Adattamenti all’aridità e risposte ai cambiamenti climatici in tre specie arbustive di gariga

Abstract

Allo scopo di studiare l’effetto dell’incremento di temperatura e della riduzione delle precipitazioni su di un ecosistema di gariga dominato da Cistus monspeliensis L. (Cistaceae), Dorycnium pentaphyllum Scop. (Fabaceae) and Helichrysum italicum subsp. microphyllum (Asteraceae) situato nel nord ovest della Sardegna, è stata condotta una manipolazione del microclima che ha incrementato le temperature minime (+0.9 °C, trattamento warming) e ridotto le precipitazioni (-20%, trattamento drought ). Sulle tre specie sono stati monitorati gli scambi gassosi e il potenziale idrico, su C. monspeliensis, specie dominante, anche la capacità fotosintetica, il rapporto Fv/Fm, la morfologia della foglia e del getto e il contenuto in azoto fogliare. H. italicum (specie con apparato radicale superficiale) è risultata la specie più sensibile sia all’aridità naturale sia a quella simulata dal trattamento drought, con la maggiore riduzione dei tassi di fotosintesi durante l’estate e uno scarso recupero in autunno, D. pentaphyllum (specie con apparato radicale profondo) quella più resistente, con la minore depressione estiva dell’assimilazione di CO2 e un completo recupero autunnale. Come H. italicum, C. monspeliensis (specie con apparato radicale superficiale) mostra una forte riduzione della fotosintesi in aridità, spiegata soprattutto da limitazioni stomatiche e da un incremento di LMA, ma anche un veloce recupero autunnale, legato all’espansione della lamina fogliare delle foglie estive ad elevato LMA. In questa specie il trattamento drought ha indotto una acclimatazione della fotosintesi allo stress idrico e un ritardo nel recupero autunnale, mentre il trattamento warming un incremento della capacità fotosintetica, delle dimensioni del getto e delle foglie e del contenuto in azoto fogliare, forse dovuto ad una maggiore mineralizzazione dell’azoto nel suolo.

In order to investigate how the forecast temperature increase and rainfall reduction could affect Mediterranean shrubland ecosystems, the adaptions of Cistus monspeliensis L. (Cistaceae), Dorycnium pentaphyllum Scop. (Fabaceae) and Helichrysum italicum subsp. microphyllum (Willd.) (Asteraceae), to the actual Mediterranean climate, as well as their responses to manipulation of minimum temperature (+0.9 °C) and rainfall (- 20 %), were studied from 2009 to 2011 in a garrigue ecosystem, located in the NW of Sardinia . Gas exchange at leaf level and pre-dawn leaf water potential were monitored in the three species. In addition, photosynthetic capacity, maximum quantum yield of PSII, carbon and nitrogen leaf content and morphology at leaf and shoot level were also recorded in C. mospeliensis. The comparison among species, based on photosynthesis and water potential, identified H. italicum (shallow rooted species) as the most sensitive species to the natural and simulated drought, because of the strong reduction of gas exchange rates during drought and the slow recovery in Autumn, and D. pentaphyllum (deep rooted species) as the most resistant one, whit the littlest reduction of photosynthesis rates in summer. As H. italicum, C. monspeliensis (shallow rooted species) showed a strong reduction of CO2 assimilation rates during drought, mainly explained by stomatal limitations and LMA increase, but also a quick recovery in Autumn, connected to the lamina expansion in the high LMA summer leaves. In this species the drought treatment induced photosynthesis acclimation to water stress and a delayed Autumn recovery, while warming treatment an increase of the photosynthetic capacity, leaf nitrogen content and shoot and leaf size, maybe connected to an enhancement of soil nitrogen mineralization rates.