Biosystematics and ecological approaches to the study of Q. pubescens s.l. in Southern Italy

This PhD’s thesis aims to clarify the biosystematic relationships and taxonomical status among some critic taxa of European white oaks in southern Italy. This group, more commonly called pubescent oaks (sensu Di Pietro et. al., 2018) is composed of Quercus amplifolia Guss., Q. apennina Lam., Q. congesta C.Presl., Q. dalechampii Ten., Q. humilis DC, Q. ichnusae Mossa, Bacch. & Brullo, Q. leptobalana Guss., Q. virgiliana (Ten.) Ten. Some of these taxa are considered as ”doubtful” species since they exhibit a large overlapping of morphological and ecological characters and are oftentimes found in sympatry. For these reasons, these species are frequently attributed to the group of Q. pubescens s.l. (sensu lato). I have divided my PhD research work into three different sections. In the first part of the thesis, an in-depth study about the origin and paleogeographic history of oaks in the last 60 Ma, and an overview of the biosystematic issues of the Italian pubescent oaks were presented. In chapter one, ‘Paleogeographic and Evolutionary History of White Oaks’, I have rebuilt the path of evolution and distribution of this group, especially through Europe and the Mediterranean basin. In chapter two, I focused on the ‘Biosystematics of White Oaks’. Starting from the first attempts to describe and classify these oaks, I have reconstructed their taxonomic vicissitudes and nomenclatural history in southern Europe and, more specifically, in Italy. The second part of the thesis is composed by two chapters (formatted as scientific articles submitted), chapter three ‘A multivariate morphometric analysis of phytognostic traits in southern Italy and Sicily pubescent-oaks’ and chapter four ‘Does the genetic diversity among pubescent white oaks in southern Italy, Sicily and Sardinia Islands support the current taxonomic classification?’. This part of the thesis deal with the differences that emerge among oak individuals and populations collected in Southern Italy on the basis of morphological and molecular investigations. According to recent publications, the use of a combinate morphometric and molecular approach allows providing a more consistent taxonomic assignment to be compared to how is proposed in the original diagnosis (protologues) of the oak taxa names. For this reason, I have collected samples (leaves and acorns of tree individuals) in oak populations located precisely in the proximity of the ‘loci classici’ of the aforementioned oak taxa which occurred in the Calabria, Sicilia and Sardinia regions. A total of 396 tree individuals was collected. In chapter five (composed by a published article), ‘Oak decline in the Mediterranean basin: a study case from the southern Apennines’, I studied the effects that regional episodes of climate change may have on the oak forests habitat, threatening their conservation. The last part of the thesis, chapter six ‘Synthesis and outlook’, is a summary of the main results obtained and a look at future implications of this research. At the end of this work, in chapter seven, ‘Paper contributions’, I have introduced some papers to which I have contributed.

Questa tesi di dottorato ha l’obbiettivo di contribuire a chiarire le relazioni biosistematiche e lo status tassonomico di alcuni taxa critici delle querce bianche europee nel sud Italia. Questo gruppo, più comunemente chiamato querce pubescenti (sensu Di Pietro et. Al., 2018) è composto da Quercus amplifolia Guss., Q. apennina Lam., Q. congesta C.Presl., Q. dalechampii Ten., Q. humilis DC, Q. ichnusae Mossa, Bacch. & Brullo, Q. leptobalana Guss., Q. virgiliana (Ten.) Ten. Alcuni di questi taxa sono considerati specie "dubbie" poiché presentano una sovrapposizione di caratteri morfologici ed ecologici e si trovano spesso in simpatia. Per questi motivi, queste specie sono frequentemente attribuite al gruppo di Q. pubescens s.l. (sensu lato). Questa tesi di dottorato è organizzata in tre diverse sezioni. Nella prima parte della tesi, è stato presentato uno studio approfondito sull'origine e la storia paleogeografica delle querce negli ultimi 60 milioni di anni insieme ad una panoramica delle questioni biosistematiche delle querce pubescenti italiane. Nel primo capitolo, "Paleogeografia e storia evolutiva delle querce bianche", ho ricostruito il percorso di evoluzione e distribuzione di questo gruppo, soprattutto attraverso i ritrovamenti fossili dell'Europa e del bacino del Mediterraneo. Nel secondo capitolo, mi sono concentrato sulla "Biosistematica delle querce bianche". A partire dai primi tentativi di descrivere e classificare queste querce, ho ricostruito le loro vicissitudini tassonomiche e la storia nomenclaturale nell'Europa meridionale e, più precisamente, in Italia. La seconda parte della tesi è composta da due capitoli (formattati come articoli scientifici gia presentati a riviste), il capitolo tre, "Analisi morfometrica multivariata di tratti fitognostici delle querce pubescenti nell'Italia meridionale e nella Sicilia" e il capitolo quattro, "La diversità genetica tra le querce bianche pubescenti nell'Italia meridionale, la Sicilia e la Sardegna sostengono l'attuale classificazione tassonomica? '. Questa parte della tesi affronta le differenze che emergono tra gli individui e le popolazioni di querce raccolte nell'Italia meridionale sulla base di indagini morfologiche e molecolari. Secondo recenti pubblicazioni, l'uso di un approccio morfometrico e molecolare combinato consente di fornire un insieme di informazioni tassonomiche più coerente, da poter usare come viene proposto nella diagnosi originale (protologhi) dei nomi dei taxa di quercia. Per questo motivo, ho raccolto campioni (foglie e ghiande di singoli alberi) in popolazioni di querce situate proprio in prossimità dei "loci classici" dei suddetti taxa di quercia nelle regioni Calabria, Sicilia e Sardegna. Sono stati raccolti in totale 396 esemplari di alberi. Nel capitolo cinque, (composto da un articolo pubblicato), "Declino della quercia nel bacino del Mediterraneo: un caso di studio dell'Appennino meridionale", ho studiato gli effetti che gli episodi locali di cambiamento climatico possono avere sull'habitat delle foreste di querce, minacciando la loro conservazione. L'ultima parte della tesi, capitolo sei "Sintesi e prospettive", è una sintesi dei principali risultati ottenuti e uno sguardo alle implicazioni future di questa ricerca. Alla fine di questo lavoro, nel capitolo sette, "Contributi", ho presentato alcuni documenti a cui ho contribuito.