Analisi degli effetti del clima sull’anatomia delle cellule xilematiche di Larix decidua nel sito di Torgnon (AO).

The impacts of climate change on wood species will be particularly severe for high-altitude populations. Most of the current knowledge regarding the response of these species to climate derives from the analysis of tree-ring width. However, this approach cannot provide in-depth and high-temporal resolution analyses of the influence of climate conditions on specific growth processes and xylem functions. Conversely, the examination of the anatomical characteristics along the tree rings enables an understanding of how certain xylem features are affected by intra-seasonal climate variations. Characteristics of xylem cells are inherently linked to the environment, with their properties naturally stored in the wood. In this study, anatomical characteristics of larch-trees rings (Larix decidua Mill.) from the Torgnon site, approximately 40 km from Aosta, have been analyzed. Samples were collected at an elevation of 2050m above sea level. To assess the influence of temperature and precipitation on larch growth, core samples (“carrots”) have been extracted from three trees. In the laboratory, the carrots have been cut into 12 μm thick sections using a rotary microtome. Scanned images have been processed using Roxas software to extract dimensional and positional characteristics of the cells within the image. Data related to lumen and cell wall dimensions have been used to construct chronologies, which have been subsequently compared with climate data to evaluate the relationships between their anatomical features and site temperatures and precipitation. Different and varying responses emerged from these correlations. The most robust responses have been obtained when associating average temperatures with cell area and wall thickness, whereas the influence of precipitation has led to weaker, shorter, and more challenging-to-interpret signals. Temperature exhibited a positive correlation with both cell number and cell wall thickness. Lumen size displayed a strong negative association with temperature and a positive one with precipitation. This last evidence highlights the finding that cell expansion is negatively linked to higher temperatures. The production of tracheids with narrower lumens, potentially more resistant to cavitation, might enhance xylem hydraulic safety in a warmer and drier climate. However, this would result in reduced xylem conductivity, leading to long-term hydraulic impairment, growth decline, and possibly tree mortality. Thus, the analysis conducted has allowed for the detection of how climate influences the anatomical characteristics of high-altitude larch wood.

Gli impatti dei cambiamenti climatici sulle specie forestali saranno particolarmente gravi per i popolamenti ad alta quota. La maggior parte delle conoscenze attuali sulla risposta di queste specie al clima deriva dall’analisi della larghezza degli anelli degli alberi. Tuttavia, questo approccio non può eseguire analisi approfondite e ad alta risoluzione temporale sull’influenza del clima su specifici processi di crescita e funzioni dello xilema. Viceversa, l’analisi delle caratteristiche anatomiche lungo serie anulari permette di comprendere come determinate caratteristiche dello xilema siano influenzate dalle variazioni intra-stagionali del clima. Le caratteristiche delle cellule xilematiche, infatti, sono legate all'ambiente e le loro proprietà sono naturalmente archiviate nel legno. In questo studio sono state analizzate le caratteristiche anatomiche degli anelli di larice (Larix decidua Mill.) nel sito di Torgnon, a circa 40 km da Aosta. I campioni sono stati raccolti a 2050 m s.l.m. Per valutare l'influenza della temperatura e delle precipitazioni sulla crescita del larice, sono state processate le carote raccolte da tre alberi. In laboratorio, le carote sono state tagliate con il microtomo rotativo in sezioni di 12 μm di spessore. Le immagini scannerizzate sono state processate con il software Roxas per ottenere le caratteristiche dimensionali e di posizione delle cellule presenti nell’immagine. I dati relativi alle dimensioni del lume e della parete cellulare sono stati utilizzati per costruire delle cronologie, che sono state successivamente raffrontate con i dati climatici, per valutare le relazioni tra caratteristiche anatomiche, temperature e precipitazioni del sito. Da queste correlazioni sono emerse risposte diverse e di intensità variabile. Le risposte più forti sono state ottenute mettendo in relazione le temperature medie con l’area delle cellule e lo spessore della parete, mentre l’influenza delle precipitazioni ha portato a segnali più deboli, brevi e difficili da interpretare. La temperatura ha mostrato una correlazione positiva sia con il numero di cellule che con lo spessore della parete cellulare. La dimensione del lume cellulare ha mostrato una forte associazione negativa con la temperatura e da una positiva con le precipitazioni. Ciò evidenzia che il processo di allargamento cellulare è correlato negativamente all’alta temperatura. La produzione di tracheidi con lume più stretto, potenzialmente più resistenti alla cavitazione, potrebbe aumentare la sicurezza idraulica dello xilema in un clima più caldo e secco. Tuttavia, ciò comporterebbe una minore conduttività dello xilema, con conseguente deterioramento idraulico a lungo termine, declino della crescita e possibilmente porterebbe alla morte degli alberi. L’analisi effettuata ha dunque permesso di rilevare come il clima influenzi le caratteristiche anatomiche del legno del larice ad alta quota.