Quanto può crescere in altezza un albero?

L'albero vivente più alto conosciuto è una sequoia costiera (Sequoia sempervirens) chiamata Hyperion, alta circa 116 m (più di un edificio di 35 piani). Le sequoie giganti sono più massicce, ma non altrettanto alte. Perché gli alberi non crescono sempre più in alto?

Una parte della risposta è la trazione dell'acqua della lezione 2. Ogni 10 m in più di altezza richiede altri 0,098 MPa di trazione solo per bilanciare la gravità, e il percorso più lungo aggiunge attrito. Quindi:

• le foglie in cima devono funzionare con un potenziale idrico più negativo rispetto alle foglie più in basso;
• le colonne d'acqua sono sottoposte a una tensione maggiore, aumentando il rischio di cavitazione;
• le foglie in cima fanno più fatica a mantenere turgide le loro cellule, cosa necessaria per espandersi e tenere aperti gli stomi per la fotosintesi.

La cavitazione si verifica quando l'aria viene aspirata in un tubo d'acqua sottoposto a tensione (oppure quando una bolla cresce a partire da gas disciolto). La bolla si espande (embolia) e il tubo non riesce più a trasportare acqua. Un albero con molti tubi paralleli sopravvive ad alcuni guasti, e alcuni alberi possono riempire di nuovo i tubi o far crescere nuovo xilema, ma più aumenta la tensione, più tubi smettono di funzionare.

Per questo, il limite della trazione dell'acqua diventa più restrittivo con l'altezza. In un famoso studio del 2004 pubblicato su Nature, George Koch e i suoi colleghi hanno misurato le cime di alte sequoie costiere e previsto un'altezza massima di circa 122-130 m per la specie, anche con molta acqua nel suolo. Hyperion è pochi metri al di sotto di questa stima. Lo stesso studio ha mostrato che le foglie vicino alla cima sono più piccole e più spesse, con più tessuto per unità di area. Questo è il segno fisiologico di una foglia che lavora con poca pressione dell'acqua a disposizione.

La gravità e l'attrito non sono gli unici limiti. Gli alberi più alti devono anche sostenere il proprio peso e resistere al vento, mentre le loro radici e le loro foglie devono tenere il passo. In molti luoghi, la mancanza di acqua nel suolo o una tempesta fermano un albero molto prima che raggiunga il limite idraulico. Nei rari luoghi umidi, miti e senza vento in cui prosperano le sequoie costiere (una fascia costiera con nebbie frequenti, che forniscono acqua extra alle foglie), gli alberi si avvicinano al limite calcolato.

Altre specie alte seguono regole simili. Gli alberi con fiori più alti, i frassini di montagna (Eucalyptus regnans) della Tasmania, raggiungono circa 100 m.