Gli effetti del fuoco sulle singole piante

La morte di una singola pianta può avvenire direttamente, a seguito dell’uccisione da parte del fuoco di una eccessiva quantità di fogliame, gemme, tessuto cambiale o radici; sia che il danno risulti a carico di una sola di queste componenti, sia che avvenga in combinazione (Botelho et al., 1996).

Al contrario la morte può anche sopraggiungere dopo un certo numero di anni ed essere associata in questi casi a malattie ed attacchi parassitari indiretti la cui presenza è determinata o favorita dall’incendio avvenuto (Brown and Davis, 1973).

Ciò che causa lesioni o necrosi diretta dei tessuti vegetali è l’innalzamento della temperatura interna delle cellule vive, dovuta al trasferimento di calore emanato dalla fiamma che si diffonde.

Le cellule vegetali normalmente vengono uccise se la temperatura sale a 65° C (Luke and McArtur, 1978), ma possono essere sufficienti valori inferiori se il tempo di esposizione al calore risulta particolarmente prolungato.

L'innalzamento di temperatura delle cellule dipende, infatti, dal tempo di esposizione alla fonte di calore e anche dal loro contenuto di umidità. La presenza di sostanze come sali, zuccheri, lignina e pectina che contribuiscono ad aumentare il punto di ebollizione dell'acqua contenuta nel lume cellulare dei tessuti.

Infine, la resistenza al calore varia in funzione delle dimensioni dell’organo esposto: foglie e piccoli rami vengono più facilmente necrotizzati perché a causa del maggior rapporto superficie-volume, sono più rapidamente scaldati a temperature letali. Per lo stesso principio le giovani piante, rispetto agli organismi adulti, sono meno resistenti al calore (Bovio et al., 2001).

Nella singola pianta, le diverse componenti strutturali (chioma, fusto e radici) subiscono differenti tipologie di danno in relazione alla loro disposizione nello spazio e alla conseguente fonte di calore che può interessarle (Johnson and Miyanishi, 2001).

Il fusto ed i rami più bassi della chioma sono le strutture che più frequentemente in caso di incendio vengono a contatto diretto con la fiamma, che provoca ferite le cui dimensioni e caratteristiche sono da correlare con l'intensità dell'incendio (Wright and Bailey 1982).

Le scottature sui fusti rimangono visibili per lungo tempo e rappresentano uno dei segni che permettono in una certa misura la ricostruzione a posteriori dell’evento.

L’intensità del fronte di fiamma può essere infatti ricavata attraverso l’equazione (Byram, 1959):

I = 273 x H^2,17

La variabile H corrisponde all’altezza della fiamma, in sostituzione della quale può essere utilizzata  come indicatrice l’altezza delle scottature. Ciò è possibile considerando che, in presenza di vento, l’altezza di scottatura tende ad abbassarsi (la fiamma aumenta di lunghezza e diminuisce di altezza inclinandosi verso il suolo) ma contemporaneamente e in maniera contrastante tende ad aumentare perché in proporzione al vento aumenta l’intensità e quindi il calore capace di ustionare. Accettando che questi due comportamenti contrastanti si compensino, la misura delle scottature sui fusti può essere utilizzata come indicatore dell’altezza di fiamma (Bovio, 1994).

Sui fusti possono essere individuate l’altezza minima e l’altezza massima di scottatura che normalmente si collocano su settori circolari opposti lungo il tronco. Il ripetersi di una direzione più o meno costante su un campione di fusti distribuiti in uno spazio sufficientemente esteso permette di avere indicazioni sulla direzione di avanzamento del fronte di fiamma; al contrario la mancata individuazione di una direzione prevalente testimonia il verificarsi di turbolenze durante l’avanzata del fuoco.

Le ustioni sul tronco sono realmente dannose se vi è stato l’interessamento della zona cambiale che è deputata all’accrescimento dell’albero (Bovio, 1996); ciò risulta tanto più difficile quanto più la corteccia è spessa.

La resistenza dei fusti al fuoco è, infatti, strettamente correlata con lo spessore della corteccia, che a sua volta varia in relazione della specie vegetale, del diametro, dell’età, della distanza dal terreno, delle caratteristiche stazionali e dello stato di salute e del vigore dell’albero (Gill, 1995).

Inoltre, sempre in funzione della specie, la corteccia ha nei confronti del trasferimento di calore un potere isolante differente in funzione della sua struttura, composizione, densità e contenuto di umidità (Miller, 2000). Ad esempio è stato verificato che, per alcune specie di conifere ad aghi lunghi, per variazioni di temperatura della superficie della corteccia di circa 500°C, la temperatura a livello del cambio varia di circa 40°C e che la temperatura esterna necessaria per innalzare apprezzabilmente la temperatura interna deve essere di circa 95°C (Fahnerstock and Hare, 1964)

Il danno può essere, quindi, rappresentato solamente da una parziale carbonizzazione del ritidoma, per intensità di fuoco non elevate; al contrario, in caso di fronti di fiamma molto intensi, l’albero può subire scottature profonde ed estese con distacco della corteccia, morte dei tessuti vivi e messa a nudo del cilindro centrale. La pianta, normalmente, reagisce formando tessuti cicatriziali, ma se le dimensioni della ferita sono troppo vaste, interessando grande parte dei tessuti del cambio, oppure se la pianta viene ripetutamente colpita dalle fiamme, si può arrivare alla necrosi completa dell'albero (Bovio et al., 2001).

La chioma (foglie, gemme e rami di piccole e medie dimensioni) è, nel caso di incendio radente, normalmente interessate da scottature provocate dalla massa di aria calda che si innalza al passaggio del fronte di fiamma (Van Wagner, 1973), oppure successivamente, a seguito dei processi di carbonizzazione del combustibile (Miller, 2000); in misura diversa a seconda principalmente dell'intensità del fuoco e delle caratteristiche della specie.

Il portamento di una pianta influenza, infatti, la probabilità che le parti aeree della stessa vengano danneggiate o uccise dal fuoco. Importanti caratteristiche della chioma da prendere in considerazione in relazione alla possibilità di danno sono: le dimensioni totali, la densità, il rapporto tra parti vive e parti morte, l’altezza della parte basale rispetto ai combustibili di superficie (Brown and Davis 1973).

Altri fattori che incidono sull’entità del danno alla chioma sono la presenza di vento, che disperde l’aria calda (Byram 1958), e la temperatura dell’aria al momento dell’evento (Van Wagner, 1973), poiché più quest’ultima è elevata minore è la quantità di calore necessaria per raggiungere livelli letali per i tessuti: Incendi che si verificano nella stagione estiva o nelle ore più calde della giornata possono risultare, quindi, potenzialmente più dannosi.

In generale le latifoglie sono meno suscettibili al danneggiamento delle parti aeree rispetto alle conifere perché meno infiammabili e perché tendono a riformare le gemme ed i rametti di accrescimento più rapidamente. In ogni caso in seguito alla defogliazione (perdita di apparato fotosintetizzante) si ha una riduzione dell'accrescimento della pianta tanto più grave in funzione della percentuale di chioma scottata rispetto al totale della chioma (Bovio et al., 2001).

In caso di incendio che si sviluppi direttamente a carico della chioma, quest’ultima viene ovviamente distrutta in maniera parziale o totale per combustione diretta. Questa tipologia di incendio, in generale, genera un livello di impatto maggiore rispetto ad un incendio di superficie, ma non necessariamente; in caso di incendio di chioma indipendente, infatti, non vengono danneggiati gli organismi presenti negli strati superficiali del terreno che sono importanti per la ricostituzione (Ryan and Noste, 1985)

Il danno alla chioma viene valutato considerando la percentuale di chioma morta a seguito del passaggio del fuoco rispetto al totale della chioma. Tale parametro andrebbe valutato alla fine della prima stagione vegetativa dopo l’evento poiché, al contrario delle scottature sul fusto, perde la sua valenza informativa a distanza di tempo dall’evento.

Infine, la zona del colletto e gli organi radicali subiscono trasferimento di calore, sia durante la fase viva della combustione dei combustibili di superficie, sia durante la carbonizzazione degli strati organici del suolo dopo il passaggio del fronte di fiamma.

L’entità del danno risulta, quindi, maggiormente correlata alla durata delle diverse fasi della combustione, piuttosto che all’intensità del fronte di fiamma e interessa prevalentemente le radici più superficiali che si trovano negli strati organici del suolo (Miller, 2000).

Non è raro, particolarmente in ambiente mediterraneo e a carico delle conifere, il verificarsi della totale combustione della ceppaia e delle radici superficiali anche di grosse dimensioni, testimoniata dalle caratteristiche cavità che si formano nel terreno.

La determinazione di questo tipo di danno, escluse le circostanze sopra descritte, risulta comunque piuttosto difficile (Reinhardt et al., 2001), data la complessità di realizzazione di un metodo di campionamento.