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Catturare lo stress invisibile di una foresta

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22.9.2021  | Gottardo Pestalozzi | News WSL

 

Tutti noi amanti della natura sappiamo riconoscere un albero in precarie condizioni di salute dalla depigmentazione o dalla perdita di foglie.  A quel punto il deterioramento è già in una fase avanzata e i danni sono potenzialmente irreversibili.  In un nuovo studio, i ricercatori dell’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio WSL evidenziano come lo stress degli alberi possa essere rilevato già prima di risultare visibile all’occhio umano estrapolando le informazioni da dati spettrali raccolti tramite droni.

 

Rilevare per tempo lo stress degli alberi è importante per comprendere le conseguenze sempre più gravi della siccità sulle foreste, così come per identificare le specie arboree in grado di adattarsi meglio alla scarsità idrica.  Per questo motivo, i ricercatori hanno studiato a lungo nuovi metodi per misurare la risposta degli alberi ai cambiamenti climatici. Per quantificare la risposta degli alberi allo stress, i ricercatori fanno affidamento su diverse tecniche. L’analisi dendrometrica, per esempio, può evidenziare un rallentamento nell’accrescimento dell’albero su più anni. Un’altra possibilità è misurare il calo della fotosintesi durante un’ondata di calore. Questi approcci sono preziosi ma comportano un grande dispendio di tempo perché i ricercatori devono monitorare singolarmente ciascun albero. Di conseguenza, è possibile monitorare solo pochi alberi di una foresta.

 

 

Rilevamenti dall'alto con drone e fotocamera spettrale

Un nuovo studio dell’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio WSL dimostra ora che il livello di stress di ogni albero di una foresta può essere rilevato per via aerea attraverso una fotocamera multispettrale.  Durante una serie di esperimenti, la responsabile del progetto Petra D’Odorico e colleghi ricercatori hanno effettuato voli con un drone sui pini silvestri dello Pfynwald (Vallese). Come spiega D’Odorico «semplificando, possiamo dire che i raggi solari riflessi dalle chiome contengono informazioni sulla fisiologia degli alberi e, di conseguenza, sulle loro condizioni attuali». Dalle misure emerge che la luce riflessa rivela i cambiamenti nei pigmenti fotosintetici (clorofilla e carotenoidi). Analizzando tali variazioni, è possibile dedurre in che misura l’albero sta investendo nella fotosintesi e, pertanto, nella crescita oppure in altri processi che si rendono necessari quando la disponibilità delle risorse presenta una distribuzione sfavorevole.

Si prevede che la siccità diventerà la più comune causa di mortalità degli alberi nei prossimi decenni. Proprio nel momento di minima disponibilità idrica, l’irradiazione luminosa raggiunge spesso la massima intensità. Di conseguenza, le foglie o gli aghi si ritrovano in una condizione di squilibrio: assorbono più energia di quanta serva loro per la fotosintesi perché gli stomi si chiudono per prevenire la disidratazione. Per dissipare l’energia in eccesso, potenzialmente dannosa, gli aghi aumentano la conversione dei pigmenti. Questa attività può essere osservata raccogliendo i dati multispettrali, una tecnica che consente di rilevare informazioni invisibili all’occhio umano. «Questo metodo ci consente – per così dire – di vedere lo stress invisibile che si accumula in un albero», prosegue D’Odorico, «e quindi di stabilire se alberi che appaiono ancora sani stanno in realtà già subendo uno stress dovuto alla siccità».

Le misurazioni tramite drone si sono svolte nelle stagioni di crescita 2019 e 2020 nel Pfynwald, dove il WSL sta conducendo un esperimento a lungo termine unico nel suo genere. Presso questo sito nel Vallese, una delle valli intralpine più secche in Europa, a partire dal 2003 i pini silvestri (Pinus sylvestris) sono stati sottoposti a diverse strategie di irrigazione. Oltre a rilevare lo stress causato dalla siccità, lo studio ha anche evidenziato che la storia dell’albero – e con essa le condizioni ambientali del passato – influenza l’attuale risposta dello stesso a condizioni di stress.

 

Il monitoraggio remoto tramite drone consente di esaminare molti più alberi in un breve lasso di tempo rispetto alle classiche misurazioni fisiologiche da terra. Nonostante al momento questo metodo non possa ancora essere impiegato a livello operativo per il governo del bosco, in futuro costituirà un’imprescindibile integrazione di altre tecniche per prevedere la risposta della foresta a condizioni più calde e secche.

Gli autori colgono l'occasione per ringraziare il Burgergemeinde Leuk, il servizio forestale locale, e l'azienda per l'energia elettrica e idroelettrica FMV per la loro buona collaborazione nel corso di molti anni. Questo lavoro è stato sostenuto dal Fondo Nazionale Svizzero (FNS) tramite il programma di finanziamento Spark per la Ricerca Innovativa conferito a Petra D'Odorico.

Drone-based physiological index reveals long-term acclimation and drought stress responses in trees

 

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