Come rispondono le piante ai cambiamenti climatici in atto?

Transcript

1 Come rispondono le piante ai cambiamenti climatici in atto? Consolata Siniscalco Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi Università di Torino

2 1. Risposte nel cambiamento dei periodo delle fasi vegetative e riproduttive (fenologia) I fenomeni più facilmente osservabili nei vegetali sono quelli vegetativi (emissione delle foglie, decolorazione, disseccamento, caduta) e quelli riproduttivi (apertura dei fiori, fioritura, formazione del frutto, disseminazione).

3 2. Migrazioni di specie sul territorio Migrazione di specie in alta quota: progetto Gloria (Global Observation Research Initiative in Alpine Environments)

4 Che cos è la fenologia E lo studio dei tempi degli eventi biologici ricorrenti e delle cause dei loro cambiamenti temporali che comprendono fattori biotici e abiotici Rhododendron ferrugineum Larix decidua Una comunità di prateria

5 Il termine fenologia deriva dal greco apparire ed è oggi inteso come quel settore della biologia che considera i rapporti fra il clima e i fenomeni che si manifestano periodicamente negli organismi viventi. In particolare per i vegetali la fenologia evidenzia i cambiamenti di aspetto di una pianta in rapporto con i cambiamenti climatici che avvengono durante tutto l anno. Si parla di autofenologia quando si considerano organismi singoli, sinfenologia che si considerano intere formazioni vegetali. Già gli antichi Cinesi avevano osservato alcuni eventi fenologici. Per arrivare però alla fenologia come disciplina scientifica legata alla climatologia dobbiamo attendere il secolo XVII quando Linneo propose il primo protocollo delle osservazioni fenologiche. Nella seconda metà del secolo XIX quasi tutti gli Stati europei disponevano di serie storiche. In Italia i primi studi risalgono alla fine dell 800.

6 Che cos è un Giardino Fenologico E un area in cui vengono coltivate piante guida, e vengono monitorate secondo le norme della Rete nazionale dei giardini fenologici

7 La procedura del rilievo fenologico Una chiave priva di ambiguità in cui in qualsiasi periodo dell anno è possibile attribuire una fenofase precisa alla pianta (rilevamento obiettivo) - una scheda di rilevamento su cui riportare il risultato delle osservazioni; - un numero minimo di esemplari da osservare rappresentativi della fase fenologica (rappresentatività del rilevamento); - una periodicità dei rilievi; C è possibilità di effettuare valutazioni statistiche quantitative per riuscire a creare modelli matematici previsionali.

8 Rilevamento fenologico 1. L unità di osservazione è stata la pianta intera 2. I rilevamenti fenologici sono stati effettuati su almeno 5 esemplari per le specie arbustive e su almeno 3 individui per le specie arboree; gli individui sono stati scelti casualmente 3. Le osservazioni fenologiche sono state effettuate settimanalmente 4. Sono stati allestiti campioni d erbario delle piante in esame per ogni fase fenologia di ciascuna specie

9 Chiave fenologica vegetativa utilizzata nei Giardini fenologici V01 Gemme in riposo V02 Gemme rigonfie prossime alla chiusura V03 Gemme rigonfie insieme a gemme aperte, con foglioline ripiegate V04 Gemme appena aperte insieme a foglioline con lembo disteso V05 Foglie giovani a lembo disteso V06 Foglie giovani insieme a foglie adulte V07 Foglie adulte V08 Inizio della decolorazione fogliare V09 Foglie prevalentemente decolorate V10 Inizio disseccamento foglie V11 Foglie prevalentemente disseccate V12 Inizio caduta foglie V13 Foglie prevalentemente cadute V14 Pianta completamente spoglia

10 La centralina meteorologica SIAP SM 3840 Meteo 4 Fornisce dati giornalieri scaricabili da Internet di: - Temperatura minima, media e massima ( C) - Precipitazione (mm) - Umidità minima, media e massima (%) - Bagnatura fogliare minima La stazione fornirà i dati utili per correlare le variazioni climatiche con le diverse fenofasi registrate

11 Protocollo della fenologia vegetativa del larice 5 fasi primaverili e 5 fasi autunnali Rilevamenti settimanali La fase fenologica della parcella considerata è la media delle 10 piante scelte a caso

12 Le date sono state calcolate per interpolazione rispetto al momento di rilevamento fenologico BGS= 142[DOY] DOY è il Day of the year o giorno giuliano (in numeri dall inizio dell anno)

13 Date di BGS, EGS e di GSL (lunghezza stagione vegetativa) per 2005, 2006 e SITE BGS EGS GSL 2005 BGS EGS GSL elev elev [days] SITE [m asl] [m asl] [doy] [doy] [doy] [doy] [days] Etroubles ± ± ± 5 Etroubles ± ± ± 2 Allein ± ± ± 5 Allein ± ± ± 3 Menouve ± ± ± 5 Menouve ± ± ± 5 Saint Barthélemy ± ± ± 6 Saint Barthélemy ± ± ± ± ± ± 4 Torgnon ± ± ± 1 Torgnon 2007 BGS 3.7 giorni di ritardo per ogni 100 m di quota SITE Etroubles Allein Menouve Saint Barthélemy Torgnon elev [m asl] BGS 2007 [doy] 101± ± ± 2 123± ± 4 EGS 2007 [doy] 310 ± ± ± ± ± 3 GSL 2007 [days] 208± ± ± ± ± 2 1) 30 giorni di ritardo nell inizio tra bassa/alta alta quota 2) 50 di riduzione della lunghezza della stagione vegetativa

14 BGS and EGS relazioni con la quota e quindi con la temperatura Inizio stagione vegetativa Fine stagione vegetativa

15 Inizio stagione vegetativa nel 2007 Inverno caldo nel

16 1. Le fasi fenologiche compaiono in date diverse di anno in anno 2. Negli anni con inverno e primavera più caldi le fasi fenologiche (fioritura e emissione foglie) sono anticipate

17 3. Nelle specie di climi temperati esiste il fabbisogno in freddo che viene quasi sempre soddisfatto 4. Dopo che è soddisfatto si accumulano le unità di caldo

18 5. Le fasi di senescenza sono legate alle temperature ma anche al fotoperiodo

19 6. L umidità nei nostri climi temperati o continentali non risulta fondamentale, se non in anni particolari (2003) come invece in clima mediterraneo

20 Perché studiare la fenologia: applicazioni 1. In campo agricolo

21 2. Per poter fare previsioni: specie esotiche Ambrosia artemisiifolia

22 Senecio inaequidens: previsione della distribuzione in Valle d Aosta

23 3. Nella didattica ambientale

24 Esperienze: CREA Chamonix ARPA Valle d Aosta Progetto PhenoAlp Progetto Interreg cofinanziato dall UE nel contesto del programma operativo di cooperazione transfrontaliera Italia-Francia. Obiettivo: : ottenere una migliore comprensione delle variazioni fenologiche sulle Alpi in conseguenza dei cambiamenti climatici.

25 Osservare la natura, osservare i cambiamenti è facile ma bisogna anche dare un interpretazione

26 Il mondo vegetale è in continua trasformazione: studiare il passato per prevedere il futuro Conoscere la risposta dei vegetali ai cambiamenti climatici nel passato e oggi (e all impatto antropico) come strumento fondamentale di previsione del futuro e di indicazione sulla gestione: cosa dobbiamo fare per vivere

27 Come si studia la vegetazione del passato? Fossili da 3500 milioni di anni (alghe) e poi da 450 milioni di anni le prime piante vascolari. Ricostruzione dei paleoambienti e della paleoecologia (tanto più ci allontaniamo dal presente tanto più è difficile)

28 Polline 1. Si possono riconoscere i diversi tipi pollinici 2. Il polline aerodiffuso si deposita sulla superficie del globo e si fossilizza (mantiene le sue caratteristiche per tempi indefinitamente lunghi in certe condizioni) 3. Vi sono luoghi indisturbati in cui si può studiare la dinamica della deposizione pollinica almeno per gli ultimi anni con eccezioni fino a anni 4. Si può tentare la ricostruzione della vegetazione dei vari periodi 5 Si può cercare di ricostruire il clima? La vegetazione è una delle componenti che, insieme ad altre, contribuiscono a ricostruire il clima del passato

29 Deposizione, sedimentazione e conservazione del polline

30 Analisi palinologiche in siti indisturbati: torbiere

31 Carotaggio in torbiere o bacini lacustri

32 Il laboratorio palinologico

33 Artemisia vulgaris L.

34 Pinus sylvestris L. Clima e vegetazione: studiare il passato per fare ipotesi sul futuro

35 Castagno (Castanea sativa Miller)

36 Nocciolo (Corylus avellana L.) Clima e vegetazione: studiare il passato per fare ipotesi sul futuro

37 Il diagramma palinologico negli ultimi anni Lago di Lutten (Gottingen), Steinberg e Bertsch in Walter e Straka

38 Obbiettivi per i ragazzi: - Imparare a osservare le piante - Individuare i fiori degli alberi - Ragionare sui cambiamenti climatici nel passato e oggi -Capire che le piante rispondono ai cambiamenti ambientali