Titolo della tesi: Understanding tree sapling functional strategies for forest recovery
Comprendere lo spettro delle possibilità funzionali negli organismi vegetali e l'impatto delle diverse combinazioni di tratti funzionali in diversi ambienti è un obiettivo centrale dell'ecologia vegetale comparativa. L'identificazione delle strategie funzionali consente di superare la necessità di informazioni dettagliate su ciascuna specie, semplificando la realtà senza presupporre probabilità di sopravvivenza uguali. Lo studio della variabilità dei tratti funzionali permette di comprendere come le piante rispondono alla diversità ambientale nel tempo e nello spazio e di prevedere se saranno in grado di persistere nei loro habitat in condizioni climatiche future. Inoltre, la distribuzione e l'assemblaggio di comunità vegetali con diverse proprietà funzionali definiscono, in ultima analisi, la produttività e la resilienza degli ecosistemi. Per tutti questi motivi, i tratti funzionali sono stati proposti come strumento quantitativo per definire la scelta del materiale vegetale nei programmi di ripristino degli ecosistemi e migliorarne i limiti attuali. Questa tesi si è concentrata sulle risposte funzionali alla siccità in specie arboree al loro stadio giovanile, poiché la scarsità idrica è tra le principali pressioni ambientali che ostacolano l'insediamento arboreo. In condizioni di stress idrico, gli scambi gassosi fogliari, il trasporto dell'acqua e il metabolismo del carbonio diminuiscono a velocità diverse, in base alla loro sensibilità e alla strategia funzionale della pianta. È quindi fondamentale sviluppare una comprensione integrata di tutti questi processi, per cogliere i loro legami con la mortalità arborea e con la capacità delle specie di acclimatarsi o adattarsi alle condizioni esterne. Questa tesi mira a colmare le attuali lacune considerando alberi in fase giovanile su diverse scale tassonomiche, al fine di contribuire alle decisioni orientate alla gestione nell’ambito del ripristino forestale. Ho definito obiettivi specifici per ciascun capitolo di questa tesi, che sono delineati di seguito. (1) Determinare se specie arboree con strategie diverse di utilizzo dell'acqua mostrano una diversa sensibilità dello scambio gassoso fogliare al deficit di pressione di vapore ambientale e contenuto idrico volumetrico al suolo; valutare se questo, insieme alla caduta fogliare, si traduce in un accumulo differenziale di carboidrati non strutturali (NSC) e se i NSC sono ridotti al momento della mortalità. I risultati hanno mostrato una sensibilità comparabile al deficit di pressione di vapore e contenuto volumetrico al suolo tra le specie considerate, ma tassi di scambio gassoso fogliare diversi, con conseguenze sull'allocazione di carboidrati non strutturali. I NSC sono stati mantenuti a livelli relativamente elevati negli alberi morti rispetto a quelli dei conspecifici vivi, mentre l'amido è stato ridotto, suggerendo una riallocazione prima della mortalità. (2) Valutare le combinazioni di tratti funzionali che spiegano le differenze interspecifiche nella mortalità indotta dalla siccità, nella mortalità interannuale e nell'effetto delle proprietà idrauliche del suolo sulla mitigazione dello stress idrico delle piante, mediante un approccio modellistico. I risultati hanno indicato che la resistenza all'embolia spiega in misura maggiore la durata della fase di stress fino alla mortalità rispetto alla conduttanza stomatica minima a livello interspecifico. L'equilibrio tra lo sviluppo della chioma e la profondità delle radici ha influenzato in modo diverso le differenze interannuali nella percentuale di perdita di conducibilità idraulica tra le specie (PLC). Le specie hanno mostrato una PLC specifica per la tipologia di suolo, a parità di altri fattori, influenzata dai parametri idraulici (modello di van Genuchten), che regolano la ritenzione idrica del suolo. (3) Comprendere come diverse piantagioni di specie del genere Quercus rispondono a diversi regimi di temperatura e precipitazione lungo un gradiente che si estende dal clima temperato a quello mediterraneo, in termini di relazioni idriche, di carboidrati non strutturali e di morfologia. Sono emerse maggiori fluttuazioni stagionali nei livelli di zucchero nei rami e nei fusti delle piantagioni mediterranee rispetto a quelle temperate in risposta allo stress idrico, insieme a una maggiore allocazione di biomassa nelle radici e a una funzione fogliare più acquisitiva. I risultati hanno anche evidenziato una regolazione distinta del punto di perdita di turgore cellulare nelle due piantagioni mediterranee, a livelli di stress idrico comparabili tra loro. Nonostante le maggiori concentrazioni di NSC in estate, al termine della stagione di crescita le piante mediterranee hanno mostrato riserve di carboidrati non strutturali inferiori rispetto alle piante conspecifiche temperate, in particolare nel caso di Q. ilex. Dato il ruolo centrale dei NSC nel sostenere i processi di recupero dalla siccità, questo accumulo ridotto potrebbe compromettere la capacità delle piante di rispondere a eventi di siccità futuri e ricorrenti. Questo risultato e la maggiore mortalità nei siti mediterranei potrebbero quindi indicare una maggiore vulnerabilità, nonostante le risposte fisiologiche allo stress idrico osservate in condizioni di maggiori aridità (come il maggiore sviluppo radicale). Nel complesso, questi risultati avanzano le attuali conoscenze sui meccanismi fisiologici con cui le piante arboree affrontano la siccità su diverse scale, nonché sulle combinazioni di tratti funzionali che possono facilitare l'insediamento di piante arboree. Integrando la morfologia delle piante, le relazioni idriche e il metabolismo del carbonio, questo lavoro offre nuove prospettive che possono aiutare a informare le decisioni di ripristino e a definire metriche funzionali per la scelta del materiale vegetale.