Effetti della disponibilità idrica sulla distribuzione delle specie arboree

Le foreste tropicali sono tra le più diversificate comunità ecologiche di tutto il mondo. Il variare delle precipitazioni e dell'umidità del suolo derivato dal cambiamento climatico globale, può avere potenzialmente conseguenze disastrose per questi ecosistemi; l'incertezza delle proiezioni resta, così, elevata. Una delle osservazioni più importanti nelle foreste tropicali è l'aumento della ricchezza di specie arboree con l'aumentare delle precipitazioni e una diminuzione con il prolungarsi della stagione secca. Allo stesso tempo, la distribuzione e la composizione sono fortemente correlate alle precipitazioni, e il turn-over delle specie è alto attraverso un gradiente di piovosità. Comprendere i meccanismi alla base dei pattern della distribuzione degli alberi, della composizione della comunità e della diversità attraverso il gradiente di precipitazione è necessario per migliorare le proiezioni degli effetti del cambiamento globale sulle foreste tropicali e per ottimizzare le strategie di gestione, conservazione e restauro.

Secondo l'ipotesi della tolleranza fisiologica, le specie che non tollerano la siccità sono escluse dalle foreste secche, portando così a differenze nella composizione delle specie. Il ruolo diretto della tolleranza alla siccità nel limitare specie forestali è supportato da studi sperimentali. Inoltre, allo stesso tempo, molte specie forestali tolleranti la carenza di acqua non si ritrovano in siti umidi. L'ipotesi della tolleranza fisiologica riesce così a spiegare gran parte della variazione della distribuzione degli alberi attraverso i gradienti di pioggia nelle aree tropicali. Altri fattori ambientali che co-variano con precipitazioni possono però influenzare indirettamente la distribuzione delle specie arboree. Questi includono un aumento degli insetti fitofagi e della pressione dei patogeni, così come la riduzione della disponibilità di luce.

Secondo l'ipotesi del gradiente di pressione dei parassiti, le specie provenienti da foreste secche a bassa pressione di fitofagi sono meno difese e quindi escluse dalle foreste umide con alta pressione parassitaria. Nonostante la sua potenziale importanza, il supporto empirico a questa ipotesi rimane scarso.

Anche la disponibilità di luce, connessa al gradiente di piovosità, potrebbe influenzare fortemente la distribuzione delle specie arboree, escludendo quelle più esigenti dalle aree più umide. Gli adattamenti ad ambienti stressanti con risorse limitate, inoltre, sono stati ipotizzati per essere accoppiati con tassi di crescita intrinsecamente bassi, sulla base degli investimenti in biomassa radicale, che conferisce maggiore resistenza alla siccità, o fogliare, che consente una crescita maggiore. Altri tratti che conferiscono tolleranza alla siccità, come l'alta densità del legno, il piccolo diametro dei vasi o le alte concentrazioni di carboidrati non strutturali, sono associati anche con dei bassi tassi di crescita. Le specie resistenti alla siccità originarie di foreste asciutte dovrebbero, quindi, avere tassi di crescita intrinsecamente più bassi. Questo fattore dovrebbe porle in svantaggio quando l'acqua non rappresenta una limitazione, ad esempio nelle foreste umide. Le risposte delle piante alla siccità, la pressione dei parassiti e la disponibilità di luce, influiscono in modo diverso tra le varie fasi di vita di un vegetale.

Lo scopo di un recente studio tedesco è stato quello di verificare come gli effetti combinati della siccità, dei parassiti e della disponibilità di luce influiscono sulle prestazioni delle piantine in stadi di sviluppo precoci. Le piante sono state selezionate con origini contrastanti, ovvero provenienti da ambienti secchi o umidi. È stato ipotizzato che le specie autoctone presentino un vantaggio di prestazioni rispetto alle specie aliene. La ricerca si propone di dimostrare che le specie provenienti da zone umide evidenziano limiti di prestazione in suoli asciutti, e che le la disponibilità di luce e la pressione parassitaria impediscono un pieno sviluppo delle specie che provengono da siti asciutti, quando poste in zone con forte presenza di acqua. Per verificare queste ipotesi, è stato condotto un esperimento di trapianto reciproco lungo un gradiente di precipitazioni a Panama, utilizzando semi di piante appartenenti a 26 specie, con diverse origini in termini di disponibilità di acqua.

L'affermazione degli impianti dopo un anno, non rispecchia la distribuzione naturale delle specie. Nella foresta umida, le specie con origine in zone umide, hanno evidenziato un vantaggio sulle specie forestali provenienti da aree secche, mostrando tassi di crescita più elevati. Allo stesso tempo, la siccità ha limitato sopravvivenza delle specie di origine umida nelle foreste asciutte, supportando l'ipotesi della tolleranza fisiologica. Sulla lunga distanza temporale, questi processi tendono a dimostrare come l'affermazione delle specie native sia favorita rispetto a quella di quelle aliene. Anche se sono stati osservati effetti considerevoli per quanto riguarda l'attacco dei parassiti e alcune conseguenze della disponibilità di luce sullo sviluppo delle piante, questi non hanno confermato l'ipotesi della pressione dei parassiti e della disponibilità luminosa. Questi risultati sottolineano che le variazioni nella disponibilità d'acqua dovuti ai cambiamenti climatici avranno conseguenze dirette sulla rigenerazione degli alberi e sulle loro distribuzioni lungo i gradienti di precipitazione in aree tropicali, mentre gli effetti indiretti della luce e dei parassiti rivestiranno importanza secondaria.