Attività
Il progetto prevede varie fasi di lavoro portate avanti in rete tra gli attori del progetto.
Azione 1. Selezione dei siti e degli individui
Azione 2. Caratterizzazione degli individui
Azione 3. Analisi complessiva dei risultati
Azione 4. Disseminazione
Azione 1. Selezione dei siti e degli individui
Le aree sperimentali verranno individuate nei territori lombardi che ospitano importanti popolamenti di farnia, tenendo conto anche delle aree segnalate come fortemente deperienti dal Rapporto DEPFAR (AA.VV. 2006).
Remote sensing
Una prima indagine conoscitiva, finalizzata all’aggiornamento dello stato attuale, verrà effettuata mediante immagini satellitari (Landsat, MODIS, Sentinel) utilizzando l’indice vegetazionale NDVI. Tale indice, calcolato come rapporto tra differenza e somma delle bande del vicino infrarosso (frazione riflessa dalle foglie) e rosso (frazione assorbita da parte della clorofilla), è in grado di evidenziare la risposta della vegetazione agli stress climatici ed ambientali. Il confronto temporale tra immagini (2000-2018), permetterà di evidenziare sia le variazioni nel tempo dello stato di stress della vegetazione, che di selezionare le aree che allo stato attuale presentano una peggiore condizione vegetativa.
Sopralluoghi in campo
Nella fase successiva si procederà poi ad una verifica in campo delle condizioni di deperienza al fine di scegliere le 5 aree di indagine. All’interno di ciascuna area saranno scelte 25 coppie di individui spazialmente contigui (entro 25 m di distanza) e simili per dimensioni che siano identificabili come sani (“non deperienti”) e in avanzato stato di deperimento (“deperienti”). La classificazione in individui “deperienti” e “non deperienti” verrà effettuata tramite una valutazione visiva della trasparenza della chioma effettuata da due osservatori indipendenti, secondo un protocollo già sperimentato (Dobbertin 2005, Camarero et al. 2016). Saranno considerati come deperienti gli individui con indice di defogliazione (trasparenza della chioma) superiore al 20%, mentre i soggetti con indice di defogliazione inferiore al 20% non saranno presi in considerazione.
Azione 2. Caratterizzazione degli individui
Per i 250 individui selezionati nei 5 siti oggetto di indagine verranno raccolti i dati necessari per ottenere una loro caratterizzazione approfondita in relazione a genotipo, fenotipo (accrescimento annuale, aspetti eco-fisiologici e fitopatologici) e habitat. L’enorme mole di dati raccolti garantirà la possibilità di separare gli effetti derivanti dalla genetica da quelli relativi alle interazioni tra fenotipo e condizioni micro-stazionali sulle risposte della singola pianta ai fattori di stress che innescano il deperimento.
Ogni individuo selezionato verrà marcato permanentemente e geo-localizzato in modo da garantirne la reperibilità per ogni fase del progetto e per eventuali utilizzi futuri in base ai risultati del progetto.
Ogni attività comprende diverse fasi (campionamento o rilievo di dati in campo, analisi di laboratorio, analisi dei dati), ciascuna condotta secondo protocolli standard specifici.
Caratterizzazione dendroecologica
Lo studio dell’accrescimento delle piante selezionate verrà condotto, attraverso l’analisi degli anelli di accrescimento annuale, al fine di identificare, quantificare e datare eventuali divergenze nei ritmi di accrescimento, attribuibili al deperimento; identificare i fattori climatici che maggiormente influenzano l’accrescimento annuale in ciascun sito; comprendere il ruolo dei cambiamenti climatici nell’innescare cadute di accrescimento che possano essere interpretate come l’inizio di una fase di deperimento.
Caratterizzazione isotopica
L’analisi degli isotopi di carbonio (δ13C) negli anelli degli alberi , rappresenta un utile strumento per interpretare le risposte dell’albero agli stress climatici, in quanto il δ13C registrato negli anelli degli alberi fornisce approfondimenti sull’attività fotosintetica, ed in generale sull’efficienza d’uso dell’acqua delle piante, spesso strettamente correlato anche alle caratteristiche genetiche.
L’analisi dei dati permetterà di: a) interpretare in generale le risposte ecofisiologiche dei singoli individui e delle aree campionate agli stress climatici estremi, in quanto il δ13C registrato negli anelli degli alberi fornisce approfondimenti sull’attività fotosintetica e sulla efficienza di uso dell’acqua (WUE); b) di determinare in generale in che modo le limitazioni fotosintetiche influenzano il deperimento e gli eventi di mortalità delle foreste; c) evidenziare le differenze di coppia tra individui deperienti e non in risposta agli stress responsabili del fenomeno del deperimento.
Caratterizzazione fitopatologica
L’attività prevede di effettuare una valutazione fitosanitaria degli esemplari selezionati con manifesto deperimento; un approfondimento specifico verrà effettuato sugli eventuali patogeni fungini rilevati. Particolare attenzione verrà dedicata ai patogeni già segnalati per il territorio da precedenti ricerche. Tra questi si ricordano, oltre a Phytophthora, patogeni fungini quali quelli fogliari (es: Cystodendron dryophilum, Apiognomonia errabunda, Aulographum quercinum, Septogloeum dryophilum), di rami e tronco (es: Cryphonectria parasitica, Cylindrocarpon candidum, Diplodia mutila, Hypoxylon mediterraneum), radicali (es: generi Armillaria, Collybia, Ganoderma), del legno (es. specie dei generi Phellinus s.l., Trametes, Fomes, Inonotus, Ganoderma, Fistulina, Letiporus).
Caratterizzazione genomica
Da ciascun pianta studiata verrà estratto il DNA prelevando poche foglie. Le caratteristiche genetiche di ciascuna farnia studiata verranno determinate ottenendo l’esatta sequenza del DNA in decine di migliaia di punti del genoma tramite tecniche di Next Generation Sequencing (NGS). Tra i geni studiati verranno inclusi quelli coinvolti nei principali processi ecofisiologici legati alle risposte ai fattori predisponenti al deperimento (ad esempio, i geni coinvolti nelle risposte allo stress idrico e ad attacchi parassitari), sfruttando le conoscenze più aggiornate disponibili ad oggi sulla genomica funzionale delle Fagacee. Per individuare i geni da sequenziare, si sfrutteranno anche le conoscenze acquisite negli ultimi anni (e durante lo sviluppo temporale della ricerca) nei progetti europei, finalizzati ad indagare i principali adattamenti a scala di intera distribuzione nelle principali specie europee di quercia, in cui sono coinvolti i laboratori che formano il gruppo di lavoro.
Caratterizzazione micro-stazionale
L’indagine verrà condotta attraverso l’analisi della flora tracheofitica e della relativa copertura vegetale esistenti in corrispondenza degli individui selezionati per restituire il quadro vegetazionale forestale complessivo in termini fitosociologici e i dati floristico-vegetazionali che permettano di caratterizzare tali habitat e di evidenziare le differenze esistenti conseguenti al determinismo ambientale.
Flora e vegetazione vengono quindi impiegati quali indicatori biologici delle condizioni ambientali attuali che possono fornire anche elementi per la conoscenza del dinamismo vegetazionale in atto.
Azione 3. Analisi complessiva dei risultati
L’analisi finale avrà lo scopo principale di comprendere l’influenza della genetica e delle caratteristiche micro-stazionali sul livello di deperimento delle singole piante. Le analisi verranno impostate prevedendo la possibilità di includere tutte le caratteristiche fenotipiche registrate come covariate, variabili cioè che potrebbero dipendere da genetica e caratteristiche micro-stazionali ed essere estremamente rilevanti nel conferire capacità di resistenza al deperimento e, quindi, svolgere un ruolo chiave nella selezione degli individui resistenti.
I metodi multivariati utilizzati permetteranno di quantificare la quote di variabilità del fenotipo (essere “deperienti” o “non deperienti”), sia dovuta al genotipo, alle caratteristiche micro-stazionali, o un’interazione di questi due componenti, tenendo conto anche di caratteristiche della pianta che possono influenzare il livello di deperimento.
Nel caso in cui i risultati evidenziassero che la genetica ha un ruolo preponderante, la lista delle piante resistenti sarà basata sulla selezione dei genotipi che rappresentano una combinazione migliore delle varianti geniche maggiormente coinvolti nel conferire resistenza. Se al contrario le caratteristiche micro-stazionali dovessero avere un ruolo più rilevante, verrà descritto nel dettaglio il microambiente migliore in cui eseguire interventi di rinforzo delle popolazioni.
Azione 4. Disseminazione
L’attività di comunicazione, accompagna il progetto in tutte le sue fasi.
Sono attive le seguenti pagine:
Al termine dei lavori è prevista la stesura di un report tecnico dettagliato delle attività svolte e dei risultati ottenuti contenente un protocollo che permetta di ripetere ed applicare tutte le attività svolte su altre specie/ecosistemi e un documento divulgativo che riassuma in modo semplificato i punti chiave del report e del protocollo per non specialisti.
I risultati progettuali verranno presentati in due giornate, l’una di carattere tecnico-scientifico, l’altra di stampo più divulgativo, organizzate nell’ultimo mese del progetto presso l’Università degli Studi di Pavia ed il Parco lombardo della Valle del Ticino.
