De când oamenii de știință au studiat copacii, aceștia au fost clasificați în două categorii, în funcție de tipul de lemn pe care îl produc.
Lemnul de esență moale include pinii și brazii și, în general, crește mai repede decât lemnul de esență tare, cum ar fi stejarii și arțarii, care pot avea nevoie de câteva decenii pentru a ajunge la maturitate și pentru a produce un lemn mai dens.
Cu toate acestea, cercetările noastre recente au scos la iveală ceva complet nou: o a treia categorie, care a fost numită „lemn mediu”. Această descoperire s-ar putea dovedi valoroasă în lupta împotriva creșterii nivelului de dioxid de carbon (CO₂) din atmosfera Pământului, principala cauză a schimbărilor climatice, potrivit Live Science.
Ce este „Arborele lalea” și ce proprietăți atipice are
Copacii sunt rezervoare naturale de carbon. Aceasta înseamnă că ei absorb cantități uriașe de CO₂ din aer și îl stochează în lemnul lor. Arborele lalea (Liriodendron tulipifera), cunoscut și sub numele de plop galben, este unul dintre cei mai performanți în captarea carbonului. În zona centrală a Atlanticului din SUA, pădurile dominate de lalele stochează de două până la șase ori mai mult carbon decât pădurile în care predomină alte specii.
Arborele lalea este deja popular în plantațiile din părți ale Asiei de Sud-Est și este considerat o alegere bună pentru captarea carbonului de către grădinarii și urbaniștii din SUA.
Această specie, împreună cu ruda sa apropiată, arborele lalea chineză (Liriodendron chinense), aparține unei linii străvechi care datează de 50-30 de milioane de ani - o perioadă marcată de schimbări semnificative ale CO₂ atmosferic. Doar aceste două specii supraviețuiesc. Până de curând, chimia și structura lor, care ne-ar putea spune de ce acești copaci sunt atât de buni la captarea carbonului, erau în mare parte necunoscute.
Metodele tradiționale de analiză a structurii interne a lemnului ignoră diferențele dintre lemnul viu și cel uscat, acesta din urmă fiind mult mai ușor de studiat. Aceasta este o problemă deoarece, fără apă, lemnul se schimbă la nivel molecular. Provocarea constă în a observa lemnul care își păstrează încă apa.
Această problemă a fost depășită prin utilizarea unei tehnici cunoscute sub numele de microscopie electronică cu baleiaj la temperatură scăzută în laboratorul Sainsbury de la Universitatea Cambridge. Asta le permite cercetătorilor să observe lemnul la scară nanometrică - să vadă structuri care sunt de peste 6.000 de ori mai mici decât un singur fir de păr uman - păstrând în același timp umiditatea lemnului pentru a oferi o impresie mai precisă a modului în care arată lemnul în timp ce copacul este viu.
Evoluția structurii lemnului
Cercetătorii au studiat diverși copaci din Grădina Botanică a Universității Cambridge pentru a înțelege evoluția structurii lemnului. Au colectat mostre vii de plante care reprezintă etape-cheie în istoria evoluției. Aceste plante se află la mică distanță de microscop, ceea ce le permite să examinăm mostrele fără ca acestea să se usuce.
Ei au constatat că dimensiunea macrofibrilelor, o fibră compusă în principal din celuloză, care este componenta chimică de bază a lemnului și dă plantelor puterea de a crește în înălțime, variază semnificativ între foioase și rășinoase. În cazul lemnului de esență tare, precum stejarul și arțarul, macrofibrila măsoară aproximativ 16 nanometri (nm) în diametru, în timp ce în cazul lemnului de esență moale, precum pinul și molidul, aceasta măsoară aproximativ 28 nm. Aceste diferențe ar putea explica de ce rășinoasele și foioasele sunt diferite și ne-ar putea ajuta să înțelegem de ce unele tipuri de lemn stochează mai bine carbonul decât altele.
Înțelegerea modului în care a evoluat lemnul ne poate ajuta să identificăm și să exploatăm plantele care ar putea atenua schimbările climatice. Arborele de lalele nu ne spune singur acest lucru, așa că oamenii de știință au mers mai departe în timp și au examinat angiospermele bazale, un grup de plante cu flori rare și străvechi care există încă ca rămășițe ale primelor etape ale evoluției plantelor. Un membru al acestui grup este Amborella trichopoda, care are macrofibrile mai mari de 28 nm, ceea ce sugerează că macrofibrilele de foioase au apărut mai târziu decât cele de conifere.
Dar când anume s-a întâmplat acest lucru?
Pentru a răspunde la această întrebare, a fost explorată familia magnoliei, inclusiv Magnolia liliiflora cu flori mov, care sunt unele dintre cele mai vechi plante cu flori care au supraviețuit și care sunt cunoscute pentru frumusețea lor ornamentală. Cele pe care cercetătorii le-au testat au macrofibrile asemănătoare lemnului de esență tare, cu un diametru de 15-16 nm, ceea ce înseamnă că trecerea de la lemn de esență moale la lemn de esență tare a avut loc probabil în timpul evoluției magnoliilor.
Arborele lalea este o rudă apropiată a magnoliilor, dar lemnul său nu se încadrează perfect în categoriile de lemn de esență moale sau tare. În schimb, macrofibrilele sale au un diametru de aproximativ 22 nm - la mijlocul intervalului dintre lemnul de esență tare și cel de esență moale. Această structură intermediară a fost complet neașteptată și i-a determinat pe cercetători să clasifice lemnul arborelui lalea drept „lemn mijlociu” (n.r. midwood), o categorie complet nouă.
Lemnul mijlociu: un super-acumulator de carbon?
De ce arborii lalele au acest tip unic de lemn? Nu putem spune cu certitudine, dar credem că este legat de presiunile evolutive cu care s-au confruntat acești copaci în urmă cu milioane de ani.
Atunci când lalelele au evoluat pentru prima dată, nivelul CO₂ atmosferic scădea de la aproximativ 1.000 de părți pe milion (ppm) la 500 ppm. Este posibil ca această reducere a CO₂ disponibil să fi determinat copacii lalea să dezvolte o metodă mai eficientă de stocare a carbonului, ceea ce a condus la structura lor macrofibrilară unică. Astăzi, această adaptare contribuie probabil la capacitatea lor excepțională de a sechestra carbonul.
Nu se mai poate presupune, atunci când ne uităm la un copac nestudiat anterior, că acesta se încadrează în aceleași două categorii (conifere sau foioase) în care oamenii de știință au încadrat copacii de ani de zile. Arborele lalea, cu structura sa de mijloc a lemnului, corespunde unei atitudini „avide de carbon”.
Acum cercetătorii analizează dacă structura sa aparent unică a lemnului este singurul motiv pentru care este regele captării carbonului și își extind căutările pentru a afla dacă există și alți copaci cu lemn mijlociu sau chiar mai multe tipuri noi de lemn.