Monitoraggio e ricerca sugli effetti
dell’ozono sulla vegetazione in
Italia
Presentazione a cura di E. Paoletti
Elena Paoletti1), Bona Griselli2), Francesco Tagliaferro3)
1) IPP-CNR Firenze, 2) ARPA Torino, 3) IPLA Torino
• De Marco e al. Valutazione del rischio da ozono
presente e futuro in Italia
• Ferretti Ci sono effetti misurabili dell'ozono sulle
nostre foreste?
• Ballarin Denti La sensibilizzazione degli attori locali
alla domanda scientifica
• Manes e al. Il progetto OZONIT: un esempio di
coordinamento nazionale delle ricerche su ozono e
vegetazione
Sintomi tipo-ozono
•
•
•
•
•
•
Sono stati descritti e validati i sintomi macro e
microscopici di danno da ozono in Fraxinus ornus
(Orniello), una specie finora non caratterizzata.
I danni visibili consistono in arrossamenti fogliari
diffusi, assai diversi da quelli che si manifestano nella
specie affine Fraxinus excelsior (Frassino maggiore)
che mostra punteggiature cuoiose.
I sintomi visibili sono semplici da individuare e utili
per determinare la capacità fitotossica dell’ozono
ambiente, ma presentano bassa specificità e ridotto
potenziale diagnostico.
Le sottostanti punteggiature e la loro distribuzione
sono più specifiche dell’effetto dell’ozono.
L’ozono promuove l’ispessimento della parete
cellulare attraverso l’apposizione di sostanze
pectiche.
L’ipotesi che l’ozono influenzi gli stomi attraverso la
delignificazione delle pareti delle cellule di guardia
(Maier-Maercker, 1989) è stata respinta.
Sintomi tipo-ozono
•
•
L’esposizione all’ozono di semenzali in
condizioni controllate (camere di crescita) non
è in grado di riprodurre esattamente i sintomi
da stress ossidativo (ozone-like) osservati su
piante adulte in natura. Le analisi
microscopiche forniscono un aiuto
determinante per validare i danni fogliari da
ozono osservati in campo attraverso
esperimenti in condizioni controllate.
Nelle camere di crescita, ridotte intensità
luminose si associano ad elevata disponibilità
idrica e alti livelli di ozono, generando danni
acuti (punteggiature necrotiche, dovute a
reazioni di tipo ipersensibile - HR), favoriti
dall’elevata capacità di scambi gassosi dei
semenzali. In campo, l’alta illuminazione si
associa a livelli moderati di disponibilità
idrica e di ozono e alla moderata capacità di
scambi gassosi degli alberi adulti, generando
danni cronici (accumulo di prodotti del
metabolismo secondario, legato a fenomeni di
senescenza cellulare accelerata - ACS).
Sintomi e ecofisiologia
•
E’ consigliabile non usare i semenzali come surrogati per capire come gli alberi
maturi rispondono all’ozono.
Stabilire le soglie di danno tramite esperimenti su semenzali in camere di crescita
sovrastima l’insorgenza del danno negli alberi maturi (per l’Orniello: 16,7 ppm h
AOT40 in campo vs 33,4 ppm h AOT40 nelle camere), e la sensibilità della
fotosintesi. Il maggiore impatto dell’ozono sulla fotosintesi dei semenzali che delle
piante adulte ha motivazioni fisiologiche (scambi gassosi, luce, disponibilità idrica)
e anatomiche in quanto i semenzali mostravano gravi sintomi tipo-HR, mentre la
sintomatologia delle piante adulte era di tipo ACS.
Fotosintesi massima
umol m -2 s -1
•
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Foglie sane
a
Foglie con 20% danni
visibili
b
c
d
Semenzali in camere di crescita
Piante adulte in aria ambiente
Sintomi e ecofisiologia
•
•
I danni visibili sono indicatori degli effetti dell’ozono sulla capacità di assimilazione del
carbonio.
I danni indotti dall’ozono rallenta la risposta degli stomi al deficit idrico, ma questo effetto
non si traduce in una variazione della conduttanza idraulica fogliare.
Anche l’invecchiamento rallenta la chiusura stomatica in presenza di stress idrico. Perciò,
questo effetto dell’ozono può essere considerato un sintomo di senescenza fogliare anticipata.
A
100
C o nt Inj 0
B
C o nt Inj 20
90
Am b Inj 0
80
Am b Inj 20
70
60
50
40
Conduttanza idraulica fogliare
kg m-2 s-1 MPa-1
•
30
20
10
300
200
100
0
ab
a
b
Semenzali in
camere di crescita
b
Piante adulte in
aria ambiente
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20 22
24 26
28 30 32
34 36
T e m p o , m in
38 40
42 44
46 48
50 52
54 56
58 60
Frassino maggiore – alberi adulti
Sintomi e ecofisio
•
•
•
Le relazioni tra presenza/assenza di sintomi
visibili a livello di pianta (sensibilità
dell’albero) e risposte ecofisiologiche e di
crescita sono state studiate somministrando
un antiossidante (EDU) per limitare
l’insorgere dei sintomi.
L’EDU non agisce come un fertilizzante
fogliare di azoto, non influisce sui processi
fotosintetici, ma è efficace nel mantenimento
dei sistemi antiossidanti presenti nelle cellule
durante lo stress da O3 (aumento dell’attività
dell’ascorbato perossidasi, e del contenuto di
acido ascorbico, diminuzione del contenuto di
perossido di idrogeno).
La sensibilità dell’albero all’O3 è
prevalentemente da ascriversi alla
disponibilità di acqua per le radici, che era
leggermente maggiore per il gruppo delle
piante sintomatiche. E’ ovvio che il deficit
idrico protegge la pianta sia attraverso la
chiusura degli stomi sia attivando i sistemi
antiossidanti potenzialmente capaci anche di
detossificare l’ozono.
•Con/senza sintomi
•Infusione nel tronco vs
irrigazione al terreno
Pioppo (Eridano) – talee in vaso
Azoto
APX
H2O2
ASA
Redox
Chla+b
Caroten.
Amax
Gs
Ψmin
Ψmin
Fv/Fm
EDU
ns
** (+)
** (-)
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
Sint/Asint
ns
** (-)
* (+)
*** (-)
ns
ns
ns
* (+)
*** (+)
ns
ns
ns
EDUxSens.
ns
ns
*** (- in A)
* (+ in A)
ns
ns
ns
ns
* (- in S)
ns
ns
ns
Sintomi e crescita
•
•
L’EDU stimola lunghezza e diametro dei getti, e numero e area delle foglie ritardandone
l’abscissione, mentre non sono stati individuati effetti significativi a livello di radici fini
(biomassa, lunghezza, e numero di apici) e di pianta intera (diametro e altezza ), forse a
causa del tempo limitato dell’esperimento (una stagione di crescita) non in grado di
influenzare sensibilmente la biomassa di alberi già adulti (16-31 anni), come quelli da noi
trattati.
Nelle piante sotto ozono, parte dei fotosintati è convogliata verso la detossificazione e la
riparazione dei danni e non può essere usata per la crescita. Per questo l’EDU, riducendo i
danni da ozono, stimola la crescita senza influenzare l’assimilazione del carbonio
Studi a lungo termine
•
L’infiltrazione gravitazionale di EDU nel
tronco si è dimostrata capace di
proteggere alberi adulti dagli effetti
deleteri dell’ozono. Una applicazione
ogni 3 settimane nel corso della stagione
vegetativa ha permesso di ridurre il
numero di foglie danneggiate del 91% e
l’estensione superficiale dei danni sulle
foglie sintomatiche del 50%, ma ha
richiesto almeno 12 fori nel fusto, il che
ne sconsiglia l’uso in esperimenti di lungo
termine.
L’applicazione di EDU al terreno sembra
promettente, anche se l’effetto protettivo
ottenuto per questa via su alberi adulti
non è stato statisticamente significativo.
E’ stato suggerito un metodo per
calcolare la dose di EDU in funzione della
superficie fogliare da trattare. Nel caso
dell’infiltrazione gravitazionale, la dose
efficace nel ridurre i sintomi fogliari è
•Frassini adulti
risultata essere 13-26 mg m-2 di foglia.
Injured leaflets (%)
•Frassini adulti
con/senza sintomi
•EDU applicata al
tronco
80
70
60
50
40
30
SWAT
SEDU
AWAT
20
10
0
low
AEDU
medium
high
30
Injured leaflet surface (%)
•
90
25
20
15
10
SWAT
SEDU
AWAT
5
0
low
AEDU
medium
high
Injured leaflets
100
90
Inj. surface per inj.
leaflet
Inj. surface per
shoot
80
70
60
con sintomi
•EDU applicata al
terreno
%
•
100
50
40
30
20
10
0
WAT mid crown WAT top crown EDU mid crown
EDU top crown
Conclusioni
• La Regione Piemonte risulta ad alto rischio
di danni da ozono alla vegetazione
• Sintomi visibili sono stati individuati e
caratterizzati in buona parte del territorio
regionale
• Questi sintomi suggeriscono effetti
negativi sulla fisiologia e sulla crescita
delle specie forestali
• Per mitigare questi impatti, è necessario
comunicare questi risultati alla gente e ai
policy-makers
