L'ascesa di uno degli alberi più iconici della Terra in un mondo incerto

Man mano che l'Atlantico si allargava, la popolazione ancestrale di tutte le querce di oggi potrebbe essere stata a cavallo dei continenti dell'emisfero settentrionale. Se è così, l’antenato delle querce che conosciamo oggi era una popolazione diffusa che fu divisa in due mentre il Nord America avanzava verso ovest.

In questo estratto da "Oak Origins: From Acorns to Species and the Tree of Life" (University of Chicago Press, 2024), l'autore Andrew L. Hipp esplora le condizioni estreme sulla Terra che ha dato origine alla quercia (Quercus), con selvagge fluttuazioni climatiche e spostamenti delle placche tettoniche.

Se potessimo tornare indietro nel tempo di 56 milioni di anni e trascorrere qualche settimana a botanicare nelle foreste temperate dell'emisfero settentrionale, al confine tra il Paleocene e l'Eocene, difficilmente troveremmo delle querce. Troveremmo alligatori e tartarughe giganti sull’isola di Ellesmere, di fronte alla costa nordoccidentale della Groenlandia. Vagavamo attraverso foreste dominate da piante da fiore, la cui diversità si avvicinava a quella che potremmo trovare nelle foreste moderne degli Stati Uniti sudorientali. Incontreremmo una varietà di Fagale, lignaggi diffusi nell'emisfero settentrionale che alla fine darebbero origine a noci, betulle, raffiche di vento, faggi, castagne, chinkapin e querce.

Le querce stesse, tuttavia, a quel tempo erano così poche che lasciavano poco o nessun polline nel fango e nessuna ghianda o foglia che potesse essere recuperata dai botanici del 21° secolo. Il mondo stava per entrare in un’ondata di caldo, il massimo termico del Paleocene-Eocene (PETM).

Nel corso di un periodo compreso tra 8.000 e 10.000 anni, le temperature atmosferiche aumenterebbero, aumentando in media di 8 gradi C [14,4 gradi Fahrenheit] in tutto il mondo e raggiungendo livelli ancora più alti nell’Artico. Il PETM potrebbe essere stato innescato da un periodo massiccio e prolungato di attività vulcanica. Il magma che gorgoglia attraverso una fessura sul fondo del Nord Atlantico ha creato un cuneo tra il Nord America e l’Europa e ha riversato nell’atmosfera trilioni di chilogrammi [2,2 trilioni di libbre] di carbonio ogni anno per diverse migliaia di anni.

L’aumento delle temperature ha sciolto i cadaveri dal permafrost antartico, e i carici in decomposizione, i muschi di sfagno, i funghi e i licheni, i molluschi e i marsupiali hanno restituito gas serra – anidride carbonica e metano – nell’atmosfera.

Le temperature poi tornarono ai livelli originali nel giro di circa 120.000-220.000 anni. Questo è appena sufficiente per una doppia interpretazione in termini geologici: quando si osserva un grafico della temperatura degli ultimi 100 milioni di anni, il PETM sembra un palo di recinzione piantato sul fianco di una collina 56 milioni di anni fa. Va dritto verso l'alto e quasi dritto verso il basso.

Gli effetti furono drammatici. Il PETM ha portato all’estinzione del 30%-50% dei foraminiferi dei fondali oceanici profondi – organismi unicellulari che popolano i mari, mangiando plancton e detriti, nutrendosi di piccoli pesci e lumache marine. Mammiferi, lucertole e tartarughe migrarono ampiamente attraverso i continenti in risposta ai cambiamenti climatici, viaggiando tra i ponti terrestri settentrionali che sarebbero diventati troppo freddi per i viaggi regolari della maggior parte di queste specie nel tardo Eocene.

Nel nord del Sud America, le foreste tropicali furono inondate di nuove piante da fiore: palme, erbe e la famiglia dei fagioli (Fabaceae) aumentarono in diversità nell'Eocene, e la famiglia dell'euforbia - le Euphorbiaceae, una famiglia globale che conta oggi circa 6.500 specie - è apparso per la prima volta nel nord del Sud America durante il PETM.

I primi fossili di quercia

Gli insetti erbivori, in particolare minatori fogliari e mangiatori di superficie, aumentarono in abbondanza e divennero più specializzati. Le piante correvano attraverso il paesaggio: nel Bighorn Basin, nel Wyoming, almeno 22 specie furono estirpate all’inizio del PETM, per poi tornare dopo la fine dell’evento. Alcuni di questi stranieri migrarono per circa 1.000 chilometri [600 miglia].

Le prime querce fossili di cui siamo a conoscenza compaiono in questo mondo incerto, lungo quello che oggi è un sentiero escursionistico che corre a sud della chiesa di San Pancrazio a Oberndorf, in Austria. Cinquantasei milioni di anni fa, quest'area dell'Europa fu divisa in isole e peninsulari, riscaldate dall'oceano.

Quello che oggi è San Pancrazio si trovava sotto acque poco profonde in riva al mare. Divenne un deposito per il polline delle foreste adiacenti, depositato insieme al plancton oceanico e ai dinoflagellati. La foresta che cresceva nell'area era un mosaico di specie subtropicali e temperate, inclusi membri delle Restionaceae, una famiglia erbacea che oggi è limitata ai tropici dell'emisfero meridionale; Eotrigonobalanus, un genere estinto della famiglia dei faggi che in passato si estendeva nell'America settentrionale orientale e in Europa; e parenti dell'odierna famiglia degli anacardi, della famiglia delle malva e delle Sapotaceae pantropicali.

Il mondo stava entrando negli ultimi giorni dei tropici quasi globali. Per 4 milioni di anni, dopo che le temperature si ritirarono dal PETM, il clima continuò a riscaldarsi. 52 milioni di anni fa, il mondo raggiunse le temperature più alte dalla scomparsa dei dinosauri. Questo periodo di calore è chiamato Ottimale Climatico dell’Eocene Inferiore.

Se il PETM è come un palo di recinzione conficcato nel fianco della collina, l’ottimale climatico dell’Eocene inferiore è come la cresta della collina. Foreste di specie tropicali che crescono insieme ai generi della foresta temperata – aceri, olmi, noci, betulle, ciliegi e infine querce – si estendono nell’alto Artico. Le lunghe notti invernali favorivano le specie che potevano restare dormienti per mesi di seguito. Le foreste decidue si estendono su siti montuosi che ora sono costituiti da permafrost e foresta boreale.

Il clima era arroccato in cima a una lunga frana fino all’Antropocene, dove ci troviamo oggi. Le querce furono pioniere in quello che sarebbe diventato l'emisfero settentrionale, in gran parte temperato.

Le querce non sono nate in un momento particolare o in un luogo particolare. Invece, da qualche parte durante o prima del PETM, una popolazione di piante legnose divenne gradualmente quella delle querce. Ogni piantina di questo lignaggio somigliava agli alberi che la producevano. Se fossimo stati lì per testimoniare l'evoluzione di quella popolazione ancestrale, non avremmo mai potuto dire: "Ieri non c'erano querce, ma oggi ci sono".

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Siamo arrivati alle querce grazie al lavoro costante della selezione naturale che agisce su popolazioni di alberi variabili per lunghi periodi di tempo. Questo lignaggio di individui e popolazioni che lentamente diventano querce è chiamato il fusto del clade della quercia. È rappresentato sull'Albero della Vita da una singola linea.

La popolazione di alberi che ha depositato il polline di San Pancrazio può rappresentare un rametto che germoglia da quel fusto o uno che germoglia molto vicino alla corona delle querce. In entrambi i casi, il polline di San Pancrazio è, per ora, la nostra migliore scommessa sull'età delle querce. Le querce probabilmente risalgono almeno a un po' più a lungo di questi fossili, più antichi del PETM: i fossili sono difficili da trovare, quindi è ragionevole sospettare che potremmo aver perso alcuni di quelli più antichi. Ma questi fossili ci forniscono un punto di riferimento in base al quale datare la quercia della vita.

Il primo evento di speciazione di cui siamo a conoscenza nelle querce probabilmente si è verificato entro 8 milioni di anni dal fossile della quercia di San Pancrazio. Ha diviso le querce in due lignaggi: uno che oggi è limitato all'Eurasia e al Nord Africa, e uno che si è evoluto nelle Americhe e solo successivamente è tornato in Eurasia. I cladi fratelli – che nascono come specie sorelle – possono formarsi in regioni geografiche separate quando la loro popolazione ancestrale viene fisicamente suddivisa. Una catena montuosa, un fiume, un deserto, una distesa di oceano o qualsiasi altra barriera tra le due porzioni della popolazione impedisce ai semi e al polline di spostarsi tra le due nuove popolazioni. Spesso ne derivano la speciazione e la nascita di nuovi cladi.

L'espansione dell'Oceano Atlantico è una spiegazione plausibile per questo primo evento di speciazione della quercia. Il magma che si riversò nel Nord Atlantico al largo delle coste irlandesi all'inizio del PETM aggiunse crosta al bordo orientale della placca nordamericana (tettonica) e al bordo occidentale della placca eurasiatica. Continua a farlo anche oggi, allontanando i continenti al ritmo di circa un centimetro all’anno.

Man mano che l'Atlantico si allargava, la popolazione ancestrale di tutte le querce di oggi potrebbe essere stata a cavallo dei continenti dell'emisfero settentrionale. Se è così, l’antenato delle querce che conosciamo oggi era una popolazione diffusa che fu divisa in due mentre il Nord America avanzava verso ovest.

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Ristampato con il permesso di Oak Origins: From Acorns to Species and the Tree of Life di Andrew L. Hipp, pubblicato dalla University of Chicago Press. © 2024 di Andrew L. Hipp. Tutti i diritti riservati.