Reaching heights of over 100 meters, Californian sequoias tower over Earth’s other estimated 60,000 tree species. Growing in the misty Sierra Nevada mountains, their massive trunks support the tallest known trees in the world. But even these behemoths seem to have their limits. No sequoia on record has been able to grow taller than 130 meters – and many researchers say these trees won’t beat that cap even if they live for thousands of years to come. So what exactly is stopping these trees from growing taller, forever?
Con un'altezza che può superare i 100 metri, le sequoie californiane svettano sopra le 60.000 specie di alberi conosciute. Crescono sulle nebbiose montagne della Sierra Nevada e i loro tronchi enormi sostengono gli alberi più alti del mondo. Anche questi giganti, però, hanno i loro limiti. Non è mai stata documentata alcuna sequoia più alta di 130 metri e secondo molti ricercatori, questi alberi non supererebbero quell'altezza neppure se vivessero per altre migliaia di anni. Allora cosa impedisce a questi alberi di continuare a crescere?
It all comes down to sap.
Dipende tutto dalla linfa.
In order for trees to grow, they need to bring sugars obtained from photosynthesis and nutrients brought in through the root system to wherever growth is happening. And just like blood circulates in the human body, trees are designed to circulate two kinds of sap throughout their bodies – carrying all the substances a tree’s cells need to live. The first is phloem sap. Containing the sugars generated in leaves during photosynthesis, phloem sap is thick, like honey, and flows down the plant’s phloem tissue to distribute sugar throughout the tree. By the end of its journey, the phloem sap has thinned into a watery substance, pooling at the base of the tree.
Per crescere, gli alberi devono far arrivare ai punti di crescita gli zuccheri ottenuti dalla fotosintesi e i nutrienti assorbiti dal sistema delle radici. Così come il sangue circola nel corpo umano, due tipi di linfe circolano nel corpo di un albero, trasportando tutte le sostanze necessarie alla vita delle sue cellule. Il primo tipo è la linfa floematica. Poiché contiene gli zuccheri prodotti nelle foglie dalla fotosintesi, la linfa floematica è densa come il miele e scorre attraverso il floema per distribuire gli zuccheri in tutto l'albero. Alla fine del suo percorso, la linfa floematica si è ormai ridotta ad una sostanza acquosa che si raduna alla base dell'albero.
Right beside the phloem is the tree’s other tissue type: the xylem. This tissue is packed with nutrients and ions like calcium, potassium, and iron, which the tree has absorbed through its roots. Here at the tree’s base, there are more of these particles in one tissue than the other, so the water from the phloem sap is absorbed into the xylem to correct the balance. This process, called osmotic movement, creates nutrient-rich xylem sap, which will then travel up the trunk to spread those nutrients through the tree. But this journey faces a formidable obstacle: gravity. To accomplish this herculean task, the xylem relies on three forces: transpiration, capillary action, and root pressure.
Accanto al floema si trova un altro tipo di tessuto: lo xilema. Questo tessuto è pieno di nutrienti e ioni come calcio, potassio e ferro che l'albero ha assorbito attraverso le radici. Qui, alla base dell'albero, uno dei due tessuti ha più particelle di questo tipo rispetto all'altro, così l'acqua della linfa floematica viene assorbita nello xilema per ripristinare il corretto equilibrio. Questo processo, chiamato osmosi, dà origine alla linfa xilematica, che è ricca di nutrienti e risale il tronco per distribuire quei nutrienti in tutto l'albero. Ma c'è un enorme problema da affrontare in questa risalita: la gravità. Per questo sforzo erculeo, lo xilema si affida a tre forze: traspirazione, capillarità e pressione radicale.
As part of photosynthesis, leaves open and close pores called stomata. These openings allow oxygen and carbon dioxide in and out of the leaf, but they also create an opening through which water evaporates. This evaporation, called transpiration, creates negative pressure in the xylem, pulling watery xylem sap up the tree. This pull is aided by a fundamental property of water called capillary action. In narrow tubes, the attraction between water molecules and the adhesive forces between the water and its environment can beat out gravity. This capillary motion is in full effect in xylem filaments thinner than human hair. And where these two forces pull the sap, the osmotic movement at the tree’s base creates root pressure, pushing fresh xylem sap up the trunk. Together these forces launch sap to dizzying heights, distributing nutrients, and growing new leaves to photosynthesize – far above the tree’s roots.
Durante la fotosintesi, le foglie aprono e chiudono pori detti stomi. Questi pori permettono il passaggio di ossigeno e anidride carbonica, ma creano anche un'apertura per l'evaporazione dell'acqua. Questa evaporazione, detta traspirazione, crea una pressione negativa nello xilema che fa risalire la linfa xilematica. A ciò contribuisce anche una proprietà fondamentale dell'acqua: la capillarità. In tubi stretti, la forza di attrazione tra le molecole dell'acqua e le forze di adesione tra acqua e ambiente possono battere la gravità. La capillarità raggiunge piena efficacia nei filamenti dello xilema che sono più sottili di un capello umano. Mentre queste due forze attirano la linfa verso l'alto, l'osmosi alla base dell'albero genera pressione radicale, che serve a spingere la linfa xilematica fresca lungo il tronco. Assieme, tutte queste forze lanciano la linfa verso cime altissime, distribuendo nutrienti e favorendo la nascita di foglie per la fotosintesi, ben più in alto delle radici dell'albero.
But despite these sophisticated systems, every centimeter is a fight against gravity. As trees grow taller and taller, the supply of these vital fluids begins to dwindle. At a certain height, trees can no longer afford the lost water that evaporates during photosynthesis. And without the photosynthesis needed to support additional growth, the tree instead turns its resources towards existing branches.
Nonostante questo complicato sistema, ogni centimetro è una lotta contro la gravità. Man mano che gli alberi crescono, la disponibilità di questi fluidi vitali si assottiglia. Raggiunta una certa altezza, l'evaporazione che avviene durante la fotosintesi consuma troppa acqua. Senza la fotosintesi necessaria per un'ulteriore crescita,
This model, known as the “hydraulic limitation hypothesis,”
l'albero concentra le risorse sui rami esistenti.
is currently our best explanation for why trees have limited heights, even in perfect growing conditions. And using this model alongside growth rates and known needs for nutrients and photosynthesis, researchers have been able to propose height limits for specific species. So far these limits have held up – even the world’s tallest tree still falls about fifteen meters below the cap. Researchers are still investigating the possible explanations for this limit, and there may not be one universal reason why trees stop growing. But until we learn more, the height of trees is yet another way that gravity, literally, shapes life on Earth.
Questo modello, noto come "ipotesi della limitazione idraulica", è attualmente la spiegazione migliore del blocco della crescita negli alberi, anche in presenza di perfette condizioni ambientali. Utilizzando questo modello, oltre ai tassi di crescita e al fabbisogno noto di nutrienti e fotosintesi, i ricercatori sono riusciti a stimare le altezze massime delle diverse specie. Finora queste stime si sono rivelate esatte: persino l'albero più alto del mondo è 15 metri sotto l'altezza limite. I ricercatori stanno ancora studiando i motivi di questo limite e le cause del blocco della crescita potrebbero essere più di una. Ma finché non ne sapremo di più, l'altezza degli alberi rimane uno dei tanti modi in cui la gravità dà letteralmente forma alla vita sulla Terra.