Ecologia vegetale

Ecologia vegetale

Esame

Scritto 31 maggio, orale opzionale. Libro: “Ecologia vegetale” Pignatti. Suggeriti: “Verde brillante” di Stefano Mancuso.

Introduzione 10/04/18

L’impollinazione avviene grazie a segnali chimici. Le piante non vanno considerate come organismi statici ma attivi, anche se sessili. Proprio perché sessili non hanno bisogno di organi centralizzati. Hanno un sistema diffuso che permette loro, in caso di ingiuria, di rivegetare. Ciò è possibile grazie alla loro caratteristica di essere organismi modulari e organizzate come reti. Si comportano nello stoccaggio delle informazioni in modo simile a come funziona internet. Le informazioni che le piante acquisiscono sono diffuse. Possono inoltre recepire i segnali ambientali e reagire ad essi.

Sono molto importanti sia gli studi di popolazioni e comunità. Le piante, sia prese una per una che collettivamente, sono organismi “attivi”. Possono competere per le risorse, possono “allearsi” con altri organismi (es. sviluppano neuro-farmaci per controllare il comportamento delle formiche). Il linguaggio delle piante è di tipo chimico. Le piante si riposano, alcune hanno foglie con posizione diurna e posizione notturna. Le piante posseggono fotorecettori: una pianta lianosa del sud America è capace di modificare le proprie foglie per renderle simili a quelle delle piante su cui cresce.

Il clima: bioclimatologia

Durante il proprio ciclo vitale le piante interagiscono prevalentemente con fattori edafici (condizioni fisiche e chimiche del terreno, che hanno influenza sullo sviluppo delle piante = componente geo-pedologica) e climatici. Ciò vale sia per un singolo organismo vegetale che per popolazioni o comunità vegetali.

Per clima si intende l’insieme di fenomeni climatici che intervengono in uno stesso luogo costantemente per un lungo periodo di tempo (almeno 30 anni); esercitando una particolare influenza sulle condizioni ambientali, sulla distribuzione degli organismi vegetali e sulle possibili colture. I trend climatici possono essere sintetizzati da sequenze di dati tabellati (temperature, piovosità, ventosità…).

Esempi di influenza climatica sui vegetali

• Vite e ulivo sono tipiche colture mediterranee, queste piante vegetano al meglio dove è presente un clima mediterraneo.
• Il vento condiziona il tipo di crescita sul lungo periodo delle piante dal portamento arboreo.

Per lo studio del clima si utilizza, come nella sistematica, una classificazione di tipo gerarchico. È possibile distinguere diverse definizioni di clima a seconda dell’estensione territoriale alla quale si fa riferimento. Il termine mediterraneo indica solo il primo livello della scala gerarchica: il macroclima. Questo può essere ulteriormente diviso in mesoclima e microclima. A livello globale si riconoscono pochi e ben definiti macroclimi.

Il macroclima

Si presenta in territori più o meno ampi e dipende strettamente dalla situazione geografica (latitudine e longitudine influiscono sulla quantità di radiazione solare), dalla distanza da mari e oceani, orografia (distribuzione delle terre emerse, altitudine, estensione e disposizione delle catene montuose).

Secondo De Martonne si possono individuare 5 macroclimi in cui condizioni e caratteristiche generali sono abbastanza omogenee e nei quali si trovano delle fasce vegetali più o meno omogenee. Questi sono:

• Polare;
• Boreale;
• Temperato;
• Mediterraneo: è l’unico che non si presenta in fasce longitudinali, ma è più influenzato dalla posizione delle terre emerse rispetto al mare, può differire nell’interfaccia tra zone costiere e continenti, ma deve avere a est estese terre continentali. È presente in 5 diverse zone.
• Tropicale (es. Egitto).

Alcuni autori considerano un sesto macroclima che è però molto dibattuto: quello desertico. Questo è presente sia in aree in cui è prevalente il clima mediterraneo che in altre in cui prevale il tropicale. In entrambi i tipi piove poco o niente, cambia solo il periodo in cui piove.

Il mesoclima

Il mesoclima è dato dalle variazioni, in un range più limitato, che subisce il macroclima. Dipende soprattutto da influssi locali dipendenti dai caratteri di tipo topografico (esposizione, altitudine). Può essere chiamato anche clima locale o topoclima. La distribuzione della flora a parità di macroclima è influenzata dal mesoclima.

Esempio: in Trentino Alto-Adige alcuni versanti temperati esposti a sud vengono definiti isole climatiche = ombre pluviometriche.

Il microclima

Si manifesta in un punto davvero limitato della superficie terrestre. Esempi tipici sono l’ingresso di una grotta, il sottobosco di una foresta o le chiome dello strato arboreo. I processi di facilitazione-interazione tra vegetali sono mediati da aspetti di tipo microclimatico.

Fattori ed elementi

Quando si parla di clima è necessario distinguere fattori da elementi.

• Fattori:
  • Producono climi diversi e sono divisi in due grandi gruppi:
    • Fattori cosmici sono la conseguenza dei movimenti astronomici di rotazione e rivoluzione della terra, con conseguenti variazioni dell’incidenza dei raggi solari sulla superficie del pianeta, determinano le stagioni;
    • Fattori geografici sono l’insieme delle caratteristiche della superficie terrestre e dell’atmosfera, che possono indurre delle modificazioni nelle condizioni climatiche. I principali sono: la distribuzione delle terre e dei mari sul globo, le correnti marine, la circolazione generale delle masse d’aria, la disposizione, estensione ed elevazione dei sistemi montuosi (aspetto importantissimo, ad es. in Sud America nelle Ande si distinguono versanti con diversa piovosità), i grandi laghi interni e la vegetazione.
• Elementi:
  • Sono le componenti del clima che lo definiscono e che con il loro interagire determinano le sue caratteristiche in una data area della superficie terrestre. Sono tutti misurabili: radiazione solare, temperatura, umidità dell’aria, precipitazioni, pressione atmosferica, venti. Bisogna però tenere conto che quasi mai vengono misurati tutti insieme per via del costo elevato. Oggi ci sono centraline automatizzate (solo di enti pubblici, tipo ARPAS, con attive 10 stazioni che costano più di 20.000 euro, all’inizio erano più di 30 ma i soldi non bastano per le riparazioni) alcune di amatori che non sono molto affidabili. Un’altra difficoltà è l’incidenza del cambio di tecnologia utilizzato per le misurazioni. Per questi motivi si effettuano misurazioni più che altro di temperatura e precipitazioni, in quanto individuati come caratteri diagnostici, semplificando un sistema di per sé molto complesso in due sole variabili.

Metodo di studio

Il metodo di studio si basa prima di tutto sul corretto monitoraggio che dovrebbe comprendere un check up aggiornato dei parametri ambientali. In Italia alcuni monitoraggi sono fatti meglio mentre altri non sono presi in considerazione, ad esempio i monitoraggi sulla biodiversità non sono aggiornati. In Sardegna vengono monitorate solo altitudini fino agli 800 m s.l.m., nonostante l’altezza massima raggiunga i 1800 m s.l.m. Visti i continui problemi di siccità sarebbe necessario misurare anche le zone montane, le più piovose. Anche i parchi nazionali, in Sardegna, hanno forti problemi di gestione; ad esempio non hanno una check list aggiornata delle specie che dovrebbero tutelare.

Oggi esistono diversi metodi per poter fare una classificazione del clima. Tutti fanno ricorso all’utilizzo di indici sintetici e formule che mettono in relazione uno o più parametri climatici (misurati e misurabili in maniera standard in tutto il mondo) e che diano informazioni condensate sulle principali caratteristiche del clima in un dato luogo o area geografica. La media non è un indice molto utilizzato negli studi climatici perché il clima presenta un’alta deviazione standard.

I modelli bioclimatici più importanti sono quelli di Rivas-Martínez, Thornthwaite, Gaussen, Emberg, De Martonne, Lang. I dati climatici possono essere rappresentati anche senza numeri con diversi metodi di rappresentazione grafica; in particolare si utilizza un sistema di assi cartesiani nei quali si inseriscono i parametri essenziali del clima come precipitazioni e temperature. Tali rappresentazioni prendono il nome di diagrammi climatici e permettono un confronto immediato tra diversi tipi di climi e tra climi di diverse località. Ciò ha una notevole importanza nell’indagine di carattere fitogeografico ed ecologico in generale, ma anche per la soluzione di problemi di carattere applicativo, soprattutto nel campo della pianificazione territoriale a fini agro-zootecnici e selvicolturali. Sono inoltre utili per visualizzare in maniera immediata come variano le temperature e gli eventi climatici durante l’anno mentre i diagrammi termo-pluviometrici sono perfetti per identificare un certo tipo di clima.

Oltre all’utilizzo di diagrammi si può ricorrere anche al metodo cartografico. Tramite un algoritmo si possono spazializzare i dati climatici presi da stazioni puntiformi per poi inserirli in una cartina geografica, il tutto in base agli indici bioclimatici rilevati. Nel caso in cui non siano presenti stazioni di monitoraggio in una data zona si può fare anche il lavoro inverso: in base al tipo di vegetazione presente si può risalire al microclima del luogo. Ad esempio in Sardegna non sono presenti faggete perché i faggi non hanno foglie abbastanza coriacee o con modificazioni tali da mantenere una bassa traspirazione ed evitare il disseccamento. La situazione ottimale per la vita delle piante è dove sono presenti temperature e precipitazioni sempre elevate (zone tropicali).

Bioclimatologia

Studia i rapporti tra clima ed esseri viventi, in particolare la distribuzione di specie e comunità sulla superficie terrestre in relazione al clima. Attraverso lo studio bioclimatico per un’area di studio, in base alla latitudine e ai parametri climatici (temperature, precipitazioni, umidità atmosferica, regime dei venti, precipitazioni nevose), si possono individuare regioni di paesaggio e piani fitoclimatici occupati da diversi tipi di vegetazione prevalente.

Classificazione bioclimatica

Per la classificazione seguiamo il modello bioclimatico di Rivas-Martínez in quanto molto utilizzato nel campo geobotanico (www.globalbioclimatics.org http://webs.ucm.es/info/cif/map/index.htm). Come già accennato la distribuzione sulla Terra degli organismi viventi è determinata anche dalle condizioni climatiche, attuali e passate.

Es.

• L’areale di Sylvia melanocephala (occhiocotto) si sovrappone perfettamente con il clima mediterraneo.
• L’areale di Turdus philomenos (tordo bottaccio) si sovrappone quasi completamente con climi temperato continentale e con il clima boreale, l’area mediterranea è utilizzata solo come area di svernamento.

Classificazione bioclimatica di Rivas-Martínez

Comprende 5 macrobioclimi:

• Polare;
• Boreale (taiga, dominanza di conifere, presente con molte varianti);
• Temperato (dominano le piante arboree caducifoglie=latifoglie, presente qualche enclave di conifere);
• Mediterraneo;
• Tropicale (presenta molte varianti).

I macrobioclimi sono abbastanza assodati; ognuno di essi presenta differenti varianti dette bioclimi (ad oggi se ne riconoscono 27) la cui classificazione è in costante aggiornamento. In Europa sono presenti 4 macrobioclimi. In Sardegna il macrobioclima è mediterraneo pluvistagionale oceanico.

Macrobioclima mediterraneo

È localizzato in 5 regioni mondiali tutte caratterizzate dalla presenza di grosse masse di terra a est e di acqua a ovest, oltre ad essere tutte situate poco più a nord o poco più a sud dei tropici. È caratterizzato inoltre da un lungo periodo di siccità estiva (almeno due mesi consecutivi) e inverni miti e piovosi, grazie alla presenza del mare che trattiene il calore estivo per rilasciarlo nei mesi invernali.

Tutte le aree caratterizzate dal clima mediterraneo sono aree ad enorme biodiversità. Per quanto riguarda le piante è il 3° al mondo per biodiversità (è maggiore a quella della foresta amazzonica) a causa della pressione adattativa del clima, che spinge le piante a speciare.

Piani fitoclimatici o termotipi

I piani fitoclimatici ci permettono di distinguere le varianti termiche in un bioclima. Suddividono i macrobioclimi in aree che ripercorrono il gradiente termico influenzato dai sistemi montuosi prevalenti, dalla latitudine e dalla distanza dal mare.

Es. Alghero = termomediterraneo; Sassari = mesomediterraneo; Fonni = supramediterraneo; l’inframediterraneo è presente solo nelle Isole Canarie, per quanto riguarda l’Europa, o in Africa.

Piani fitoclimatici in Sardegna

Si differenziano otto piani fitoclimatici di cui alcuni scarsamente rappresentati, come il Termomediterraneo inferiore, il Mesotemperato superiore, il Supratemperato inferiore e superiore. Il Mesomediterraneo inferiore è il Termotipo più diffuso sia nelle aree di pianura del nord Sardegna (in particolare nella costa settentrionale e nelle aree della Nurra, della Gallura e della Piana di Chilivani), sia nelle aree interne del Sarrabus e della Marmilla, nonché in buona parte delle zone interne del Sulcis-Iglesiente.

Nelle aree costiere di quasi tutta la regione e in tutto il Campidano, la classe più rappresentata è il Termomediterraneo superiore. Il Mesomediterraneo superiore è comunque ben rappresentato nelle aree collinari e montuose del centro nord e nelle aree montuose del sud dell’isola.

In particolare possiamo trovare:

• Gennargentu 1832 m s.l.m. Orotemperato inferiore Umido-iperumido (a livello di oro si cambia il macroclima, ad eccezione della Sierra Nevada in Spagna - Andalusia - dove è presente l’unica montagna che supera i 3000 m s.l.m. e che presenta tutte le categorie di mediterraneo ad eccezione dell’inframediterraneo).
  • Specie rappresentative: Berberis vulgaris L. subsp aetnensis (C. Presl.) Rouy et Foucaucaud (crespino comune); Juniperus nana Willd. (ginepro nano);
• Monte Limbara 1324 m s.l.m. Supratemperato (Submediterraneo) Umido.
  • Specie rappresentativa: Daphne laureola L. (in Sardegna presente solo sul Limbara);
• Monte Rasu 1258 m s.l.m. (Marghine Goceano) Mesotemperato (Submediterraneo) Umido.
  • Specie rappresentativa: Lotus alpinus (DC.) Schleicher;

In questi piani fitoclimatici troviamo la Serie Meso-Supratemperata (Submediterranea) Umida del leccio: Saniculo europaeae-Querco ilicis sigmetum e la Serie Meso-Supratemperate (Submediterranea) Umida della roverella: Glechomo sardoae-Querco congestae sigmetum. In Sardegna anche Taxus baccata L. ed Ilex aquifolium L. sono spesso localizzati in queste isole climatiche.

• Villanova Monteleone 550 m s.l.m. Mesomediterraneo Subumido (superiore)
• Cuglieri 484 m s.l.m. Mesomediterraneo Subumido
  • Specie rappresentative: Arbutus unedo L. (corbezzolo), Erica arborea L., Quercus suber L. (sughera);

In questi piani fitoclimatici troviamo la Serie Mesomediterranea Subumida della sughera: Violodehnhardtii-Querco suberis sigmetum.

• Isola Asinara Termomediterraneo secco (piove pochissimo, deficit idrico per più della metà dell’anno).
  • Specie rappresentativa: Centaurea horrida Badarò;
• Alghero Termomediterraneo secco.
  • Specie rappresentative: Chamaerops humilis L. (unica palma spontanea della nostra flora), Pistacia Lentiscus L. (lentisco), Calicotome villosa (Poiret) Link. Insieme formano una comunità arbustiva sempreverde.

Costruzione di una carta fitoclimatica

Il primo passo da svolgere è stabilire quale sarà l’area di studio: Ad esempio si scelgono i settori della Sardegna centrale a prevalente substrato effusivo (Barca et al., 1996) di 833 Km². Quest’area è compresa nelle sottoregioni geografiche di Campeda, Marghine, Goceano e Logudoro.

A questo punto si considerano tutte le stazioni termo-pluviometriche dell’area di studio e delle aree contermini. L’analisi fitoclimatica (Rivas-Martínez et al., 2002) dei dati relativi alle stazioni di Macomer, Campeda, Mores, Bultei, Anela, Ozieri, Alà dei Sardi, Cuglieri, Santulussurgiu e Villanova Monteleone ha portato alla realizzazione dei diagrammi termopluviometrici per ogni stazione. Tramite i dati rilevati dalle stazioni è possibile risalire all’indice di termicità di Rivas-Martínez (I_ted) ed esprime il grado di mitezza del clima=termotipo. Può essere correlato all’altitudine.

I_t = 10 (T+M+m)

• T = temperature medie annuali;
• M = media delle massime del mese più freddo;
• m = media delle minime del mese più freddo;

Attraverso l’indice fitoclimatico è stato possibile determinare i piani fitoclimatici all’interno dell’area di studio. Sono state individuate 2 Regioni bioclimatiche: Mediterranea e Temperata e 4 piani fitoclimatici: Mesomediterraneo inferiore, Mesomediterraneo superiore, Mesotemperato superiore e Supratemperato inferiore.

Bioclima italiani

In Italia i più grandi bioclimi sono quelli mediterranei e temperati. Troviamo alcune regioni esclusivamente temperate ma dall’Emilia Romagna verso sud il bioclima temperato inizia a diminuire e prevale quello mediterraneo. Anche in Sardegna, probabilmente la regione più mediterranea d’Italia, è presente il clima temperato.

Clima mediterraneo II

Come è possibile dare una definizione certa del clima mediterraneo o stabilire che una data regione abbia tale clima? Per stabilire il tipo di clima si analizza la distribuzione delle precipitazioni; quello mediterraneo ha un deficit idrico per almeno due mesi consecutivi (P<2T media espressa in gradi centigradi).