ATTI

del Terzo Congresso Nazionale di Selvicoltura

per il miglioramento e la conservazione dei boschi italiani

doi: 10.4129/CNS2008.076

Citazione - Citation
LAUTERI M., CHIOCCHINI F., MANIERI M., BRUGNOLI E., 2009 - Cambiamenti globali ed applicazioni degli isotopi stabili nello studio dell'uso idrico in biocenosi mediterranee. Atti del Terzo Congresso Nazionale di Selvicoltura. Taormina (ME), 16-19 ottobre 2008. Accademia Italiana di Scienze Forestali, Firenze, p. 547-550.

Autori - Authors

M. LAUTERI (*) - F. CHIOCCHINI (*) - M. MANIERI (*) - E. BRUGNOLI (*)

(*) Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale, Porano (TR)

Titolo: CAMBIAMENTI GLOBALI ED APPLICAZIONI DEGLI ISOTOPI STABILI NELLO STUDIO DELL’USO IDRICO IN BIOCENOSI MEDITERRANEE

Title: GLOBAL CHANGES AND STABLE ISOTOPE APPLICATIONS IN WATER-USE STUDIES ON MEDITERRANEAN BIOCENOSES

Parole chiave: proiezioni climatiche, desertificazione, biodiversità, efficienza d’uso idrico, isotopi stabili, resilienza ecosistemica, sviluppo sostenibile.

Key words: climate change, desertification, biodiversity, water-use efficiency, stable isotopes, ecosystem resilience, sustainable development.

Riassunto
Gli isotopi stabili di ossigeno, idrogeno e carbonio costituiscono sonde fisiologiche e traccianti naturali con ampie potenzialità negli studi ecofisiologici relativi alle biocenosi forestali mediterranee. Il ciclo dell’acqua lungo il continuum idraulico suolo-pianta-atmosfera può essere investigato accuratamente attraverso le tecnologie IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry) dedicate alle analisi dei rapporti ¹⁸O/¹⁶O e D/H. Infatti, variazioni di tali rapporti isotopici dovute a fattori climatici e bio-fisici, permettono di distinguere chiaramente i diversi pool acquosi al livello ecosistemico e di accedere, al contempo, ad informazioni fondamentali sulla funzionalità degli apparati radicali e sul grado di interconnessione tra strutture forestali epigee ed atmosfera. Lo studio dei rapporti isotopici ¹³C/¹²C dà accesso, d’altro canto, a rilevanti informazioni ecofisiologiche sul ciclo del carbonio, sull’attività fotosintetica e sull’efficienza d’uso idrico delle formazioni forestali. Risultati e prospettive su diverse tipologie forestali mediterranee vengono brevemente presentati in relazione ad aspetti evolutivi ed adattativi di estrema attualità nell’ambito dei processi di cambiamento globale.

Summary

Stable isotopes of oxygen, hydrogen and carbon represent powerful physiological probes and natural tracers in eco-physiological studies related to forest ecosystems. In relation to the occurring global change, stable isotope methodologies can provide relevant insights on the adaptive responses of Mediterranean forests. Oxygen and hydrogen stable isotopes can be used as natural tracers for studying the sources of water and processes of water use by plants. Soil water is usually characterized by complex patterns of isotopic composition (δ¹⁸O, δD) along the soil profile. Both climate and hydrology influence the isotopic values of different water pools. Therefore the water table and the waters in the shallow, medium and deep soil layers usually differ in their isotopic composition. No isotopic effects occur during water uptake by roots or during xylem transport, so that the isotope composition of xylem water reflects a weighed average of the different water sources used by the plant. In contrast, the isotope composition of leaf water is enriched by evaporative effects that occur during transpiration. Additionally, information on plant water-use efficiency (WUE) can be provided by means of carbon isotope discrimination (Δ¹³C) analyses of plant tissues. Different specific strategies of water use are likely to result in specific patterns of WUE. The use of multiple isotopic approach enhances the accuracy in studying the complexity of water-use strategies at the community level. The effectiveness of the isotopic approach is shown relatively to previous studies on evolutionary and adaptive features of Mediterranean forests. The results obtained at the ecosystem scale encourage the application of the stable isotope approach to investigate ecological functions at a higher level of biological organization (the landscape scale).