Un nuovo tipo di legno potrebbe essere la chiave per migliorare la cattura del carbonio
Un antico genere di albero con un tipo di legno unico potrebbe aiutare a risolvere un problema moderno creato dagli umani.
L'albero dei tulipani, o Liriodendro, genera un tipo di legno completamente nuovo che non è considerato né legno duro né legno tenero. Questi alberi fanno parte delle Magnoliacee e si separarono dagli alberi delle magnolie quando le concentrazioni atmosferiche di CO2 sulla Terra erano relativamente basse. Questi alberi possono crescere in altezza per oltre 30 m, molto velocemente.
Questa scoperta potrebbe essere la chiave per migliorare la cattura e lo stoccaggio del carbonio nelle foreste di piantagione, dove potrebbero essere piantati alberi a crescita rapida, tipicamente visti nei giardini ornamentali, o mediante incrocio con altre specie.
Specie iconiche
Gli scienziati hanno esaminato la struttura microscopica di 33 specie di alberi iconici delle Living Collections del Cambridge University Botanic Garden per esplorare come l'ultrastruttura del legno si è evoluta attraverso legni teneri o gimnosperme come pini e conifere e legni duri o angiosperme come quercia, frassino e betulla.
Il microscopio elettronico a scansione a bassa temperatura, o crio-SEM, ha permesso agli scienziati di visualizzare e misurare le dimensioni dell'architettura in nanoscala delle pareti cellulari secondarie (legno) nel loro stato idratato nativo; ha rivelato che gli alberi dei tulipani non erano né legno duro né tenero.
"Abbiamo analizzato alcuni degli alberi più iconici del mondo come la sequoia costiera, il pino di Wollemi e i cosiddetti 'fossili viventi' come l'Amborella trichopoda, che è l'unica specie sopravvissuta di una famiglia di piante che è stata il primo gruppo ancora esistente a evolversi separatamente da tutte le altre piante da fiore", afferma il dott. Raymond Wightman, Microscopy Core Facility Manager presso il Sainsbury Laboratory dell'Università di Cambridge. "I dati del nostro studio ci hanno fornito nuove intuizioni sulle relazioni evolutive tra la nanostruttura del legno e la composizione della parete cellulare, che differisce nei lignaggi delle piante angiosperme e gimnosperme. Le pareti cellulari delle angiosperme possiedono unità elementari caratteristiche più strette, chiamate macrofibrille, in confronto alle gimnosperme.
Specie molto antiche
L'albero del tulipano, Liriodendron tulipifera, ed il Liriodendron chinense, sono due specie sopravvissute dell'antico genere Liriodendron originarie rispettivamente dell'America settentrionale e della Cina centrale e meridionale e del Vietnam. Entrambe hanno macrofibrille molto più grandi rispetto ai loro parenti dal legno duro.
Le macrofibrille delle angiosperme del legno duro hanno un diametro di circa 15 nm, mentre le macrofibrille delle gimnosperme del legno tenero a crescita più rapida hanno macrofibrille più grandi, da 25 nm. Nell'albero dei tulipani misurano fino a a 20 nm. "Dimostriamo che i Liriodendri hanno una struttura macrofibrillare intermedia che è significativamente diversa dalla struttura del legno tenero o del legno duro", afferma il dott. Jan Łyczakowski della Jagiellonian University.
"I Liriodendri si sono separati dagli alberi di Magnolia circa 30-50 milioni di anni fa, il che ha coinciso con una rapida riduzione della CO2 atmosferica. Ciò potrebbe aiutare a spiegare perché l'albero dei tulipani è altamente efficace nello stoccaggio del carbonio".
Il team sospetta che siano le macrofibrille più grandi in questo "legno medio" o "legno accumulatore" a essere alla base della rapida crescita di questi alberi. Łyczakowski ha affermato che, nonostante la sua importanza, si sa poco su come la struttura del legno si evolve e si adatta all'ambiente esterno. "Abbiamo fatto alcune nuove scoperte chiave in questa indagine: una forma completamente nuova di ultrastruttura del legno mai osservata prima e una famiglia di gimnosperme con legno duro simile alle angiosperme invece del tipico legno tenero delle gimnosperme".
"Entrambe le specie di albero dei tulipani sono note per essere eccezionalmente efficienti nel bloccare il carbonio e la loro struttura macrofibrillare allargata potrebbe essere un adattamento per aiutarle a catturare e immagazzinare più facilmente grandi quantità di carbonio quando la disponibilità di carbonio atmosferico si stava riducendo", aggiunge Łyczakowski.
"Gli alberi dei tulipani potrebbero finire per essere utili per le piantagioni di cattura del carbonio. Alcuni paesi dell'Asia orientale stanno già utilizzando le piantagioni di Liriodendron per bloccare in modo efficiente il carbonio e ora pensiamo che ciò potrebbe essere correlato alla nuova struttura del legno".
Riferimento allo studio:
Lyczakowski, J L. & Wightman, R. (2024) Convergent and adaptive evolution drove change of secondary cell wall ultrastructure in extant lineages of seed plants. New Phytologist