della magnitudine e della frequenza di entrambi gli estremi”.

Per la foresta questo squilibrio ha conseguenze ecologiche significative, ovvero immersioni più prolungate e profonde con aumento della mortalità in alcune specie, e maggiore stress idrico e rischio di incendi nella stagione asciutta. L’ecosistema si ritrova costretto a operare entro intervalli fisiologici più ampi – cioè entro condizioni di temperatura, disponibilità d’acqua e ossigenazione del suolo sempre più estreme –, avvicinandosi più spesso ai suoi limiti di tolleranza. 

“Il perdurare delle tendenze osservate avrà un impatto pervasivo sulle foreste ma non solo, influenzerà fortemente i mezzi di sussistenza delle comunità fluviali regionali. C’è grande preoccupazione per le continue emergenze, specialmente nei centri urbani, nelle comunità indigene e nei villaggi tradizionali direttamente affettati dal livello dei fiumi”. 

La dendrocronologia tropicale non lascia spazio a molti dubbi. “Possiamo usare gli alberi come capsule del tempo – continua il ricercatore – ed estrarre dai loro anelli di accrescimento dati che mostrano che i cambiamenti nei regimi idrologici dell’Amazzonia sono senza precedenti. Anche tenendo in considerazione la variabilità climatica naturale, possiamo affermare che, almeno parzialmente, questa intensificazione è risultato dei cambiamenti climatici di origine antropica”.

Come se non bastasse, negli ultimi decenni la regione amazzonica è stata esposta a cambiamenti su larga scala nell’uso del suolo. La combinazione tra deforestazione e surriscaldamento globale può essere letale per la foresta. D’altra parte, in un contesto di popolazione mondiale crescente nei paesi in via di sviluppo e di cambiamenti climatici globali, la conservazione delle foreste tropicali rimane una delle sfide ecologiche più importanti del nostro tempo. Chiedo a Schöngart se, fornendo così tante informazioni, gli alberi potrebbero diventare testimoni giuridici nei dibattiti sul cambiamento climatico, oppure sulla gestione forestale.

“Certo, è già accaduto. Nel 2010 i nostri studi  sono serviti per ottenere una nuova istruzione normativa nello stato di Amazonas per regolare certi criteri di gestione forestale nella várzea, un particolare tipo di area allagata. Gli studi hanno mostrato che le specie arboree di várzea dovrebbero essere prelevate con diametri minimi di taglio da 47 a 70 cm e cicli di taglio variabili da 3 a 32 anni, una differenza di dieci volte. Il criterio adottato nella legislazione precedente stabiliva un diametro di taglio unificato di 50 cm e un ciclo di taglio di 25 anni, indipendentemente dalla specie. Ma esistono enormi differenze nei tassi di crescita tra le specie legnose tropicali, e non tenerne conto rischia di portare al sovra sfruttamento delle specie a crescita lenta, mentre le specie a crescita rapida con bassa densità del legno non possono essere utilizzate in modo efficiente. Con il nostro modello abbiamo dimostrato che le specie arboree di interesse commerciale, che nella regione sono moltissime, hanno tassi di crescita differenziati, il che esige che anche i criteri di gestione debbano essere differenziati”. 

È una di quelle interviste che vorresti non finissero mai, tante sono le cose che impari.

Immagino che, se dovessimo spiegare a un decisore politico perché investire in dendrocronologia, non mancherebbero gli argomenti, ma quale sarebbe quello centrale? “Ne avrei almeno un paio! Prima di tutto perché ci permette di creare un ponte tra il passato e il presente, per guardare al futuro. Capiamo il presente solo quando facciamo un’analisi critica del passato, vale anche nelle nostre vite private: solo sapendo dove siamo possiamo stabilire dove andremo. Inoltre, può rendere più efficiente il restauro delle aree degradate, un’attività di alta rilevanza nel contesto dei cambiamenti senza precedenti che stiamo vivendo. Riforestare è un passo necessario verso l’adattamento”.

Ancora una domanda, forse l’ultima: dopo anni a leggere archivi biologici che raccontano il clima, qual è la sensazione dominante? “L’insicurezza idrica e alimentare che stiamo soffrendo nella regione amazzonica significa che la gestione tradizionale del territorio, che ha funzionato per millenni, non funziona più. Mi ripeto: il cambiamento climatico in Amazzonia è un fatto. Innegabile. È necessario investire nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie innovative, adattate alla realtà amazzonica, ovvero integrate con la conoscenza tradizionale e indigena e con la partecipazione attiva delle popolazioni locali. Il tempo sta scadendo e si tratta di decidere cosa vogliamo lasciare alle prossime generazioni”. 

A parlare di tempo e di alberi si finisce sempre per riflettere sulla durata della vita. Mi è inevitabile pensare a quante cose devono aver visto gli alberi di questa foresta, molti dei quali, come i popoli originari, erano già qui molto prima che la colonizzazione europea importasse il suo aggressivo modello di sviluppo, che spesso esige il taglio e l’incendio della foresta. E finisce che faccio la domanda che ogni studente vorrebbe fare: qual è l’albero più longevo della foresta? Mi aspetto una specie gigante, di quelle che servono dieci persone per abbracciarle, e invece anche qui non mancano le sorprese. 

“I più longevi sono gli alberi che vivono in condizioni difficili, probabilmente li vedi nella foresta allagata davanti a te in questo momento. Le specie delle pianure alluvionali amazzoniche possiedono sofisticati adattamenti anatomici, morfologici, fisiologici e biochimici che consentono loro di superare le condizioni anaerobiche indotte dalle inondazioni. Molti operano in combinazione: la produzione di fitormoni come l’etilene, collegato all’allungamento delle radici, la formazione di radici aree, nonché vie metaboliche anaerobiche e l’eliminazione di composti fitotossici. Questi adattamenti si sono evoluti nel corso di milioni di anni a causa delle pressioni adattative innescate dall’impulso delle inondazioni e hanno portato alle foreste alluvionali più ricche di specie arboree al mondo”. 

Mi racconta di aver studiato una specie localmente conosciuta come macacarecuia , caratteristica delle foreste alluvionali di acque scure, come quella dove mi trovo, nel bacino del Rio Negro. Cuia è un termine indigeno che indica un contenitore naturale; questa specie ne fornisce una bella versione con coperchio, la usiamo come bicchiere, posacenere, barchetta per i giochi dei bambini. “Poiché cresce in ambienti estremi e con pochi nutrienti nel suolo, la macacarecuia cresce molto lentamente. La nostra ricerca ha registrato un incremento medio del diametro di circa due mm per anno e stimato età tra i 500 e gli 800 anni per individui il cui diametro era di appena uno, due metri al massimo”. 

Sono circondata da alberi magri ma centenari, e non lo sapevo. 

Commento che mi sembra contro intuitivo, avrei detto che si vive più a lungo dove la vita è più facile ma Schöngart mi spiega che invece il risultato è in linea con altre ricerche: gli alberi più antichi si trovano spesso nei luoghi più estremi, aridi, poveri di nutrienti, oppure dove fa molto freddo. Ovvero dove la vita esige adattamenti sofisticati.

“Recentemente abbiamo pubblicato uno studio di meta analisi che abbraccia tutte le zone climatiche del pianeta per capire quali sono i meccanismi della longevità degli alberi. Oltre all’altezza, ossia all’ovvio vantaggio di uscire dal profilo della foresta per ricevere più luce, abbiamo trovato che il segreto sta nella fuga dalla competizione”. 

Non male, concludiamo l’intervista convenendo che è una strategia molto allettante.