3. ESEMPI DI STUDI DENDROECOLOGICI (1

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 33

3. ESEMPI DI STUDI DENDROECOLOGICI (1

^a

PARTE)

3.1 EFFETTO DELL’ACQUA (DENDROIDROLOGIA)

I primi ricercatori che stesero le basi della dendroidrologia furono degli americani negli anni ’80 (Yanoski, 1983; Hupp, 1988). L’analisi della dinamica fluviale può essere condotta con la dendrocronologia, basandosi sul fatto che le forme del paesaggio generate da eventi alluvionali e da variazioni del livello dell’acqua influenzano la distribuzione delle specie vegetali e lasciano dei segni evidenti sulle piante. Questi possono essere utilizzati per la ricostruzione della durata, magnitudo e frequenza degli eventi idrologici, fornendo informazioni di dettaglio sulla deposizione dei sedimenti, sulla velocità di migrazione dei canali, sulla stabilità delle sponde, sull’effetto di drenaggi.

Nello schema seguente sono indicate le differenti situazioni morfologiche e vegetazionali utili nelle analisi dendroidrologiche, in aree non significativamente modificate dall’azione antropica:

Diverse situazioni morfologico – vegetazionali in valli fluviali

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 34 La possibilità di germinazione di una pianta in una zona alluvionale dipende molto dalla situazione locale e può dare informazioni già di per sé sull’età del deposito in cui si è stabilizzata;

spesso le piante crescono in luoghi meccanicamente più protetti da eventi alluvionali, come dietro rocce o tronchi di alberi.

Le diverse situazioni dendroidrologiche databili, utili per la ricostruzione della dinamica fluviale e di variazioni idrauliche nel terreno sono elencate nella seguente tabella.

Evento Dendroidrologico

Effetto sulla pianta Utilizzo geomorfologico Erosione della

sponda

Scalzamento delle radici, inclinazione del

tronco, legno reazione

Datazione evento che ha prodotto lo scalzamento della

sponda fluviale Ripresa

vegetativa

Produzione di nuovi cacci dal tronco prostrato o di radici

avventizie

Datazione età minima di un evento alluvionale e/o di un

accumulo di sedimenti Impatto di detriti e

del flusso idrico sulle piante

Produzione di varie cicatrici da impatto, anche multiple e/o inclinazione del tronco

Datazione percisa di uno o più eventi

alluvionali

Defoliazione di piante per eventi

alluvionali

Anomalie di crescita negli anelli, vasi di dimensioni ridotte o in

posizione anomala

Datazione eventi alluvionali

Accumulo di sedimenti

Morte della pianta e seppellimento nel deposito alluvionale o

copertura parziale del tronco con produzione

di radici avventizie

Datazione dell’età del deposito con C14

e/o con la dendrocronologia

Variazioni di crescita per cambiamenti

ecologici

Improvvise variazioni di crescita (riduzione o

aumenti)

Aumenti per effetto drenaggi in zone umide, o riduzione

per alluvioni

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 35 a) Erosione di sponda

b) Ripresa vegetativa

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 36 c) Impatto dei detriti e del flusso idrico

d) Defogliazione per eventi alluvionali

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 37 e) Accumulo di sedimenti

Tronco parzialmente sepolto, pianta vivente

Tronchi fossili in depositi alluvionali

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 38 Esempi di studi dendroidrologici nel mondo:

• Eventi alluvionali estremi nell’estuario del fiume St. Laurence in Québec, Canada - Begìn (1991), Langlais and Bégin, (1993)

• Datazione della vegetazione limitrofa al fiume Missuri in USA – Everitt, 1968

Risultati: correlazione dell’età dei gruppi di piante con la dinamica fluviale, il rinnovamento della vegetazione avviene ogni 250 anni circa dopo un importante evento alluvionale.

• Quantificazione delle intensità delle alluvioni nelle Alpi Meridionali in Svizzera – Schweingruber (1991).

Risultati: la presenza di cicatrici legata all’evento del 1975 è stata ricostruita solo in alcuni siti perché la maggior parte della vegetazione era più recente.

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• Effetto della defogliazione sulla vegetazione lungo il corso del fiume Potomac, in Virginia, USA – Yanoski (1983)

Risultati: interessanti anomalie nella vegetazione ripariale, nei frassini, con piccoli vasi all’inizio della stagione vegetative per eventi occorsi in Aprile – Maggio o con anomale presenze di vasi alla fine dell’anello, nella porzione di legno tardivo, per eventi avvenuti più tardi, in Luglio – Agosto.

• Alluvioni in un canyon nello Utah, USA – Clark (1987)

Risultati: Numerose riduzione di crescita nei pioppi legate quasi esclusivamente ad eventi alluvionali

• Ricostruzione della storia di un canyon in Arizona, mediante analisi topografiche, stratigrafiche, datazioni archeologiche, dendroarcheologiche e dendrologiche con la datazione dei principali eventi alluvionali – Dean (1988, 1993)

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 40 3.2 EFFETTO DEL GHIACCIO (DENDROGLACIOLOGIA)

La dendrocronologia è un metodo d’indagine molto utilizzato per l’analisi dei movimenti dei ghiacciai, insieme alla datazione con il C14 dei tronchi fossili; gli alberi possono essere utilizzati sia per la datazione dei fronti glaciali in avanzamento che in ritiro.

ALBERI IN PROSSIMITÀ DEI FRONTI GLACIALI IN AVANZAMENTO

Nel XX secolo quasi tutti i ghiacciai nel mondo sono risultati in fase di ritiro, solamente alcuni come quelli in Alaska hanno disturbato le foreste con il loro avanzamento, distruggendo porzioni di foreste o danneggiandole fortemente ai margini

Dipinto di H.Hogard – avanzamento fronte del ghiacciaio Aletsch in Svizzera 1849

Particolari avanzata fronte glaciale

Analisi di dettaglio effettuate da ricercatori sugli effetti dell’avanzata del fronte glaciale hanno mostrato che le piante non sono affette da variazioni microclimatiche legate alla vicinanza del ghiaccio. Quando il fronte raggiunge le piante queste cessano la produzione di anelli alla base del

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 41 tronco mentre continuano a crescere, se pur con forti riduzione, nella zona più alta del tronco. Le piante più vecchie sono più sensibili all’impatto del fronte glaciale mentre quelle più giovani meno.

RIFORESTAZIONE NELLE AREE LASCIATE DAL RITIRO DEI GHIACCIAI (ECESI)

Numerosi studi sulla datazione delle fasi di ritiro dei ghiacciai sono stati eseguiti sulle Alpi (Lüdi, 1945), sulle montagne Rocciose ( Heikkinen, 1984; e McCarthy and Luckmann (1993) come pure sulle Ande (Villalba, 1990). I tempi necessari affinché vengano ricolonizzare le morene o le aree denudate dai ghiacciai varia dai 10-20 fino ai 40 anni, a seconda delle condizioni locali.

Depositi morenici ricolonizzati dopo il ritiro del ghiacciaio

RICOSTRUZIONE DI MOVIMENTI GLACIALI NELLE ALPI

Nelle Alpi, a partire dal 1860 circa, sono state documentate per molti ghiacciai tutte le fasi di avanzamento e ritiro con misure dirette, mentre documenti quali mappe, foto e dipinti forniscono informazioni sui movimenti glaciali fino al 1550 circa. Per quanto riguardo il periodo precedente al 1550 le informazioni sulle fasi di movimento dei fronti glaciali è stato dedotto dalle datazione dei suoli subfossili e dai tronchi rivenuti nelle morene e lungo le valli glaciali. Poiché le temperature estive possono essere ricostruite mediante l’ampiezza degli anelli delle conifere nelle aree subalpine, le ampiezze degli anelli di tronchi fossili, anche se non in sito, sono comunque utili per l’analisi delle fasi di avanzamento e ritiro dei fronti glaciali (Luckman, 1993b).

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Riduzione improvvisa di crescita su tronco subfossile di larice interessato dall’avanzata del ghiacciao Aletsh in Svizzera nel 1590 (Holzhauser, 1984).

La posizione di tronchi fossili rivenuti ancora in situ ha permesso di esaminare con precisione l’altezza del ghiacciaio nella valle in una data specifica e quindi può essere utilizzata per calcolare le variazioni del fronte glaciale.

Le indagini eseguite sulle Alpi da Holzhauser (1984) mostrano che a parte il recente ritiro nel XX secolo individuato in tutti i ghiacciai, ogni ghiacciaio ha una storia specifica con proprie fasi di avanzamento e ritiro.

Tronco fossile in situ

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 43 La ricostruzione delle fasi di avanzamento e ritiro del ghiacciaio Aletsh in Svizzera, utilizzando i tronchi fossili in situ e le datazioni con il radiocarbonio, mostrano che nell’intervallo compreso tra 1.500-2.500 anni fa il ghiacciaio era molto meno esteso di oggi. L’ausilio dendrocolonologico è stato molto importante, specialmente nelle datazioni più recenti, fornendo misure molto più precise di quelle del radiocarbonio.

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 44 3.3 EFFETTO DEI VULCANI (DENDROVULCANOLOGIA)

Nel settore della dendrovulcanologia si includono gli effetti provocato da:

• Fumarole, geysers, sorgenti termali;

• Eruzioni vulcaniche.

Gli effetti delle emissioni gassose, geyser e sorgenti termali calde possono essere anche letali per la vegetazione limitrofa, come le conifere morte presso le sorgenti calde del parco di Yellowstone (USA). Studi sugli effetti dei gas emessi dalle fumarole sono rari, recentemente ne è stato eseguito uno in Italia (Saurer, 2003)

Conifere morte per le emissioni di acque termali e nel parco di Yellowstone - USA

Gli effetti delle eruzioni vulcaniche sulle piante possono essere di vario tipo, più o meno distruttivo. Spesso le piante sono completamente travolte o fortemente danneggiate dalle emissioni vulcaniche. Nel caso dell’eruzione del Mt. St. Helens (USA) nel Maggio del 1980, tutte le piante più grandi vennero completamente rase al suolo; alcune più piccole, che erano completamente coperte dalla neve, a volte sopravvissero, dando luogo all’inizio di una nuova foresta (Abete bianco americano). L’effetto dell’improvvisa morte delle piante dominanti circostanti sulle piante più piccole ha indotto un improvviso aumento di accrescimento a partire dal 1982.

Giovane Abete sul Mt. St. Helens dopo l’eruzione del 1980

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico

In altri casi l’accumulo di ceneri vulcaniche sulla chioma delle piante ha prodotto una riduzione di crescita per alcuni anni (Biondi, 2003;

Le emissioni di imponenti quantità di ceneri nell’atmosfera per un’eruzione vulcanica hanno indotto anche variazioni climatiche sia a livello regionale che globale, co

nel 1815, in Indocina, che diede luogo specialmente nel Nord America ad un (1816).

Un altro evento molto antico, datato dendrocronologicamente, di cui sono state rintracciate testimonianze storiche nella region

1988). Nei testi si parla di: “un cielo in cui il sole fu oscurato da una cielo bluastro che durò per 18 mesi…i frutti non maturarono….il freddo e la siccità colpirono tutti i raccolti in Italia

Mesopotamia…cui seguì una forte carestia negli anni seguenti”.

Le colate laviche possono essere datate con la dendrocronologia, analizzando i danni prodotto dall’avanzamento della lava sulla vegetazione limitrofa, che viene bruciata o solo danneggiata, come nel caso dell’ultima colata lavica del vulcano Etna nella pineta di Linguaglossa (CT).

Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci

In altri casi l’accumulo di ceneri vulcaniche sulla chioma delle piante ha prodotto una riduzione di crescita per alcuni anni (Biondi, 2003; Kaiser e Kaiser, 1987).

Accumulo di ceneri sulla chioma di una conifera

Le emissioni di imponenti quantità di ceneri nell’atmosfera per un’eruzione vulcanica hanno indotto anche variazioni climatiche sia a livello regionale che globale, come l’eruzione del Tambora nel 1815, in Indocina, che diede luogo specialmente nel Nord America ad un

Un altro evento molto antico, datato dendrocronologicamente, di cui sono state rintracciate testimonianze storiche nella regione mediterranea è avvenuto nell’anno 536 A.C. (Rampino 1988). Nei testi si parla di: “un cielo in cui il sole fu oscurato da una cielo bluastro che durò per 18 mesi…i frutti non maturarono….il freddo e la siccità colpirono tutti i raccolti in Italia

Mesopotamia…cui seguì una forte carestia negli anni seguenti”.

Le colate laviche possono essere datate con la dendrocronologia, analizzando i danni prodotto dall’avanzamento della lava sulla vegetazione limitrofa, che viene bruciata o solo ggiata, come nel caso dell’ultima colata lavica del vulcano Etna nella pineta di Linguaglossa

Effetti della colata lavica nella Pineta di Linguaglossa (Dic. 2002) R. Fantucci

R.Fantucci) Pagina 45 In altri casi l’accumulo di ceneri vulcaniche sulla chioma delle piante ha prodotto una

Accumulo di ceneri sulla chioma di una conifera

Le emissioni di imponenti quantità di ceneri nell’atmosfera per un’eruzione vulcanica hanno me l’eruzione del Tambora nel 1815, in Indocina, che diede luogo specialmente nel Nord America ad un anno senza estate

Un altro evento molto antico, datato dendrocronologicamente, di cui sono state rintracciate e mediterranea è avvenuto nell’anno 536 A.C. (Rampino et al., 1988). Nei testi si parla di: “un cielo in cui il sole fu oscurato da una cielo bluastro che durò per 18 mesi…i frutti non maturarono….il freddo e la siccità colpirono tutti i raccolti in Italia ed in

Le colate laviche possono essere datate con la dendrocronologia, analizzando i danni prodotto dall’avanzamento della lava sulla vegetazione limitrofa, che viene bruciata o solo ggiata, come nel caso dell’ultima colata lavica del vulcano Etna nella pineta di Linguaglossa

Effetti della colata lavica nella Pineta di Linguaglossa (Dic. 2002)

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 46 Esempi di studi dendrovulcanologici nel mondo:

• Vulcano Fuego de Colima, Messico ( Biondi, 2003)

Risultati: I Pini montani messicani sul vulcano hanno registrato una eruzione pliniana avvenuta nel gennaio del 1913 con improvvise riduzioni di accrescimento nel 1913 e nel 1914. Questa fu provocata da un accumulo di ceneri di spessore potente fino a 40 cm sul suolo.

• Mt. St. Helens ( Yamaguchi, 1983; Yamaguchi e Hoblit, 1995)

Risultati: Oltre alla datazione del noto evento nel 1980 sono stati datati eventi precedenti che risalgono fino all’ 870, con periodi di quiescenza dell’attività vulcanica variabili tra i 600 ed i 123 anni.

• Sunset Crater in Arizona (Smiley, 1958)

Risultati: L’eruzione del vulcano in Arizona è stata datata analizzando le improvvise riduzione di crescita rilevate nei tronchi utilizzati negli insediamenti della tribù indiana dei Wupatki nel 1064.

• Vulcano Santorini in Grecia (La Marche and Hirschboeck, 1984)

Risultati: L’eruzione vulcanica di Santorini fu datata con il C₁₄ analizzando rametti e semi sepolti dalle ceneri dell’eruzione (Wolfli, 1993). Nel 1627 A.C. furono rilevati molti anelli danneggiati dalle gelate (frost rings) nei pini in California, come pure importanti e prolungate riduzioni di crescita delle querce in Irlanda, che si correlano bene con i livelli particolarmente acidi dei ghiacci in Groenlandia, datati al 1645 +/- 20 A.C.

• Datazione colate laviche sull’Etna (Pelfini, 1994)

Risultati: L’esame di campioni di pino e betulla posti ai margini delle colate laviche emesse nel 1928, 1971 e 1979 ha rilevato che gli alberi situati fino a 5 metri di distanza dalla colata furono fortemente danneggiati, spesso con evidenti cicatrici da bruciature e riduzioni di crescita. La riduzione di crescita in alcuni casi influenza le piante distanti fino a 100 – 500 metri dalla colata lavica.

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico

4. ESEMPI DI STUDI DENDROECOLOGICI (2

4.1 EFFETTO DELLA TETTONICA ( DENDROSISMOLOGIA)

La dendrocronologia è stata testata in numerosi siti dimostrando di essere una valida tecnica nella paleosimologia.

Le piante possono datare i seguenti effett

• Datazione attività di faglie;

• Datazione di frane sismogenetiche;

• Datazione di aree soggette a subsidenza od innalzamento tettonico;

• Datazione di tsunami.

I rapporti tra la tettonica, le modifiche di crescita sulle piante e le variaz

che della vegetazione sono riassunte nella seguente tabella, tratta da un articolo di Jacoby (1997), uno dei maggiori esperti del settore.

Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci

. ESEMPI DI STUDI DENDROECOLOGICI (2

^a

PARTE)

4.1 EFFETTO DELLA TETTONICA ( DENDROSISMOLOGIA)

La dendrocronologia è stata testata in numerosi siti dimostrando di essere una valida tecnica

Le piante possono datare i seguenti effetti sismici su un sito:

Datazione attività di faglie;

Datazione di frane sismogenetiche;

Datazione di aree soggette a subsidenza od innalzamento tettonico;

I rapporti tra la tettonica, le modifiche di crescita sulle piante e le variazioni fisiche sia del sito che della vegetazione sono riassunte nella seguente tabella, tratta da un articolo di Jacoby (1997), uno dei maggiori esperti del settore.

R.Fantucci) Pagina 47 La dendrocronologia è stata testata in numerosi siti dimostrando di essere una valida tecnica

Datazione di aree soggette a subsidenza od innalzamento tettonico;

ioni fisiche sia del sito che della vegetazione sono riassunte nella seguente tabella, tratta da un articolo di Jacoby (1997),

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 48 DATAZIONE DI FAGLIE ATTIVE E CAPACI

Le piante che vivono lungo una faglia attiva e capace, possono essere disturbate dal movimento della faglia stessa in diversi modi:

• Scuotimento della chioma con rottura del tronco principale con conseguente riduzione di crescita.

Questo evento è stato registrato sulla faglia di San Andreas in California da diversi autori (Meisling and Sieh, 1980; Jacoby G.J., 1997).

San Andreas 1812 – Pini con rotture apicali del tronco.

G.J. Jacoby (1997)

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• Rotture degli apparati radicali delle piante con inclinazione del tronco e riduzione improvvisa di crescita, come nel caso della faglia in Irpinia, correlata al terremoto del Novembre 1980, probabilmente già attiva precedentemente in alcuni tratti (Fantucci R., 2002).

Anomalie di crescita rilevate dai campioni sulla faglia e nelle zone limitrofe (Irpinia)

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 50 DATAZIONE DI AREE SOGGETTE A SUBSIDENZA, SOLLEVAMENTO TETTONICO E TSUNAMI.

In alcuni casi, a seguito di un terremoto, si sono verificati improvvisi sollevamenti o abbassamenti di aree di una certa estensione, coperte da vegetazione, che logicamente hanno subito delle influenze sulla crescita, come nel caso del terremoto in Alaska del 1964 (Kaiser, 1987).

Questo provocò un’improvvisa subsidenza di circa 1,5 metri lungo la costa, seguita da un successivo tsunami.

In un altro caso, sempre in Alaska, l’innalzamento della fascia costiera ha indotto un aumento di crescita, a causa delle nuove condizioni microclimatiche in cui si sono venute a trovare le conifere presenti, Picea di Sitka (Jacoby and Ulan, 1984).

Condizione geomorfologica ed ecologica sulla costa di Ice Cape nell’Alaska meridionale a seguito di un terremoto agli inizi del 1900 (Jacoby and Ulan, 1984).

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 51 4.2. EFFETTO DEL VENTO (DENDROGEOMORFOLOGIA)

L’effetto del vento sulle piante, quando è frequente e dotato di una certa intensità e direzione costante, come lungo le fasce costiere, influenza notevolmente la forma della chioma (forma a bandiera) e del tronco.

L’inclinazione della pianta genera anche il legno di reazione; lo studio delle sezioni del tronco permette quindi di esaminare eventuali variazioni di direzione del vento.

Alcuni ricercatori hanno esaminato le diverse forme dei tronchi, più o meno eccentriche, in funzione dell’esposizione ai venti nelle foreste (Burkhalter, 1989).

In questo studio sono stati messi in relazione la forma delle piante con l’eccentricità del tronco in diverse specie presenti sui monti del Colorado – USA.

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 52 DINAMICA EOLICA (DUNE ATTIVE)

Il vento è direttamente responsabile del movimento delle dune che interagisce con la vegetazione presente in diversi modi:

• Seppellimento del tronco, crescita radici avventizie

L’avanzamento delle dune attive in zone dove sono presenti piante provoca un progressivo seppellimento del tronco che può anche portare alla morte gli alberi; le piante che sopravvivono, specialmente le conifere, generano delle radici avventizie dal tronco sepolto.

Duna in avanzamento su una foresta Avanzamento duna Tombolo di di pini in Yukutia (Siberia) (F.Schweingruber) Feniglia (GR) Italia (R.Fantucci)

Resti di una pineta morta a causa dell’attività eolica. Tronco betulla con radici avventizie scoperte.

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Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 53 Le radici avventizie possono essere datate ed usate per analizzare l’avanzamento delle dune.

L’effetto del seppellimento del tronco sulla pianta induce una riduzione di crescita rilevabile lungo le diverse porzione del tronco, a partire dal colletto verso l’alto, con datazioni diverse che seguono il processo di seppellimento eolico. In questo modo è possibile analizzare la velocità del processo di seppellimento della pianta e quindi del movimento della duna stessa.

Esempi di studi di dinamica eolica nel mondo:

• Dinamica eolica delle dune subartiche nella Baia di Hudson in Canada ( Marin and Filion, 1992)

Risultati: Sono state analizzate le velocità di avanzamento delle dune più o meno attive che hanno mostrato avanzamento massimo dell’ordine di 74 cm/anno; valori di circa 10 volte minori rispetto alle dune del Sahara, datate con metodi diversi.

• Dinamica eolica nel campo di dune di Kalajoki in Finlandia (Heikkinen and Tikkanem, 1987).

Risultati: Analizzando la crescita di sezioni del tronco delle piante parzialmente sepolte è possibile ricostruire la velocità di avanzamento del seppellimento della duna; lo stesso processo si può esaminare datando l’età delle radici avventizie cresciute lungo il tronco a seguito della sepoltura.

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• Potenziale utilizzo dei pini lungo il tombolo della Feniglia (GR) per lo studio della dinamica eolica recente.

Lungo il Tombolo della Feniglia (GR) sono presenti dei cordoni dunari stabilizzati dalla vegetazione ed altri ancora in movimento in prossimità della costa. Queste dune attive si stanno muovendo verso l’entroterra e stanno seppellendo una pineta preesistente; in alcuni casi le piante sono già state completamente sepolte e morte, in altri casi sono fortemente danneggiate.

(Fantucci, 2003)

Alcuni campioni prelevati dalle piante parzialmente sepolte mostrano una forte riduzione della crescita, che risale a diverse decine di anni, per cui il processo non è recentissimo ma risale almeno agli anni ’80.