Impacts of climate changes and disturbances on Fagus sylvatica L. and Pinus mugo Turra subsp. mugo in Majella National Park, Central Apennine
Author(s)
Calderaro, Chiara
Date Issued
May 13, 2020
Type
Doctoral Thesis
Abstract
The PhD thesis is composed by two study cases. The first study defines the vegetation dynamics of
Pinus mugo Turra subsp. mugo and Fagus sylvatica (L.) at the subalpine ecotone level of the Majella
Massif. The dynamics of growth in beech forest and in mountain pine krummholz were analyzed in
relation to disturbances. Spring and summer temperatures and summer precipitation affected stem
radial growth of both species in four different sites. Forest dynamics show the expansion of mountain
pine upward, encroaching on formerly grazed pastures and harvested areas, especially where the soil
is shallow and rocky. Whereas the downward expansion occurs following progressive abandonment
of forest management practices. At the same time, beech recruitment is growing upward, interspersed
within mountain pine krummholz, taking advantage from canopy shadowing and higher temperatures.
The second study defines tree ring widths, xylem vessel plasticity and the forest stand structure under
different environmental conditions, at two altitudes (1200 vs. 2000 m a.s.l.), in Fagus sylvatica L. To
assess how beech adapts to past forest management and climate change in last decades,
dendrochronology was combined to wood anatomy to disentangle the structural responses of tree
species and the relationships and trade-offs between radial growth dynamics and hydraulic efficiency.
Correlations between climate variables and anatomical traits highlighted that at higher elevation
forest stands at low density showed high sensitivity to environmental variability, through phenotypic
plasticity adapting their anatomical traits to limiting conditions. Whereas, at lower elevation, trees
had higher hydraulic efficiency and growth rates, though at higher risk of increased vulnerability to cavitation.
La tesi di dottorato è articolata in due casi di studio. Il primo studio ha avuto l’obiettivo di analizzare
le dinamiche di vegetazione di Pinus mugo Turra subsp. mugo e Fagus sylvatica (L.) nell’ecotono
subalpino del Massiccio della Majella. Le dinamiche di crescita delle due specie sono state analizzate
in quattro diversi siti in relazione ai fattori di disturbo e cambiamento climatico. Le temperature
primaverili ed estive e le precipitazioni estive hanno influito sulla crescita radiale di entrambe le
specie. Le dinamiche forestali mostrano l'espansione del pino mugo verso l'alto, invadendo i pascoli
d’alta quota specialmente dove il terreno risulta essere poco profondo e roccioso; l'espansione verso
il basso si verifica anche in seguito all'abbandono progressivo delle pratiche antropiche e della
gestione forestale. Allo stesso tempo, il faggio cresce verso quote superiori, intervallato dal pino
mugo, sfruttando le zone d’ombra e le alte temperature.
Il secondo studio ha avuto come obiettivo quello di esaminare gli accrescimenti anulari a livello di
popolamento e le caratteristiche anatomiche in Fagus sylvatica L. a due altitudini (1200 vs 2000 m
s.l.m) e in diverse condizioni ambientali. Per valutare la plasticità della funzionalità idraulica dello
xilema e la crescita radiale del faggio in diverse condizioni ambientali. Per valutare il modo in cui il
faggio si adatta alla passata gestione forestale e ai cambiamenti climatici negli ultimi decenni, la
dendrocronologia è stata combinata all'anatomia del legno per studiare le risposte di crescita del
faggio. Sono state valutate le correlazioni tra variabili climatiche e tratti anatomici. A quote elevate,
in popolamenti con bassa densità, il faggio ha dimostrato un'alta sensibilità alla variabilità ambientale
adattando i loro tratti anatomici a condizioni limitanti. A quote inferiori, gli alberi presentano una
maggiore efficienza idraulica e tassi di crescita, sebbene mostrino una più elevata vulnerabilità alla
cavitazione.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
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