The efficiency of xylem network in trees: a theoretical and experimental approach.

All'interno degli alberi, l'acqua si muove per mezzo di un gradiente negativo di pressione, che si instaura tra le radici e le foglie, attraverso una rete di cellule xilematiche la cui lunghezza può raggiungere l'ordine di grandezza di 100 metri nelle piante più alte del pianeta. Questa imponenza del sistema di trasporto comporta la necessità da parte della pianta di porre in atto degli stratagemmi per far fronte alla crescente resistenza idraulica che si sviluppa assieme al drastico allungamento di percorso idrico durante tutta l'ontogenesi. Vale a dire che l'aumento in altezza delle piante è accompagnato da un conseguente aumento di resistenza idraulica all'interno dello xilema. La più efficace delle soluzioni per contenere questo aumento di resistenza idraulica sembrerebbe essere la rastremazione degli elementi di conduzione. L'introduzione da parte del modello WBE (West, Brown, Enquist 1997, 1999) dell'ipotesi di universalità del grado di rastremazione dei condotti xilematici nelle piante vascolari, porta ad introdurre una soglia di rastremazione "ottimale" tale da rendere all'incirca costante la resistenza idraulica di un percorso a prescindere dalla sua lunghezza (potenzialmente sempre suscettibile di crescita). E' stato dunque ipotizzato che le limitazioni di natura idraulica alla crescita in altezza delle piante possano essere conseguenti all'insorgere di una sub-ottimalità del grado di rastremazione dei condotti proveniente dall'impossibilità fisica di aumentare indefinitamente il loro diametro alla base, od in alternativa che una sub-ottimalità generale del sistema di trasporto idraulico all'interno della pianta possa manifestarsi ad un certo punto dello sviluppo in altezza (e quindi in lunghezza ed in volume dei condotti xilematici) in conseguenza alla non possibilità di mantenimento di uno stato d'equilibrio ottimo del sistema di conduzione, pensato come una rete di trasporto ottimizzata (Banavar, Maritan, Rinaldo 1999) in cui il volume di servizio presente all'interno della rete e la resistenza idraulica conseguente allo spostamento di tale volume, siano entrambi minimizzati in una logica di soluzione d'equilibrio di minimo vincolato. Uno degli obiettivi di questo lavoro è stato mettere assieme due dei principali modelli recentemente proposti all'attenzione della comunità scientifica (il modello WBE ed il modello BMR) e di raccogliere nello sviluppo di un nuovo unico modello di scala le ipotesi e le intuizioni principali dei due, per cercare di dare una risposta alla domanda fondamentale sott'intesa in questo argomento di ricerca: "per l'insorgenza di quali fattori le piante smettono di crescere in altezza?".