Caratterizzazione dendrocronologica dei regimi di disturbo in una rete di faggete vetuste altimontane distribuite lungo un gradiente latitudinale

Abstract

La frequenza e la severità degli eventi di disturbo hanno un ruolo chiave nell'influenzare i processi ecologicostrutturali delle foreste e la storia di crescita delle piante, in particolare in quei popolamenti non gestiti caratterizzati da elevata naturalità. La dendrocronologia si presta allo studio quali-quantitativo dei regimi di disturbo attraverso l'analisi delle serie di ampiezze anulari, sulle quali il passaggio di un evento di disturbo è registrato sotto forma di un repentino rilascio di crescita che può essere evidenziato e datato. L'obiettivo del presente lavoro è stato quello di analizzare la storia auxologica e caratterizzare i regimi di disturbo di 9 faggete vetuste altimontane distribuite lungo un gradiente latitudinale che va dalle Alpi austriache fino all'Appennino meridionale. Il lavoro è stato articolato in 3 fasi: i) lo sviluppo di indicatori cronologici in grado di discriminare diversi livelli di naturalità in base a parametri legati all'età delle piante dominanti e alla loro storia auxologica; ii) l'individuazione dei rilasci di crescita e la ricostruzione dei regimi di disturbo con il metodo delle boundary lines e l'analisi della risposta delle piante ai disturbi in termini di crescita radiale e basimetrica in funzione sia delle dimensioni che dell'età; iii) l'individuazione di eventuali relazioni tra le variazioni di crescita associate ad eventi di disturbo ed alcuni importanti patterns climatici dell'emisfero boreale, quali la Multidecadal Atlantic Oscillation (AMO) e la North Atlantic Oscillation (NAO), attraverso l'analisi wavelet e crosswavelet delle serie storiche di variazione di crescita delle piante. Gli indicatori cronologici di vetustà sviluppati hanno dimostrato l'elevata naturalità dei popolamenti studiati in cui sono presenti individui pluricentenari (con età in alcuni casi >550 anni). Gli indicatori cronologici hanno fornito risultati coerenti con i più comuni indicatori di vetustà strutturali (es. necromassa; densità dei grandi alberi). La ricostruzione dei regimi di disturbo, condotta utilizzando boundary lines sia radiali che basimetriche, ha evidenziato la prevalenza di eventi di disturbo frequenti e di bassa severità, sottolineando l'importanza della dinamica “a buche” come driver dei processi di rinnovamento strutturale in ambiente temperato. È emerso inoltre come le piante manifestino rilasci di crescita fino a dimensioni (50-60 cm di diametro) ed età considerevoli (anche superiori ai 500 anni). È stata infine osservata una ciclicità di ~65-70 anni nelle oscillazioni di crescita delle piante e nella frequenza degli eventi di disturbo che ricalca sorprendentemente quella dell'indice AMO, le cui oscillazioni sono responsabili (in particolare durante le fasi di AMO positivo) del passaggio di aree cicloniche sull'Europa meridionale che espongono maggiormente i popolamenti forestali agli eventi di disturbo.

Frequency and intensity of disturbance events play a key role in influencing forest structural-ecological processes and trees' auxological history, particularly inside unmanaged stands characterized by high degrees of naturalness. Dendrochronology is a valid tool for quali-quantitatively describing disturbance regimes through the analysis of ring-width series, where disturbance events are registered as abrupt growth releases which can be recorded and dated. The goal of this work was the analysis of auxological histories and the characterization of disturbance regimes of 9 high-mountain old-growth beech forests distributed along a latitudinal gradient from the Austrian Alps to the Southern Apennines. The study was divided into 3 phases: i) development of chronological indicators capable to discriminate different degrees of naturalness according to parameters linked to the age of dominant trees and their history of growth; ii) identification of growth releases and reconstruction of disturbance regimes according to the boundary lines release criteria and the analysis of plant response to disturbances in terms of radial and basal growth and in relation to plant size and age; iii) identification of relationships between growth variations associated to disturbance events and some important climatic patterns of the Boreal hemisphere, as the Multidecadal Atlantic Oscillation (AMO) and the North Atlantic Oscillation (NAO) through the wavelet and crosswavelet analysis of time series of plants' growth variations. Chronological indicators of old-growthness showed the high degree of naturalness of studied stands, where multi-centennial individuals are present (ages > 550 years). Chronological indicators provided coherent results with the most common structural indicators of old-growthness (e.g. deadwood; density of large trees). The reconstruction of disturbance regimes performed by using both a radial and basal boundary line uncovered the prevalence of frequent low-intensity disturbance events, highlighting the importance of “gap dynamic” as a driver of structural renovation processes in temperate environments. The possibility of plants to produce growth releases up to remarkable dimensions (50-60 in diameter) and ages (even > 500 years) also emerged. A periodicity of ~65-70 years in plants' growth oscillations and in the frequency of disturbance events was observed, which surprisingly follows the periodicity of the AMO index, whose oscillations are responsible for the frequency of cyclones over Southern Europe (during positive AMO phases) that make forest stands more vulnerable to disturbance events.