La botanica dello sciroppo d’acero – Parte prima

614020_94614957Un tour autunnale a cavallo tra Quebec canadese e New England statunitense regala al turista la vista romantica della tavolozza fiammeggiante degli aceri. L’occhio dell’appassionato di piante, trascurando lo stereotipo oleografico del foliage, sa però che in quei giorni gli aceri si avviano al letargo invernale e che nel farlo si impegnano a riciclare ogni materiale utile, scomponendo la clorofilla e recuperando carboidrati e proteine da richiamare verso il profondo delle radici, prima di far cadere al suolo mucchi di foglie morte, svuotate di ogni nutriente e portate via dal vento del Nord. Nel frattempo, la scomparsa della clorofilla e la necessità di proteggere la foglia durante l’ultima ritirata portano alla vista carotenoidi gialli e antociani rossi, per la gioia dell’ente turismo di Vermont, Adirondack e dintorni che cercano di godere del fenomeno fino a che il cambiamento climatico lo permette. Questa esplosione di colori e di quieto vivere ha però luogo in autunno, mentre ora siamo nella briosa primavera e il panorama regalato è decisamente diverso.

Difatti, in questi giorni la visita ai medesimi luoghi offre al turista scenari assai meno patinati ma ben più vitali: tra gli aceri ancora privi di foglie un inestricabile groviglio idraulico di tubi pulsanti corre da un tronco all’altro per centinaia di metri e migliaia di condotti in plastica escono direttamente dai fusti, dai quali spesso sporge un piccolo rubinetto. Aperta la mandata, il turista può veder sgorgare un flusso di liquido incolore, dolce e regolare al punto che, con pazienza e secchiello, non sarebbe difficile raccoglierne qualche litro in una sola giornata. Addirittura, passeggiando per il bosco dopo una forte gelata, si potrebbero notare piccole stalattiti ghiacciate e dolci sporgere da qualche rametto rotto. E’ il risveglio dell’acero: i carboidrati tornano in circolo dal loro rifugio radicale e l’acqua dalle radici riprende a fluire verso le gemme, la vita della pianta riparte e con essa il business dello sciroppo d’acero, uno dei pochi prodotti di successo commerciale ottenuti dalla linfa degli alberi. Questa ambientazione primaverile non è certo romantica come quella autunnale e ricorda vagamente una fabbrica più che una foresta, ma permette di raccontare diverse storie.

Cosa succede nell’acero? Le piante hanno un’idraulica tutta loro. Presentano un doppio sistema per il trasporto interno dei liquidi, formato da una serie di vasi che al pieno della vitalità trasferisce acqua, ormoni e sali minerali dalle radici verso le foglie e da una serie di tubi che assicurano il percorso inverso, instradando gli zuccheri prodotti dalla fotosintesi verso il resto della pianta. Il sistema che dall’alto va verso il basso è detto floema, è formato da cellule vive e nella nostra storia è un comprimario, un attore che appare in scena due volte in tutto il film. Il sistema che dal basso va verso l’alto è detto xilema e gode invece del ruolo protagonista; fatto di cellule morte e con pareti dure, deve lavorare contro il fastidioso volere della gravità, in quanto senza aiuti fisici l’acqua non risalirebbe dal sottosuolo fino agli oltre 30 metri di altezza di un acero. In condizioni normali, ovvero quando la chioma è ricca di foglie, questa forza è in massima parte assicurata dalla traspirazione: la superficie fogliare perde acqua in forma di vapore acqueo e questa eliminazione induce una pressione negativa nei tubi, che operando come tante cannucce da cocktail aspirano con forza altra acqua dalle radici lungo lo xilema per riempire il vuoto lasciato da quella evaporata.

Acer saccharum e in misura minore Acer rubrum e Acer nigrum, le specie responsabili dei panorami dorati e della produzione di omonimo sciroppo da pancakes, non fanno eccezione e movimentano acqua e soluti in questo modo. Ad esempio, il floema in estate porta il glucosio prodotto dalla fotosintesi dalle foglie alle radici, dove viene immagazzinato sotto forma di amido fino all’autunno, epoca in cui i medesimi tubi portano sottoterra le sostanze recuperate dalle foglie in via di degradazione, per conservarle al riparo durante il letargo invernale. Al contrario, in estate lo xilema grazie alle foglie draga e aspira nuova acqua verso l’alto, per permettere alla pianta di crescere e vivere: si stima che in un acero di medie dimensioni possano circolare attraverso lo xilema fino a 200 litri di acqua al giorno. Con l’arrivo dell’inverno questo flusso rallenta fino a cessare completamente con la caduta delle foglie. Tutto questo dinamismo idraulico ha però bisogno di una folta chioma per funzionare a pieno regime e pone un primo problema quando l’albero si risveglia dal letargo invernale: se le foglie sono così importanti per il trasporto, come fa la miscela di acqua e zucchero a salire quando l’albero è spoglio e perché la linfa usata per produrre lo sciroppo sgorga spontaneamente dai rubinetti?

Ghiaccio, tubi e zuccheri. In barba alla fisica e al meccanismo fin qui descritto, durante i primi freddi giorni di primavera gli alberi di Acer saccharum assicurano un flusso regolare e consistente di liquido zuccherino, che risale lungo lo xilema e può essere intercettato inserendo un normale tubo nel tronco.

A differenza di altre piante, per prosperare al freddo l’acero ha infatti evoluto un sistema di trasporto che si avvantaggia dei climi più rigidi, nei quali anche alla fine dell’inverno sono frequenti forti gelate notturne. Allo scioglimento delle nevi le radici della pianta iniziano infatti ad avere a disposizione più acqua e le parti aeree iniziano a percepire l’arrivo di temperature ideali alla crescita. C’è un’enorme pianta alta più di 30 metri e spesso vecchia più di 200 anni da rimettere in moto, occorre energia immediata per ricostruire foglie, sviluppare gemme, far crescere rami e fusto e così il metabolismo dell’acero si mobilita smantellando il deposito di amido nelle radici, trasformandolo nuovamente in zuccheri solubili in acqua con cui rifornire le giovani gemme dalla parte collecting-maple-sap-in-bottleopporta della pianta. Nei primi giorni di primavera la linfa fatica a risalire verso la chioma in assenza del motore della traspirazione, così altre due forze possono entrare in soccorso: la pressione radicale e quella del fusto, ma la prima delle due nell’acero è assente e se proviamo a incidere una radice non si nota un flusso forte come quello del fusto. Il flusso lungo lo xilema è invece particolarmente forte ed ha luogo solo in concomitanza con giorni tiepidi e soleggiati seguiti da notti gelide tipiche della prima fase primaverile nel nordest americano, nelle quali la temperatura scende di molto sotto lo zero. Il meccanismo è dato da una combinazione di clima, idraulica e fisica, unite ad una precisa disposizione di tessuti nel tronco dell’acero il quale, a differenza di altri alberi, durante l’inverno mantiene liquidi all’interno del tronco. Così, nei primi freddi delle sere del Vermont e del Quebec, il primo raffreddamento della linfa nello xilema provoca il discioglimento di gas presenti nel tronco dell’acero, la cui scomparsa provoca una pressione negativa che fa parzialmente risalire il liquido dalle radici con un’intensità simile a quella della traspirazione. Durante il gelo notturno invece il liquido si ghiaccia, intrappolando ulteriore gas al suo interno anche da tessuti vicini e aumentando leggermente di volume preme sulle pareti dello xilema, rigide ma elastiche, mandandole in tensione. Giunte infine le ore calde del giorno la linfa ghiacciata si scioglie e i gas liberati, assieme al debole rimbalzo elastico dello xilema che torna alla sua dimensione originaria, producono una pressione positiva che spinge il liquido verso l’uscita più vicina, in genere data dal foro di spillaggio o dalle gemme dei rami, le cui pareti cellulari sono più cedevoli e permeabili. In altre parole, occorre una precisa e cicilica alteranza di congelamento/scongelamento dei gas nello xilema per spingere la linfa verso l’alto e questo rende il flusso della linfa dell’acero intermittente, legando a doppia mandata la produzione di sciroppo al territorio e alle sue condizioni climatiche. Altri alberi non mantengono liquidi nello xilema in inverno e non emettono linfa zuccherina se incisi in primavera, mentre altri ancora, come le betulle, effettuano invece lo stesso spostamento grazie alla sola pressione radicale, per cui possono essere “munte” in concomitanza allo scioglimento delle nevi e fino a che la linfa ha un adeguato tenore zuccherino, non solo in precise condizioni di gelo.

Amari risvolti del cambiamento climatico. La temperatura dell’ambiente gioca quindi un ruolo fondamentale nella raccolta di linfa da indirizzare alla produzione di sciroppo, perché il suo comportamento è perfettamente calibrato sul clima. Senza gelate primaverili l’acqua del tronco non può ghiacciare e non si nota un fenomeno così marcato di trasporto, con un conseguente un calo nella quantità di linfa raccolta e quindi e perdita di redditività, che risulta pertanto sensibile a qualunque cambiamento climatico. Ad esempio, negli ultimi decenni la resa dei boschi statunitensi è andata incontro a una costante contrazione, mentre quella dei boschi canadesi, posti più a nord, è cresciuta. La presenza di più giornate calde nei mesi di febbraio e marzo ha infatti ridotto la finestra di giorni utili di raccolta e inceppato il meccanismo tradizionale di spillaggio, in quanto gli albcurrent_vs_higheri hanno meno tempo per mobilitare il loro magazzino di amido nelle radici e iniziano prima ad effettuare la fotosintesi che blocca il trasporto di zuccheri dalle radici alle gemme attraverso lo xilema. Come illustra il diagramma qui a lato le previsioni degli ecologi soprattutto per i produttori americani di sciroppo d’acero non sono favorevoli e nei prossimi decenni la stessa presenza degli aceri diminuirà drasticamente nel nordest americano, poiché l’innalzamento delle temperature diminuirà la competitività degli aceri rispetto ad altre specie come querce e noci pecan, più adattate alle nuove condizioni.

Assieme ai colori dell’autunno anche la produzione primaverile di sciroppo tenderà quindi a migrare verso nord, finché c’è un nord verso cui migrare.

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