università degli studi di padova corso di laurea specialistica in scienze forestali ed ambientali

Università degli studi di PadovaCorso di Laurea specialistica in

Scienze forestali ed ambientali

Xilogenesi in conifere al limite superiore del bosco nelle Alpi e

nell’Appennino meridionale: confronto fra gli anni 2003 e 2004

Relatore: prof. Tommaso Anfodillo laureando: Carlo Lupi

Correlatori: dott. Sergio Rossi 546893/AB

dott.ssa Annie Deslauriers

Introduzione

Limite superiore del bosco: ambiente ecotonale limitato dalla temperatura

Relazione tra crescita radiale e fattori ambientali:– Analisi dendrocronologiche a scala stagionale– Analisi intra-annuale mediante prelievo di carote legnose

durante la stagione vegetativa

Cambio e xilogenesi:– Periodicità legata alle stagioni– Fattori esogeni: temperature, precipitazioni, fotoperiodo– Fattori endogeni: ormoni, stato fitosanitario, età

Obiettivi

Studio dell’influenza di temperature e precipitazioni sulla xilogenesi al limite superiore del bosco nel 2003 e 2004

In particolare, ipotesi:– La temperatura controlla la riattivazione del cambio– Temperature più elevate durante la seconda parte

della stagione di crescita sono legate ad una maggior produzione di legno tardivo

– Precipitazioni scarse, in siti xerici, limitano la xilogenesi

Luterbacher et al. 2004

Materiali e metodi (1): Aree di studio

•2 siti nelle Alpi orientali, al Cinque Torri (prov. BL)– Cinque Torri 1 (5T1): quota 2080m s.l.m., esposto a S; specie studiate: pino cembro

(Pinus cembra L.), abete rosso (Picea abies (L.) Karst.), larice (Larix decidua Mill.)– Cinque Torri 2 (5T2): quota 2130m s.l.m., esposto a N, specie studiate: pino cembro,

abete rosso, larice

•1 sito nelle Alpi occidentali, in Val di Susa (VS, prov. TO): quota 1800m s.l.m., specie studiate: pino cembro, larice, pino montano (Pinus uncinata Ram.)

•1 sito nell’Appennino meridionale, in Pollino (POL, prov. PZ): quota 2100m s.l.m., specie studiate: pino loricato (Pinus leucodermis Ant.)

Per ogni sito: disponibili temperature (medie, massime e minime giornaliere) e precipitazioni giornaliere

* Preparazione campioni e osservazione vetrini per i campioni della Val di Susa del 2004

Nome del Sito localizzazione / provincia

Quota (m slm) esposizione Specie presenti

5T1 Alpi orientali, BL

2080 S Pa, Pc, Ld

5T2 Alpi orientali, BL

2130 N Pa (1) ,Pc, Ld

Val di Susa* Alpi occidentali,

TO

1800 - Pc, Pu, Ld

Pollino Appennino meridionale,

PZ

2100 - Pl

specie: Pa = abete rosso; Pc = pino cembro; Ld = larice; Pu = pino montano;

Pl = pino loricato

Materiali e Metodi (2): Campionamenti e preparazione dei vetrini

• Campionamenti con cadenza settimanale di microcarote prelevate durante la stagione vegetativa, da aprile-maggio ad ottobre

• Campioni conservati in alcool etilico, orientati, inclusi in paraffina, tagliati al microtomo

• Vetrini realizzati con sezioni di 8-12 m:– colorazione con cresyl violet acetate: differenti fasi della

xilogenesi durante la stagione vegetativa– colorazione con safranina, sui campioni prelevati a fine stagione

vegetativa, per misurare le dimensioni cellulari tramite apposito software

Materiali e Metodi (3): Conteggi, Misure e Analisi statistiche

• Conteggio delle cellule nelle varie fasi della Xilogenesi (3 file radiali):– Cellule del cambio– Cellule in distensione (ec)– Cellule in lignificazione (wtc, lc)– Cellule mature (mc)

• Misure delle dimensioni cellulari (a fine stagione):– ampiezza del lume– spessore delle pareti– area delle cellule

• Analisi statistiche:– Inizio,Fine, Durata della differenziazione: Analisi della viarianza

fattoriale (effetto dell’anno, del sito e di [annoXsito])– Numero di cellule prodotte tra i due anni: t di Student per dati appaiati– Proporzione di legno tardivo tra i due anni: -quadro

Rossi et al.

in press

Risultati (1): Andamento climatico

Tra anni:• T media 2003: 3,5 °C• T media 2004: 2,8 °C

• P 2003 (tranne per Val di Susa) < P 2004

Tra siti:• 5T2 il sito più freddo• Val di Susa il sito più xerico e caldo

media di tutti i siti

-10

-5

0

5

10

15

20

gennaio febbraio marzo aprile maggio giugno luglio agosto settembre ottobre novembredicembre

mese

tem

pe

ratu

ra m

edi

a m

ens

ile (

°C)

2003 2004

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

POLLINO VAL SUSA

pre

cip

itaz

ion

i (m

m)

2003 2004

Pinus cembra - Val di Susa

d = cellule in distensionel = cellule in lignificazionem = cellule mature

nu

me

ro d

i ce

llule

pro

do

tte

giorno giuliano

- 2003 -

0

10

20

30

40

50

128 135 142 149 156 163 170 177 184 191 198 205 212 219 226 233 240 247 254 261 268 275 282

- 2004 -

0

10

20

30

40

50

132 142 149 163 170 177 191 205 212 220 227 233 240 247 254 261 268 275 282 289

d

l

m

Risultati (2): Xilogenesi

Andamento della xilogenesi in Val di Susa: confronto tra 2003 e 2004

Nel 2003• Inizio della differenziazione anticipata• Maggiore numero di cellule prodotte

Risultati (3): ID, FL, DURATA• Inizio della distensione (ID), o inizio della differenziazione cellulare

– Significativo anticipo nel 2003: 26 maggio, 13 giorni prima che nel 2004– Differenze tra siti: Val di Susa (fine maggio) > 5T1 > 5T2>Pollino (primi di

giugno)– Anticipo ID legato a temperature elevate di inizio stagione

• Fine della lignificazione (FL), o fine della differenziazione cellulare– Significativo anticipo nel 2003 (una settimana prima del 2004, 15

settembre)– Differenze nei due anni nei diversi siti– Differenza tra le specie

• DURATA della differenziazione (= FL – ID)– Nel 2003 durata maggiore nelle piante in Val di Susa e Pollino, minore in

quelle al 5T1 e 5T2– Differenza tra le specie

FL e DURATA non chiaro andamento legato ai fattori ambientali

(b)

Inizio Distensione

120

125

130

135

140

145

150

155

160

165

170

175

5t1 5t2 pollino valsusa

gior

no g

iulia

no

2003 2004

Risultati (4): Numero di cellule prodotte

• Più cellule nel 2003, significativo per piante VS

• Maggior numero di cellule prodotte nel 2003 in VS, sito xerico,

dove oltre a >temperature, nel 2003 anche >precipitazioni

Val di Susa

0

10

20

30

40

50

60

Larix decidua* Pinus cembra* Pinus uncinata*

specie

nu

mer

o c

ellu

le

pro

do

tte

2003 2004

-10

-5

0

5

10

15

20

Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

mesi

tem

pera

ture

med

ie m

ensi

li (°

C)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

mesi

prec

ipita

zion

i men

sili

(mm

)

2003 2004

Risultati (5): Proporzione di legno tardivo• Proporzione di legno tardivo maggiore nel 2003tranne che per i cembri della Val di Susa e l’abete rosso al Cinque Torri 2

% legno tardivo/primaticcio nel 2003 e nel 2004

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2003 2004 2003 2004 2003 2004

primaticcio tardivo

Conclusioni

• > Temperature, precoce riattivazione del cambio e inizio della differenziazione cellulare

• > % legno tardivo: effetto delle elevate temperature estive del 2003

• > Precipitazioni in siti xerici > Numero cellule

In futuro• Necessità di considerare anche fattori endogeni

(es. ormoni) e la loro interazione con i fattori esogeni

• Necessità di considerare l’età e/o le dimensioni

Grazie per l’attenzione! Grazie per l’attenzione!