METODOLOGIA
DENDROCRONOLOGICA IN CAMPO
Riserva Naturale Monte
Ordine dei Geologi del
Dr. Rosanna Fantucci
Geologi Associati Fantucci e Stocchi
Studio Tecnico
Corso Cavour, 73 01027 Montefiascone (VT) Tel.
METODOLOGIA
DENDROCRONOLOGICA IN CAMPO GEOLOGICO
Riserva Naturale Monte Rufeno, 22 Giugno 2012 Acquapendente (Vt)
Organizzato da
Ordine dei Geologi del Lazio
Relatore
Dr. Rosanna Fantucci
Geologi Associati Fantucci e Stocchi
Studio Tecnico - Laboratorio Dendrocronologico Corso Cavour, 73 01027 Montefiascone (VT)
Tel. – Fax. +39-0761-826034 r.fantucci@alice.it www.geologiassociati.com
DENDROCRONOLOGICA O
, 22 Giugno 2012
Laboratorio Dendrocronologico
Corso Cavour, 73 01027 Montefiascone (VT)
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 1 BREVE CURRICULUM VITAE:
Laureata nel 1985 in Geologia all’Università della Sapienza di Roma, esercita la libera professione dal 1986. Frequenta numerosi corsi e stage di specializzazione (geomorfologia, geofisica geotecnica, idrogeologia, dendrocronologia) presso istituti di ricerca nazionali ed internazionali (University of Madison, Dep. of Geology & Geophysic, Wiscosin, USA; University of Arizona, Tree Ring Lab, Tucson, USA; Academy of Science of Czech Republic, Praga; Albert Ludwigs Universitat, Freiburg, Germania; Davos, Svizzera; Mašun, Slovenia). Attiva numerosi collaborazioni con Istituti di Ricerca Nazionali (ENEA, CNR, Protezione Civile, INGV, Università) ed Internazionali nell’applicazione della Dendrocronologia a fenomeni geologici di particolare rilevanza ambientale (dissesto idrogeologico, fenomeni erosivi, attività sismica, attività vulcanica).
Dal 2000 al 2004 è Professore incaricato presso il Dipartimento di Scienze Ambientali dell’Università della Tuscia di Viterbo. Presenta a numerosi Convegni e Congressi Nazionali ed Internazionali i risultati della proprie ricerche. E’ referee nel settore di ricerca per il Swiss National Science Foundation (WSL), per tesi di Dottorato di Ricerca in ambito dendrocronologico presso università italiane e per le riviste scientifiche: Dendrocronologia, Geomorphology, Geografia Fisica e Quaternaria.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 2
1. INTRODUZIONE ALLA DENDROCRONOLOGIA
1.1 CHE COS’E’ LA DENDROCRONOLOGIA
La dendrocronologia è la scienza che studia l’accrescimento annuale delle piante e si divide in molteplici branche:
•Dendroarcheologia
•Dendroclimatologia
•Dendroecologia
Dendrogeomorfologia Dendroglaciologia Dendrosimologia Dendroidrologia, Dendropatologia
I fondatori di tale disciplina furono rispettivamente negli Stati Uniti Andrew Ellicott Douglass (astronomo) 1867-1962 ed in Europa Bruno Huber 1899- 1969 (botanico forestale tedesco).
1.2 FATTORI CHE INFLUENZANO LA CRESCITA DELLE PIANTE
I principali fattori che influenzano la crescita delle piante sono:
1. Patrimonio genetico (la longevità delle specie delle piante dipende dalla loro struttura genetica, es: Rovere 400 anni, Pioppo tremolo 100 anni).
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 3 2. Invecchiamento (Tutte le piante sono soggette ad un processo di invecchiamento con un incremento di crescita nella fase iniziale, un massimo nella fase giovanile ed infine un decremento nell’età matura).
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 4 3. Sensitività (Modo in cui le piante reagiscono alle variabili ambientali; piante sensitive sono quelle che mostrano le maggiori variazioni di crescita annuali, le piante compiacenti sono quelle dotate di crescita uniforme nel tempo
4. Effetti di fattori abiotici
Luce (es: differenza di crescita tra piante dominanti e non in una stessa foresta);
Temperatura (E’ uno dei fattori che influenza maggiormente la crescita delle piante, es:
anelli molto piccoli in aree fredde, molto ampi nelle zone tropicali e determina il periodo di crescita e di riposo vegetativo durante l’anno);
Precipitazioni (E’ il secondo fattore che influenza notevolmente la crescita delle piante);
Apporto elementi nutritivi (E’ direttamente correlato alla composizione chimica del substrato geologico ed alla tipologia di suolo presente; alcuni “boschi coltivati” soggetti a fertilizzazioni aumentano la crescita);
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 5
Effetti di disturbo locale come il vento (Il movimento dell’aria influenza la forma e le dimensioni della chioma; piante soggette a venti molto intensi e persistenti cambiano forma al tronco e producono legno di reazione), disturbi di sito (geologici, forestali, antropici, ecc..).
1.3 DIVERSI TIPI DI ACCRESCIMENTO NELLE PIANTE PERENNI
Da quanto tempo esistono gli anelli di crescita nelle piante?
Le prime piante con anelli di acccrescimento risalgono alla fine del Siluriano (400 M.a) come la specie Hyenia elegans che aveva un tronco strisciante; ancora oggi esistono piante simili specialmente nelle zone artiche. Dal Devoniano in poi le piante fossili mostrano una struttura del legno simile a quelle delle piante attuali (es: Callyxilon).
Come appare la sezione di una pianta?
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico La sezione di un albero è formata, a partire dal
cambio (dove si formano le nuove cellule ogni anno), dall’
ancora vive ed attive) e dal durame
supporto statico del tronco e non sono più vive); le ultime due formano lo
Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci
La sezione di un albero è formata, a partire dall’esterno verso il centro, dalla
(dove si formano le nuove cellule ogni anno), dall’ alburno (zona in cui le cellule sono durame (zona in cui le cellule hanno solamente una funzione di tronco e non sono più vive); le ultime due formano lo xilema.
R.Fantucci) Pagina 6 l’esterno verso il centro, dalla corteccia, dal (zona in cui le cellule sono (zona in cui le cellule hanno solamente una funzione di
xilema.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 7 Quali piante sono dotate di anelli annuali?
Le monocotiledoni non hanno anelli, tra queste sono incluse le palme il cui tronco è costituito da un tessuto vascolare che forma il floema, mentre lo xilema è fatto di un sistema di vasi che attraversano tutto il tronco.
Quasi tutte le piante dicotiledoni mostrano anelli di crescita annuali se sviluppate in zone in cui i climi sono soggetti a variazioni stagionali o comunque a periodi in cui la crescita annuale viene rallentata o fermata per altre cause (es: periodi di allagamenti nelle aree tropicali).
Le dicotiledoni comprendono le gimnosperme (conifere) e le angiosperme (latifoglie).
Quali tipi di cellule caratterizzano le piante conifere e le decidue?
Le diverse tipologie di legno sono dovute alle differenze genetiche tra le piante che inducono la produzione nel cambio di cellule differenti.
Le cellule prodotte hanno diverse caratteristiche a seconda delle stagioni in cui vengono formate, costituendo quindi il legno primaticcio all’inizio della stagione vegetativa ed il legno tardivo sviluppato verso la fine del periodo di crescita, prima del periodo di stasi vegetativa.
L’aspetto e la tipologia delle cellule sviluppate dalle piante varia molto tra le conifere e le decidue in quanto le prime producono principalmente delle cellule allungate in direzione verticale, chiamate tracheidi associate alle cellule parenchimatiche mentre le seconde producono cellule dette vasi che hanno una funzione di trasporto delle sostanze lungo il tronco, cellule dette fibre che
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico hanno una funzione di sostegno ed anche in questo caso cellule funzione nutritiva.
Le angiosperme o piante decidue principali: piante con anelli porosi
Anelli Porosi.
Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci hanno una funzione di sostegno ed anche in questo caso cellule parenchimatiche
piante decidue a loro volta possono essere suddivise in due gruppi anelli porosi e piante con anelli semiporosi o a porosità diffusa
Anelli a porosità diffusa.
Legno di conifera.
R.Fantucci) Pagina 8 parenchimatiche che hanno una
re suddivise in due gruppi porosità diffusa.
Anelli a porosità diffusa.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 9 1.4 PROBLEMATICHE LEGATE ALLE ANOMALIE DI ACCRESCIMENTO
Ogni anno nelle piante che producono anelli, si forma a partire dall’apice della pianta una sorta di cono che si allunga spesso, ma non sempre, fino alla base del tronco, che in sezione dà luogo ad un nuovo anello di accrescimento.
Dove gli anelli non si sviluppano completamente tutto intorno al tronco, si ha la produzione di un cosiddetto anello incompleto, che può essere presente in una fascia del tronco ma non ovunque.
Per individuare con sicurezza gli anelli incompleti è necessario esaminate tutta la sezione del tronco; questi tipi di anelli sono frequenti maggiormente nelle conifere.
Anello incompleto.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 10 Le piante in climi in cui non esistono stagioni ben differenziate, come quelli tropicali, a volte possono presentare delle differenze nelle tipologie cellulari associabili, seppur con molta difficoltà, agli anelli di crescita.
Lo stesso discorso è valido per alcune specie mediterranee sempreverdi, come il leccio e la sughera che non producono anelli distinti.
Le angiosperme formano diverse cellule durante la stagione vegetativa, in particolare esse formano dei vasi più grandi all’inizio della crescita annuale, anche prima dell’emissione delle foglie, che diminuiscono di dimensioni durante la stagione vegetativa (es. tipico: quercia); questi vasi possono anche “arrangiarsi” in bande dotate di particolare conformazione, che fungono da elemento identificativo delle diverse specie (anelli porosi).
In altri casi le variazioni delle dimensioni dei vasi non sono così evidenti, come in molte specie dette a porosità diffusa. Al termine della stagione vegetativa in tutte le specie decidue si evidenzia la produzione di una fascia più o meno ampia di cellule più piccole e più dense di tipo parenchimatiche o fibrose.
1.5 METODOLOGIE DI CAMPIONAMENTO E PREPARAZIONE DEL LEGNO
I campionamenti degli alberi per le analisi dendrocronologiche possono essere di vario tipo, a seconda del genere di studio da effettuare; i campionamenti possono essere suddivisi in due gruppi:
• Campionamenti non distruttivi;
• Campionamenti distruttivi.
I campionamenti non distruttivi sono effettuati con il “succhiello di Pressler” o con un microcampionatore detto “Punch” i quali consentono di estrarre delle “carote” di diametro pari a 0,5 cm o 0,2 cm e lunghezza variabile da diverse decine di centimetri nel primo caso ad alcuni centimetri nel secondo caso.
Il Succhiello di Pressler è costituito da un “carotiere” dotato di filettatura in punta, cavo all’interno, che viene infisso nel tronco, nei rami o nelle radici.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico
Il succhiello di Pressler produce nella pianta una cicatrice di lunghezza variabile e di diametro complessivo di circa 1 cm; numerosi studi sono stati effettuati per esaminare il danno indotto dal campionamento ed il risultato
dapprima la zona danneggiata e le aree limitrofe con un processo detto “compartimentalizzazione”
contraddistinto da una colorazione più scura nel legno per la presenza di sostanze, tipo tannini, che isolano l’area danneggiata dalle altre sane.
In alcuni casi di studio particolari, come quelli legati alle datazioni delle cicatrici sul tronco o sui rami, è necessario prelevare dei cunei di legno sulla cicatrice in modo da individuare con esattezza la data della cicatrice; questo campionameto ha un maggiore impatto sull’albero.
Un’alternativa è quella di eseguire numerosi carotaggi nella fascia interessata dalla cicatrice.
In alcuni casi risulta necessario esaminare delle sezioni complete di tronchi, rami o
piante, pertanto il campionamento deve essere necessariamente distruttivo, con il taglio completo della porzione da esaminare.
Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci Succhiello di Pressler.
Il succhiello di Pressler produce nella pianta una cicatrice di lunghezza variabile e di diametro complessivo di circa 1 cm; numerosi studi sono stati effettuati per esaminare il danno indotto dal campionamento ed il risultato è che la pianta reagisce tranquillamente, isolando dapprima la zona danneggiata e le aree limitrofe con un processo detto “compartimentalizzazione”
contraddistinto da una colorazione più scura nel legno per la presenza di sostanze, tipo tannini, che no l’area danneggiata dalle altre sane.
In alcuni casi di studio particolari, come quelli legati alle datazioni delle cicatrici sul tronco o sui rami, è necessario prelevare dei cunei di legno sulla cicatrice in modo da individuare con ella cicatrice; questo campionameto ha un maggiore impatto sull’albero.
Un’alternativa è quella di eseguire numerosi carotaggi nella fascia interessata dalla cicatrice.
In alcuni casi risulta necessario esaminare delle sezioni complete di tronchi, rami o
piante, pertanto il campionamento deve essere necessariamente distruttivo, con il taglio completo
R.Fantucci) Pagina 11 Il succhiello di Pressler produce nella pianta una cicatrice di lunghezza variabile e di diametro complessivo di circa 1 cm; numerosi studi sono stati effettuati per esaminare il danno è che la pianta reagisce tranquillamente, isolando dapprima la zona danneggiata e le aree limitrofe con un processo detto “compartimentalizzazione”
contraddistinto da una colorazione più scura nel legno per la presenza di sostanze, tipo tannini, che
In alcuni casi di studio particolari, come quelli legati alle datazioni delle cicatrici sul tronco o sui rami, è necessario prelevare dei cunei di legno sulla cicatrice in modo da individuare con ella cicatrice; questo campionameto ha un maggiore impatto sull’albero.
Un’alternativa è quella di eseguire numerosi carotaggi nella fascia interessata dalla cicatrice.
In alcuni casi risulta necessario esaminare delle sezioni complete di tronchi, rami o radici di piante, pertanto il campionamento deve essere necessariamente distruttivo, con il taglio completo
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 12 Questo tipo di campionamento può essere necessario quando si vogliono esaminare,per esempio cicatrici nascoste nella sezione del tronco, alberi con anelli parzialmente incompleti o con falsi anelli, o quando si vogliono individuare alcuni danni particolari sul tronco come quelli legati ad attacchi di insetti o di animali, oppure per studi di tronchi fossili o subfossili.
Nel caso di campionamenti in archeologia, come quelli di tronchi presenti in edifici antichi, viene utilizzato un campionatore elettrico, tipo trapano, con una punta cava di sezione maggiore di quello di Pressler (circa 2 cm) che permette di estrarre una “carota” di 1 cm di diametro. Una volta prelevati i campioni di legno da esaminare, questi vengono incollati su opportuni portacampioni di legno, dotati di una scanalatura al centro, orientati con l’asse delle cellule verso l’alto, in modo da esaminare una sezione trasversale del tronco e non una sezione tangenziale, necessaria alla corretta visione e misurazione degli anelli di accrescimento annuali.
La porzione superficiale della “carota” disturbata dal campionamento viene rimossa con delle lame molto affilate, quindi il campione è sottoposto ad un processo di “lucidatura” tramite dei fogli di carta vetrata a grana sempre più fine, in modo da rendere più chiara l’analisi dendrocronologia.
“Carote” estratte con Scucchiello di Pressler e preparate per l’analisi dendrocronologica.
Nel caso di cunei o sezioni di tronco anche essi devono essere ugualmente levigati in modo da permettere l’esame degli anelli.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 13 1.6 PRINCIPI DI DATAZIONE DENDROCRONOLOGICA
• Cross-dating (datazione incrociata);
• Pointer years (anno caratteristico) e Skeleton plot;
• Lettura campioni, controllo datazione;
• Detrending, Standardizzazione e Costruzione di cronologia.
• Cross-dating (datazione incrociata):
Questa operazione consiste nello stabilire concordanze tra le ampiezze anulari ricavate da numerosi campioni, appartenenti a piante viventi, a piante non viventi ed a campioni provenienti da siti archeologico o da tronchi fossili.
• Pointer years (anno caratteristico) e skeleton plot:
I pointer years sono degli anni in cui sono stati prodotti dalle piante degli incrementi annuali particolarmente ridotti o ampi, oppure anni in cui sono presenti dei particolari tessuti di reazione come dotti resiniferi, anelli con trauma da gelo, ecc.
Questi anelli particolari fungono da capisaldi nella datazione incrociata (cross-dating) ed aiutano alla ricostruzione corretta di una cronologia ed al controllo della datazione dei singoli campioni.
La costruzione degli “skeleton plot”, è riferita ai grafici in cui vengono stimate visualmente le differenze di crescita di un singolo anello rispetto a quelli precedenti e successivi, con segni dotati di una lunghezza inversamente proporzionale all’ampiezza dell’anello (anello molto piccolo = segno molto lungo) o con simboli particolari (es: B = big, per anello particolarmente ampio).
La costruzione di uno skelton plot, per ciascun campione esaminato, permette di ricostruire uno
“skeleton plot master” confrontando tutti quelli in esame ed è molto utile per individuare subito eventuali errori nella datazione dei singoli campioni, con presenza di falsi anelli o anelli mancanti.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico
• Lettura campioni, controllo datazione:
Una volta eseguita una prima datazione mediante la costruzione degli skeleton plot i campioni possono essere misurati mediante una slitta micr
specifico software che permette di misurare i singoli incrementi di crescita annuale con la precisione di 0.01 mm.
L’insieme delle letture dei singoli incrementi annuali forma la curva di accrescimento del campione di legno in esame.
La curva di accrescimento è una rappresentazione grafica delle ampiezze anulari ordinate in funzione del tempo, in cui si ha sull’asse delle ascisse la data degli anelli e su quella delle ordinate l’ampiezza degli incrementi annui (
Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci Lettura campioni, controllo datazione:
Una volta eseguita una prima datazione mediante la costruzione degli skeleton plot i campioni possono essere misurati mediante una slitta micrometrica collegata ad un microscopio e ad uno specifico software che permette di misurare i singoli incrementi di crescita annuale con la
L’insieme delle letture dei singoli incrementi annuali forma la curva di accrescimento del
La curva di accrescimento è una rappresentazione grafica delle ampiezze anulari ordinate in funzione del tempo, in cui si ha sull’asse delle ascisse la data degli anelli e su quella delle ordinate l’ampiezza degli incrementi annui (mm).
R.Fantucci) Pagina 14 Una volta eseguita una prima datazione mediante la costruzione degli skeleton plot i campioni ometrica collegata ad un microscopio e ad uno specifico software che permette di misurare i singoli incrementi di crescita annuale con la
L’insieme delle letture dei singoli incrementi annuali forma la curva di accrescimento del
La curva di accrescimento è una rappresentazione grafica delle ampiezze anulari ordinate in funzione del tempo, in cui si ha sull’asse delle ascisse la data degli anelli e su quella delle ordinate
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 15 Curva di accrescimento.
Il controllo della datazione delle curve di accrescimento misurate può essere eseguito mediante diversi software dendrocronologici che permettono sia un controllo visivo che un controllo statistico della datazione.
• Detrending, Standardizzazione e Costruzione di cronologia:
Per alcuni tipi di studio dendrocronologico (dendroclimatologico, dendroarcheologico, ecc..) in cui è necessaria la ricostruzione di una cronologia, per poter confrontare le singole curve di accrescimento dei diversi campioni, è necessario rimuovere l’effetto del trend di crescita della pianta e di rapportare quindi i singoli incrementi annuali con tale trend (indicizzazione) per poi ricostruire la cronologia dendrocronologica.
Sample 8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Ring width (mm)
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 16
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 17
2. ESEMPI DI STUDI DENDROECOLOGICI
2.1 ANALISI INCENDI
Gli incendi sono processi naturali che avvengono in molti ecosistemi forestali ed influenzano sia la composizione della vegetazione che la longevità delle piante esistenti. Sono frequenti in zone aride e comunque durante le stagioni secche; si diffondono più facilmente in zone pianeggianti che su aree acclivi e sono più distruttivi nelle foreste di conifere dove è maggiore la quantità di combustibile sul suolo che incrementa il fuoco. Gli incendi proteggono la diversità delle specie, combattono la propagazione delle malattie forestali quali attacchi di differenti parassiti (insetti, funghi, batteri, virus, vischio) e mantengono la stabilità di un ecosistema a lungo termine.
Nel XX secolo l’uomo “civilizzato” ha iniziato a combattere la propagazione degli incendi.
L’adattamento agli incendi è variabile a seconda delle specie, alcune di queste hanno prodotto una corteccia più resistente agli incendi, oppure formano delle nuove gemme sul tronco.
La causa principale degli incendi prima della comparsa dell’uomo era legata ai fulmini, mentre a causa dell’uomo notevoli foreste sono state bruciate per lasciar posto a zona agricole, industriali, urbane o per semplice negligenza.
Corteccia di Pinus monticola in Canada resistente agli incendi.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 18 EFFETTO DEGLI INCENDI SULLA VEGETAZIONE
• DANNI ALLA CHIOMA
La crescita di una pianta la cui chioma è stata bruciata da un incendio è visibile con una improvvisa riduzione di crescita; in altri casi, dove la competizione tra le piante è diminuita, o è aumentata la quantità di nutrienti nel suolo dopo l’incendio, si può avere un improvviso aumento di crescita, entrambi ben visibili dendrocronologicamente.
• DANNI AL TRONCO
I “ground fires” danneggiano il cambio delle radici, dei rami e dei tronchi producendo spesso cicatrici databili. Le cicatrici sul tronco sono più frequenti sul lato a monte, zona di maggiore accumulo del materiale combustibile nel sottobosco. Le cicatrici sono datatabili, preferibilemente con sezione complete del tronco o con il prelievo di cunei a cavallo delle cicatrici.
Cicatrice multipla da incendio.
Spesso l’anno successivo all’incendio le piante danneggiate producono nuovi getti, oppure se l’incendio è stato particolarmente grave altre specie possono ricolonizzare l’area danneggiata.
In alcuni tipi di foreste con climi particolarmente secchi gli incendi sono ricorrenti ogni 2-20 anni (es: Pinus ponderosa in Arizona)
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 19 Datazione incendi ricorrenti su Pinus ponderosa New Mexico – USA.
2.2 NEVE E VALANGHE
Sulle montagne la vegetazione si adatta alla presenza della neve e delle valanghe dove sopravvivono le specie più resistenti a queste situazioni ambientali, che influenzano la forma e l’ubicazione degli alberi.
IMPATTO DELLE VALANGHE
La vegetazione si distribuisce lungo i ripidi versanti soggetti a ricorrenti valanghe al di fuori dei canaloni interessati dalle stesse e lungo le aree che si trovano più al riparo.
Gli alberi che si trovano al margine dei canaloni dove si hanno frequenti valanghe sono più o meno danneggiati dai diversi eventi e ne permettono la datazione. Anche gli alberi morti e trascinati a valle dalle valanghe stesse permettono di datare gli eventi e la loro frequenza.
Le valanghe possono quindi essere esaminate dal punto di vista dendrocronologico mediante:
• Età delle piante lungo i versanti;
• Morfologia anomala dei tronchi;
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 20
• Datazione delle cicatrici sulle piante lungo i canaloni di valanga.
ETA’ DELLE PIANTE
Lo studio della tipologia morfologica e dell’età della vegetazione di un versante permette di individuare le aree più a rischio valanghe e datare gli eventi accaduti, con una stima quindi della frequenza degli eventi stessi. Lungo i canaloni delle valanghe si possono trovare generalmente solo piante giovani.
MORFOLOGIA ANOMALA DEI TRONCHI
Le valanghe modificano in vario modo la morfologia degli alberi: il primo tipo è quello cosiddetto a “sciabola” legato ad una continua pressione da monte per lo scivolamento di coltri nevose a valle, presenti anche su versanti interessati da coltri di neve senza valanghe. Un altro tipo di morfologia è quella a “candelabro”, generata dalla rottura della porzione superiore del tronco, con la successiva formazione di più getti a crescita apicale. In alcuni casi se la pianta è stata interessata da più eventi si forma una morfologia complessa. Altre forme tipiche del tronco sono quelle “prostrate” cioè fortemente inclinate per il passaggio della valanga, senza rotture nel tronco, grazie ad una maggiore flessibilità del legno in determinate specie.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 21 Forme determinate dalle valanghe. Esempio di studio su versante soggetto a
valanghe. (Fritz Schweingruber) DATAZIONE CICATRICI LUNGO I CANALONI
La datazione delle cicatrici sulle piante lungo i margini dei canaloni da valanga permette la datazione dei singoli eventi
IMPATTO DELLA NEVE
Sui versanti acclivi interessati da una coltre nevosa che si muove lentamente a valle, senza eventi estremi come le valanghe, le piante mostrano una forma a sciabola, e producono una continua crescita eccentrica, con legno di reazione (compressione o tensione) a seconda delle specie (conifere o decidue).
Legno di tensione lato opposto inclinazione
Legno di compressione lato inclinazione
Frtitts, 1976
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 22 2.3 IMPATTO ANIMALI E MALATTIE
La coesistenza tra animali ed alberi è vitale per l’ecosistema; gli insetti i mammiferi e gli uccelli generano diversi tipi di disturbo sulle piante:
• Influenza sulla chioma e sulle radici si manifesta con improvvise riduzione di crescita a causa degli insetti che si nutrono di foglie.
• Danni meccanici al tronco con la produzione di cicatrici legate specialmente ai mammiferi che si nutrono di corteccia.
• Interruzione del normale equilibrio ormonale dovuto ad alcuni insetti che causano cicatrici, tessuti callosi ed a volte legno di compressione.
EFETTO DI ALCUNI MAMMIFERI ED UCCELLI
Alcuni uccelli come i picchi ed un gran numero di roditori si nutre del legno presente subito sotto la corteccia; le cicatrici lasciate da questi animali possono essere datate ed in tal modo si determina la frequenza dei danni. I topi generalmente rosicchiano la base dei tronchi di giovani piante; i ghiri sono particolarmente ghiotti della corteccia tenera di numerose specie; gli scoiattoli mangiano la corteccia sulle cime delle conifere durante la primavera; le lepri si nutrono della corteccia delle giovani piante in inverno mentre i porcospini durante tutto l’anno; anche gli orsi scortecciano le piante per nutrirsi della corteccia.
Ichim (1991), ricercatore della Romania, ha esaminato la densità della popolazione degli orsi bruni in funzione del numero di cicatrici presenti sul tronco
I castori si nutrono della corteccia delle piante; si stima che una famiglia di questi animali necessita di circa 20 mc di legno all’anno; ricercatori canadesi (Bordage and Filion, 1988) hanno
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 23 studiato dendrocronologicamente lo sviluppo di un insediamento di castori. Questo esame ha permesso di datare l’anno di abbattimento dei diversi alberi utilizzati dai castori, la data dell’inizio dell’insediamento, e le specie preferite da tali animali (betulle e pioppi).
Gli effetti del pascolo di animali domestici e selvatici sulla vegetazione è in genere devastante, in quanto vengono distrutte molte specie e ne sopravvivono solo alcune. Molti studi sono stati eseguiti datando le cicatrici prodotto dagli animali sul tronco, anche in Italia, dove sono stati studiate le cicatrici nella foresta di Paneveggio sulle Alpi; dal 1910 al 1994, si è notato un notevole incremento della popolazione dei daini e cervi (Motta, 1995).
DEFOGLIAZIONI PER ATTACCHI DI INSETTI
Sono molteplici gli insetti che producono notevoli danni nelle foreste e che si riflettono direttamente sulle anomalie di crescita annuali. Attraverso vari studi dendrocronologici, nella tabella seguente vengono riportati i principali insetti coinvolti
Specie Insetto Studi
Dendrocronologici Larice (Zeiraphera diniana G.N.) Auer, 1977
Schweingruber, 1979 Fischlin, 1982
Pignatelli e Bleurer, 1988 Querce Tortrix viridiana Schwenke, 1978
Larice Pritisphora erichsonii Arquilliére et al., 1990 Jardon et al, 1994
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 24 Betulle Epirrita autumnata Eckstein et al., 1990
Geer (1975), ha riscontrato che gli attacchi di insetti generano una forte defogliazione, specialmente nel pieno della stagione vegetativa (Giugno – Luglio) portando ad una riduzione delle pareti cellulari nel legno tardivo lungo tutto il tronco.
Questi tipi di studi necessitano campionamenti in più zone se si vuole esaminare una valle.
Infatti spesso le malattie non sono diffuse uniformemente ed alcuni siti possono non essere interessati dall’evento. Gli skeleton plot delle anomalie di crescita rinvenute, che si protraggono
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 25 spesso come riduzione da uno a tre anni dopo quello di attacco di insetti, permettono di ricostruire l’intensità e la distribuzione dell’infestazione.
Datazioni di taratura provenienti dai documenti dei servizi forestali hanno permesso anche la taratura e confermano l’attendibilità e l’applicabilità dello studio dendrocronologico (Weber and Schweingruber, 1995).
Gli attacchi di insetti (es: Agromyzidae, Diptera) che scavano gallerie nel cambio, sotto la corteccia, sono spesso visibili in alcune specie come le betulle, gli ontani, i noccioli, i salici e le rose, specialmente nel legno primaticcio (Schimitschek, 1935). Questi insetti
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 26 depositano le larve sul cambio e queste si schiudono in primavera, iniziando a cibarsi di esso, muovendosi lungo dei canalicoli su e giù al di sotto della corteccia. Le larve lasciano il tronco per diventare crisalidi quando si inizia a formare il legno tardivo verso la fine del mese di Luglio, quindi le gallerie sono immediatamente chiuse con cellule parenchimatiche che formano dei noduli. La forma, la densità e l’ubicazione nei diversi anelli permette di esaminare l’attacco di questi insetti.
Segni dei tunnel da insetti in una sezione del tronco di salice. (F. Schweingruber)
EFFETTO DI ATTACCHI DI FUNGHI
Cancro del castagno (Cryphonectria [Endothia] parasitica).
Il cancro del castagno genera, nelle querce, danni (necrosi) al cambio che si manifestano in sezione nei tronchi come cicatrici ed aree decolorate e la cui datazione porta alla ricostruzione del decorso della malattia.
2.4 IMPATTO ANTROPICO
L’influenza dell’uomo sulle foreste e sulle piante più in generale si manifesta in molti modi come:
• Effetto della fertilizzazione;
• Potature, capitozzature e tagli nei boschi cedui;
• Estrazione della resina dai tronchi;
• Effetto inquinante da parte di impianti industriali ed altre sorgenti.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 27 EFFETTO FERTILIZZAZIONE
La fertilizzazione è stata molto usata, specialmente in passato, per aumentare la resa delle foreste coltivate; questa in generale genera degli incrementi di crescita sia a breve che a lungo termine nelle foreste, ma in alcuni casi, a seconda della composizione dei fertilizzanti e delle specie, può anche essere dannosa. La fertilizzazione ha maggiori effetti sulla crescita delle piante in concomitanza di periodi climatici favorevoli alla crescita come quelli più umidi, mentre in stagioni siccitose ha molti meno effetti, come individuato da diversi studi (Spieker, 1987). Questo può essere spiegato dal fatto che le piante assorbono molto meglio i nutrienti quando il suolo è umido. La fertilizzazione inoltre ha effetto anche sulla struttura del legno, ben esaminata nelle conifere, in cui si vede che la densità del legno tardivo diminuisce rispetto a quello formato prima della fertilizzazione, insieme ad un generale aumento di accrescimento annuale (dati esaminati mediante l’analisi densitometrica ai raggi-x).
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 28 POTATURE, CAPITOZZATURE ED ESTRAZIONE DELLA RESINA
La potatura di rami dal tronco e dalla chioma delle conifere induce una riduzione di crescita per alcuni anni nel tronco, per poi riprendere generalmente la crescita normale. Le conifere producono dei dotti resiniferi nell’anno in cui sono potate.
La capitozzatura inizialmente è stata eseguita dall’uomo dal periodo Neolitico per usare i rami e le foglie per alimentare gli animali. L’impatto della capitozzatura sui frassini è stato esaminato in Svizzera (Schweingruber, 1987). Dallo studio è emersa una immediata ripresa vegetativa dopo la capitozzatura, la presenza di vasi simili a quelli del legno primaverile subito dopo l’evento a causa delle nuove fronde, e la riduzione di crescita per alcuni anni dopo l’intervento.
Tutte le conifere in Eurasia come in Nord e Sud America sono state utilizzate per l’estrazione della resina; questa attività costituiva in alcune regioni remote una vera e propria fonte di guadagno. Cicatrici sui tronchi sono frequenti in molti paesi.
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 29 Cicatrice determinata da prelievo di resina su Pinus leucodermis (Grecia)
EFFETTO INQUINAMENTO
Per analizzare gli effetti dell’inquinamento e dello stato di salute di una foresta sono stati eseguiti diversi tipi di indagini quali:
• Effetto dell’inquinamento industriale sulle piante viventi nelle vicinanze dei siti;
• Stato di salute di alberi singoli e di foreste situate in zone densamente urbanizzate;
• Effetto dei singoli elementi inquinanti su giovani piante poste in apposite camere sperimentali.
Alcuni studi dendrocronologici sono stati effettuati in aree soggette a forte inquinamento, specialmente da SO2, legate alla presenza di insediamenti industriali, come quello sui pini in Russia (Vins e Mrkva, 1972).
I risultati di questo studio sono stati:
• Decremento di crescita e numero di anelli mancanti che aumentano con la vicinanza al centro di inquinamento
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 30
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 31 2.5 DENDROCLIMATOLOGIA
Le indagini dendroclimatologiche sono basate sulla correlazione tra dati meteorologici e dati dendrocronologici ma le problematiche legate a questa interconnessione sono molteplici, come:
• I dati meteorologici disponibili sono idonei per l’analisi dendroclimatologica da effettuare.
I dati meteorologici vengono comparati con i dati dendrocronologici nella fase detta di calibrazione. Le problematiche che possono insorgere sono dovute alla distanza della stazione meteo da quella di prelievo dei campioni (es: stazione sul fondovalle e sito in esame a quota diversa); le serie meteo sono corte ed incomplete oppure i dati non sono completamente affidabili. Questi tipi di problemi in genere sono risolti considerando dei valori medi di più stazioni;
• Gli alberi campione devono essere prelevati con gli stessi standard ecologici (es: stessa specie, lato a monte o a valle, altezza del campionamento dal suolo).Vengono campionate le specie rappresentative di una regione;
• Le variazioni a lungo termine di tipo bio-ecologico nella crescita dei campioni debbono essere eliminate;
• Le ampiezze degli anelli ed altre specifiche caratteristiche contengono informazioni climatiche;
A seconda delle specie campionate si analizzano: l’ampiezza degli anelli, le variazioni densitometriche rilevate con l’analisi ai raggi x, realizzazione di skeleton plot, ampiezza del legno tardivo (specie decidue), ampiezza legno primaticcio e legno tardivo (conifere).
Per determinare quali sono i parametri climatici che hanno maggiormente influenzato la crescita della specie in esame in una certa regione si effettua la cosiddetta “response function” che mette in evidenza quali di questi hanno una maggiore correlazione con i dati dendrocronologici (es:
temperatura in luglio, o precipitazioni in ottobre dell’anno precedente).
Dispense: Metodologia dendrocronologica in campo geologico (R.Fantucci) Pagina 32 Le cronologie nelle regioni semiaride tra cui rientra anche la zona Mediterranea, sono state oggetto di numerosi studi dendrocronologici che hanno prodotto delle cronologie più o meno lunghe in diverse specie/generi di piante quali: le Querce, i Bossi, i Cedri, i Pini, i Ginepri e le Conifere. Queste cronologie sono a volte continue a volte “fluttuanti” cioè localizzate in un certo intervallo di tempo con la datazione del C14 ma ancora non datate con esattezza. Nelle zone temperate poiché sono numerosi i fattori climatici che influenzano la crescita delle piante (sia temperatura che precipitazioni) le analisi dendroclimatologiche sono spesso molto più difficili o a volte impossibili da realizzare.
Esempio di cronologie assolute e “fluttuanti”
