Studiare l'adattamento delle piante in alta quota: esperimento al terraXcube di Eurac

Cambiamenti climatici e aumento della temperatura spingono sempre più frequentemente specie animali, vegetali e microorganismi ad altitudini maggiori. Ma come si adattano gli esseri viventi alle nuove condizioni in quota? Per la prima volta all’interno delle camere climatiche del terraXcube – il simulatore di climi estremi di Eurac Research al NOI Techpark – si osserverà in ambiente controllato la risposta delle piante alla variazione di pressione atmosferica. In particolare verranno osservati eventuali cambiamenti nei meccanismi di fotosintesi e di traspirazione delle piante, valutando quali microorganismi del suolo ne possano supportare l’adattamento. A realizzare l’esperimento sono l’Istituto per l’ambiente alpino di Eurac Research e l’Università di Innsbruck.

In montagna alcune specie vegetali si stanno adattando a vivere a quote maggiori anche a causa dei cambiamenti climatici, è un fatto descritto da numerosi studi scientifici. Raramente però si è potuto osservare la risposta fisiologica delle piante a questi cambiamenti. Ad esempio, fino a questo momento non si è mai studiata a fondo la relazione tra la bassa pressione atmosferica e i meccanismi di adattamento delle piante. “Studiare l’influenza di un singolo fattore ambientale – come la pressione atmosferica – tramite osservazioni nell’ambiente reale è estremamente complesso,” spiega Matteo Dainese, ecologo dell’Istituto per l’ambiente alpino di Eurac Research. “Quando osserviamo degli organismi nel loro habitat in montagna, alcune condizioni ambientali – ad esempio la pressione e la temperatura – sono strettamente correlate. Distinguerle è pressocché impossibile”.

Per questo i ricercatori di Eurac Research e dell’Università di Innsbruck hanno ideato un particolare esperimento che si sta svolgendo in queste settimane nelle small cube di terraXcube, quattro camere in grado di replicare ciascuna in modo indipendente diverse condizioni ambientali tipiche dell’arco alpino. Alcune specie vegetali che popolano oggi la Val di Mazia – dove da anni l’Istituto per l’ambiente alpino di Eurac Research conduce osservazioni e test in ambiente naturale– sono state trasportate artificialmente a quote superiori. Al tempo stesso saranno però mantenuti costanti altri fattori, come la temperatura, l’umidità, la quantità di luce. Tra gli scenari simulati ci sono i 2.500 metri di altitudine. “Secondo diversi modelli climatici, questo è uno degli scenari più radicali – ma comunque verosimili – che potremmo avere attorno all’anno 2100. Se non ci sarà alcuna mitigazione delle emissioni globali, i modelli prevedono un aumento di temperatura tra i 4 °C e i 7 °C entro la fine del secolo. Il che vuole dire che le specie vegetali si potrebbero spostare di 600-1000 metri più in alto,” racconta Matteo Dainese. Un’altra camera sarà dedicata invece a uno scenario estremo: 4.000 metri di altitudine. Questo non è uno scenario verosimile, ma permetterà al team di osservare in maniera più netta il funzionamento della pianta a pressioni atmosferiche così basse.

Durante l’esperimento saranno osservati eventuali cambiamenti nei meccanismi che regolano l’attività fotosintetica e la traspirazione delle piante. Così si potrà osservare quali specie sono adattabili all’alta quota. Ma tra gli osservati speciali del test ci sono anche i microorganismi del suolo. Alcune ricerche suggeriscono infatti che i microorganismi potrebbero aiutare le piante ad adattarsi in nuovi habitat. Nel terraXcube verrà osservato dunque anche l’effetto della quota sui microbi del suolo – da soli e nella loro interazione con le piante. A curare questo aspetto saranno i microbiologi dell’Università di Innsbruck.

Alcune piante saranno coltivate in un suolo sterilizzato, ovvero senza la componente microbica. Altre sul suolo proveniente dalla Val di Mazia, quindi contenente i microorganismi tipici del loro habitat naturale. Inoltre sarà osservata la risposta fisiologica di diverse colture pure di microbi, funghi e batteri. “Lo scopo è di capire quali microorganismi siano più adattabili all’altitudine, come cambiano le loro prestazioni nel sistema del suolo e quali tra loro siano più efficaci nel ridurre gli effetti negativi della quota nelle piante, in maniera diretta o indiretta” spiega Paul Illmer, a capo del gruppo di ricerca di microbiologia del suolo e cambiamento climatico dell’Università di Innsbruck.