Nella Encyclopaedia of Gardening del 1822 (come riportato dal Guardian), il botanico scozzese John Loudon descrive così l’effetto di un inverno particolarmente rigido sugli alberi: “Sono miserabilmente spaccati e dilaniati, spezzati in due. Si rompono con rumori spaventosi, simili all’esplosione di armi da fuoco”. Ma è davvero possibile che il freddo trasformi gli alberi in bombe pronte a detonare? Fortunatamente, non è proprio così: con l’abbassarsi delle temperature, gli alberi non esplodono scagliando schegge come granate (fenomeno che invece può succedere quando vengono colpite dai fulmini, che ne vaporizzano istantaneamente la linfa), ma subiscono un processo noto in botanica e silvicoltura come gelivura, o frost cracking. Si tratta di un cedimento strutturale improvviso legato al legno che cede di schianto sotto una fortissima pressione interna, una sorta di battaglia termodinamica che avviene a livello microscopico all’interno del fusto.
Disidratazione, più che espansione
La spiegazione più intuitiva del fenomeno – l’acqua contenuta all’interno del fusto gela, aumenta di volume e spacca il tronco – è vera solo in parte, e scientificamente imprecisa nel contesto dei tessuti vivi. Due lavori (questo e questo) pubblicati da Hans Kubler, esperto di scienze forestali alla University of Wisconsin, avevano già messo in luce negli anni ottanta quale fosse il vero “motore” della frattura del legno, ossia il cosiddetto frost shrinkage, o ritiro da gelo. Si tratta, spiega Kubler, di un meccanismo protettivo, messo in atto dagli alberi per sopravvivere a temperature sotto lo zero proprio per prevenire la formazione di cristalli di ghiaccio all’interno delle pareti cellulari, che sarebbe letale. Attraverso un processo osmotico, l’acqua migra dalle pareti cellulari verso gli spazi intercellulari o verso l’esterno delle cellule, dove può congelare “in sicurezza”: questo esodo di fluidi provoca una disidratazione rapida della parete cellulare, che conseguentemente si ritira, riducendo il proprio volume. Ed è per questo che il congelamento dell’acqua non è sufficiente, da solo, a spiegare la famigerata “esplosione” degli alberi.
L’anisotropia del legno
Il legno è un materiale anisotropo, il che vuol dire che risponde alle sollecitazioni fisiche in modo diverso, disomogeneo, a seconda della direzione delle sollecitazioni stesse. Durante il frost shrinkage, il tronco tende a contrarsi molto più tangenzialmente (ossia lungo la circonferenza degli anelli di crescita) che radialmente (ossia verso il centro). Poiché il durame interno è termicamente isolato e quindi mantiene il suo volume più a lungo rispetto agli strati esterni esposti al crollo termico, quando la temperatura scende si crea un differenziale di tensione insostenibile: in altre parole, è come se la “pelle” esterna dell’albero diventasse troppo stretta per il suo contenuto, e quindi lungo i raggi midollari (i punti di minor resistenza) del tronco si apre una fessura verticale che corre lungo la fibra.
Esplosione, o meglio costolatura
A differenza di una “vera” esplosione che distrugge i tessuti, la gelivura è una specie di “ferita pulita” che l’albero tenta immediatamente di sanare, appena può. Con l’aumento delle temperature, il legno si reidrata e si espande, richiudendo la fessura, e il cambio vascolare produce una sorta di callo di cicatrizzazione. Se il fenomeno si ripete ciclicamente negli inverni successivi, la continua formazione di questo callo crea creste sporgenti note come costolature da gelo, o frost ribs, cicatrici permanenti segno della resilienza meccanica dell’albero.
