Gli scienziati stanno sempre più scoprendo e portando dati scientifici che gli alberi hanno un proprio sistema nervoso in grado di facilitare la comunicazione, la memoria e l’apprendimento degli alberi stessi e la salute e la prosperità dell’ecosistema di cui fanno parte.
Gli alberi sono considerati gli organismi viventi più antichi del pianeta. Nel corso dei secoli, sono stati resistenti ai cambiamenti del loro ambiente grazie alla loro relazione simbiotica con funghi e altri microbi. Ci sono tante altre scoperte da fare per comprendere l’antica saggezza delle nostre foreste e dei microbi invisibili che mantengono in armonia i nostri ecosistemi.
Il sistema nervoso non è dunque esclusivo degli animali. Peraltro che ci fosse una somiglianza fra il sistema nervoso umano e l’organizzazione vitale delle piante era stato già intuito quasi un secoli e mezzo fa quando Wilhelm His nel 1890 denominò col nome di “dendriti” le fibre che conducono l’impulso nervoso dalla periferia verso il corpo cellulare del neurone, usando un termine che deriva dal greco Dendron, che significa “albero”.
Le foreste sono sistemi complessi
Le foreste coprono il 30% della superficie terrestre e ospitano oltre un miliardo di alberi. Le foreste sono conosciute come “pozzi di carbonio” perché gli alberi assorbono l’anidride carbonica dall’aria, immagazzinano il carbonio nei loro tronchi ed espirano ossigeno. Tramite una serie di esperimenti gli scienziati hanno raccolto sempre più prove che gli alberi comunicano effettivamente tra loro e condividono i nutrienti attraverso le loro radici, formando un sistema complesso a volte definito “l’ampia rete del legno”.
Questa complessa rete che collega gli alberi dipende da una relazione simbiotica con i microbi del suolo come funghi e batteri. La simbiosi è quando due organismi separati formano una relazione reciprocamente vantaggiosa tra loro. I funghi possono coprire un’ampia superficie sviluppando fili fungini bianchi noti come micelio. Il micelio si diffonde sopra le radici degli alberi assorbendo gli zuccheri dall’albero e restituendo all’albero minerali vitali, come azoto e fosforo (Figura 2). Questa relazione simbiotica tra le radici degli alberi e i funghi è nota come rete micorrizica (dal greco Myco, “fungo” e Rhiza, “radice”).
Figura 1: simbiosi. Gli alberi hanno una relazione simbiotica con i microrganismi del suolo, come i funghi. I funghi formano colonie bianche simili a fili sulle radici degli alberi, come si vede nel pannello a destra. Gli alberi cedono carbonio ai funghi sotto forma di zucchero e in cambio i funghi danno agli alberi minerali essenziali come azoto e fosforo.
Per identificare le specie che costituiscono la rete micorrizica, gli scienziati hanno utilizzato i recenti progressi tecnologici nel sequenziamento del DNA e nell’analisi dei big data. I microbiologi hanno identificato diverse specie di funghi e batteri che formano relazioni simbiotiche con diverse specie di alberi. Gli scienziati ritengono che tutti gli alberi abbiano una rete micorrizica, ma gli alberi comunicano tra loro solo se le specie fungine e batteriche che costituiscono le loro reti micorriziche sono le stesse. La combinazione più comune di funghi costituisce la rete micorrizica arbuscolare (AM), che si è rivelata importante per l’assorbimento dei nutrienti nel 65% di tutti gli alberi e le specie vegetali. Il restante 35% delle specie di alberi e piante può avere combinazioni di altre varietà di funghi che compongono le loro reti.
Investigando le diverse interazioni tra le specie di alberi, gli scienziati hanno scoperto che gli alberi sfruttano le somiglianze e le differenze nella loro “composizione” microbica per riconoscere altri alberi della loro stessa specie, e condividono preferenzialmente con loro i nutrienti attraverso la loro rete micorrizica. Questo comportamento, noto come “riconoscimento dei parenti”, è stato recentemente esplorato quando più famiglie di abeti di Douglas sono state piantate in un appezzamento e gli esperimenti di tracciamento del carbonio hanno indicato che gli alberi della stessa famiglia condividevano più carbonio che tra alberi di famiglie diverse. Gli scienziati stanno ancora studiando il motivo per cui ciò sta accadendo, ma si ipotizza che tutte le piante si siano evolute per avere un riconoscimento dei parenti a fini riproduttivi. Allo stesso modo, esiste un dialogo incrociato tra diverse specie di alberi che condividono la stessa rete micorrizica, come tra betulle e abeti (Figura 3). È stato dimostrato che la comunicazione tra gli alberi tra le specie aumenta la forma fisica e la resilienza degli alberi.
Le reti micorriziche sono estremamente importanti per la salute degli alberi durante i periodi di pericolo. Alcune specie di funghi possono facilitare la resilienza degli alberi a determinati fattori di stress ambientale come predatori, tossine e microbi patogeni che invadono un ecosistema. Utilizzando una tecnica chiamata allelopatia, in cui un segnale chimico viene inviato attraverso la rete micorrizica, gli alberi possono avvisare i loro vicini di un predatore invasivo o inibire la crescita di specie vegetali invasive. Gli alberi circostanti possono quindi difendersi rilasciando ormoni volatili o sostanze chimiche per scoraggiare predatori o insetti patogeni. Si è scoperto anche che gli alberi possono inviare un segnale di stress agli alberi vicini dopo un grave disturbo forestale, come la deforestazione.
Figura 3: Reti micorriziche. Gli alberi comunicano con altri alberi attraverso la loro rete micorrizica. Gli alberi che condividono una rete micorrizica, come la betulla (a sinistra) e l’abete (a destra), sono in grado di scambiarsi nutrienti o di scambiarsi segnali in tempi di stress.
Il cambiamento climatico influenza il microbioma della foresta
Gli alberi fanno affidamento su un ecosistema forestale sano per prosperare e proteggersi dai pericoli. Gli esseri umani fanno affidamento su un ecosistema forestale sano per poter inalare ossigeno pulito. L’anno scorso milioni di persone in tutto il mondo hanno sperimentato gli effetti devastanti del cambiamento climatico. Il cambiamento climatico non ha solo un impatto sulla salute e sul benessere umano, ma sta anche influenzando l’ecosistema dei nostri oceani e delle nostre foreste. La deforestazione avviata dall’uomo contribuisce al cambiamento climatico riducendo il numero di alberi disponibili per assorbire l’anidride carbonica. La deforestazione non solo rimuove gli alberi che vengono abbattuti, ma ha un impatto anche sugli alberi ancora vivi interrompendo la rete micorrizica importante per la comunicazione intra-albero.
I cambiamenti climatici, evidenziati dall’aumento della siccità e delle temperature estreme, potrebbero compromettere ulteriormente la biodiversità dei microbi nella foresta. Questo declino della biodiversità è noto come evoluzione assistita dall’uomo o “selezione innaturale”. Il microbiota alterato della foresta potrebbe quindi modificare i nutrienti che gli alberi sono in grado di ricevere e potremmo iniziare a vedere cambiamenti nella morfologia degli alberi, in particolare nella forma delle foglie. Ciò cambierebbe la capacità fotosintetica dell’albero; ad esempio, le foglie più piccole hanno una superficie inferiore per l’assorbimento della luce, il che avrà un impatto negativo sulla loro capacità di assorbire i raggi del sole e di produrre zuccheri attraverso la fotosintesi. Ciò potrebbe potenzialmente inibire la crescita degli alberi e la quantità di carbonio che gli alberi possono condividere con i funghi. Inoltre, senza una rete micorrizica biodiversa, gli alberi stanno diventando più suscettibili alla distruzione da parte di specie di insetti dannosi e invasivi. È chiaro che l’impatto che stiamo avendo sull’ambiente si autoalimenta e va in una direzione disastrosa per la salute delle nostre foreste, ma c’è ancora speranza. Alcuni scienziati stanno cercando di combattere il cambiamento climatico utilizzando tecniche di modifica genetica per ripristinare gli ecosistemi che si sono estinti e ingegnerizzando microbi sintetici che sono importanti per un ecosistema fiorente.