Stable isotope dendrochronology in stressed trees: insights into plant-pest interactions and physiological functions during tree life

Nonostante numerosi studi dimostrano una stretta relazione tra i meccanismi fisiologici delle piante e gli isotopi stabili presenti all’interno del legno dei loro anelli, ben poche sono le ricerche svolte in questo settore. L’obiettivo generale di questa tesi è stato di esplorare e sviluppare nuovi metodi che permettano di identificare le risposte fisiologiche di piante stressate per la presenza di funghi patogeni o per la defogliazione causata da insetti. Il metodo che propongo con la presente tesi prevede l’analisi degli accrescimenti annuali (dendrocronologia) e degli isotopi stabili negli anelli del legno. La tesi è suddivisa in quattro sessioni. Nella prima sviluppo un metodo per stimare alcuni parametri climatici dai valori isotopici di Picea abies. Il metodo ha richiesto la calibrazione del clima sulla base delle cronologie isotopiche dell’ossigeno, del carbonio, e dell’idrogeno in differenti matrici del legno (legno intero, cellulosa e gruppi metilici della lignina). Il modello elaborato è stato in grado di ricostruire la temperatura media-annua nel sud-est delle Alpi. Il modello ha inoltre individuato le migliori componenti del legno e le migliori proxy isotopiche per la ricostruzione climatica. La seconda parte ha lo scopo di studiare gli effetti dell’ambiente sull’abete rosso infetto da Heterobasidion parviporum per un lungo periodo. Nella conclusione di questo lavoro ipotizzo una maggiore aggressività del fungo alle quote più basse; in questo ambiente il fungo agisce molto più velocemente, portando spesso le piante all’arresto dell’accrescimento radiale e ad una maggiore sofferenza nei periodi secchi. Inoltre si è potuto stimare il periodo di inizio delle infezioni croniche e la perdita di accrescimento che hanno subito le piante infettate. Nella terza parte dimostro che l’uso degli isotopi stabili può essere usato per evidenziare risposte fisiologiche dell’abete rosso infetto da H. parviporum. Ho avanzato l’ipotesi che a seguito dell’attacco del patogeno le piante di abete rosso a bassa quota possano aver accresciuto la conduttanza stomatica. Nella quarta parte le analisi degli isotopi stabili e degli accrescimenti legnosi sono stati applicati per identificare eventuali risposte fisiologiche indotte da Cephalcia arvensis in piante di abete rosso ripetutamente defogliate. Nelle conclusioni di tale lavoro viene ipotizzato che le piante, a causa di periodi aridi precedenti l’attacco dell’insetto, hanno attinto alle sostanze di riserva rendendosi così suscettibili agli attacchi dell’insetto a causa della conseguente maggiore concentrazione di zuccheri e amminoacidi negli aghi. In generale si può affermare che l’applicazione congiunta di queste due tecniche costituisce un valido strumento di investigazione scientifica su tematiche eco-fisiologiche riguardati i processi di resilienza delle specie arboree a passati eventi di danni biotici o abiotici