Come rispondono le piante ai
cambiamenti climatici in atto?
Consolata Siniscalco
Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi
Università di Torino
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).
2. Migrazioni di specie sul territorio
Migrazione di specie in alta quota:
progetto Gloria (Global Observation Research Initiative in
Alpine Environments)
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
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.
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
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.
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
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
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
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
• 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
dell’anno))
Date di BGS, EGS e di GSL (lunghezza stagione vegetativa) per 2005,
2006 e 2007
2005
2006
EGS
2005
[doy]
312 ± 5
GSL 2005
[days]
SITE
elev
[m asl]
211 ± 5
Etroubles
1330
BGS
2006
[doy]
114 ± 3
EGS
2006
[doy]
315 ± 3
GSL
2006
[days]
201 ± 2
135 ± 3
303 ± 1
168 ± 3
139 ± 3
300 ± 2
161 ± 5
140 ± 1
298 ± 2
158 ± 2
141 ± 1
295 ± 1
154 ± 1
SITE
elev
[m asl]
Etroubles
1330
BGS
2005
[doy]
108 ± 1
Allein
1820
129 ± 3
302 ± 1
172 ± 5
Allein
1820
Menouve
1950
141 ± 3
298 ± 2
158 ± 5
Menouve
1950
Saint Barthélemy
2100
142 ± 4
296 ± 3
154 ± 6
Saint Barthélemy
2100
Torgnon
2080
143 ± 4
291 ± 2
149 ± 4
Torgnon
2080
2007
BGS 3.7 giorni
di ritardo per
ogni 100 m di
quota
BGS
2007
[doy]
101± 1
EGS
2007
[doy]
310 ± 3
GSL
2007
[days]
208± 3
1820
112 ± 1
299 ± 1
187 ± 5
Menouve
1950
118 ± 2
297 ± 2
179 ± 3
Saint Barthélemy
2100
123± 5
296 ± 3
173 ± 2
Torgnon
2080
128 ± 4
291 ± 3
163 ± 2
SITE
elev
[m asl]
Etroubles
1330
Allein
1) 30 giorni di ritardo nell’inizio tra bassa/
bassa/alta quota
2) 50 di riduzione della lunghezza della stagione vegetativa
BGS and EGS relazioni con la quota e quindi con
la temperatura
Inizio stagione vegetativa
Fine stagione vegetativa
Inizio stagione vegetativa nel 2007
Inverno caldo nel 2006
2006--2007
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
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
5. Le fasi di senescenza sono legate alle
temperature ma anche al fotoperiodo
6. L’umidità nei nostri climi temperati o
continentali non risulta fondamentale, se
non in anni particolari (2003) come
invece in clima mediterraneo
Perché studiare la fenologia: applicazioni
1. In campo agricolo
2. Per poter fare previsioni: specie esotiche
Ambrosia artemisiifolia
Senecio inaequidens: previsione della
distribuzione in Valle d’Aosta
3. Nella didattica ambientale
Esperienze:
CREA Chamonix www.creamontblanc.org
ARPA Valle d’Aosta www.arpa.vda.it
Progetto PhenoAlp
Progetto Interreg cofinanziato dall’UE nel contesto del
programma operativo di cooperazione transfrontaliera
Italia--Francia
Italia
Francia..
Obiettivo: ottenere una migliore comprensione delle
Obiettivo:
variazioni fenologiche sulle Alpi in conseguenza dei
cambiamenti climatici.
Osservare la natura, osservare i
cambiamenti è facile ma bisogna anche
dare un’interpretazione
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
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)
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 20.000 anni con eccezioni fino a
100.000 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
Deposizione, sedimentazione e conservazione del polline
Analisi palinologiche in siti indisturbati: torbiere
Carotaggio in torbiere o bacini lacustri
Il laboratorio palinologico
Artemisia vulgaris L.
Pinus sylvestris L.
Clima e vegetazione: studiare il passato per fare
ipotesi sul futuro
Castagno (Castanea sativa Miller)
Nocciolo (Corylus avellana L.)
Clima e vegetazione: studiare il passato per fare
ipotesi sul futuro
Il diagramma palinologico negli ultimi 12000 anni
Lago di Lutten (Gottingen),
Gottingen), S
Steinberg
teinberg e Bertsch
in Walter e Straka
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
