New lines in tree ring research

Natural archives, and tree-rings in particular, are fundamental tools to investigate on pre-instrumental climate variability. Tree-ring research, indeed, covers a wide field of applications, however several woody species are still overlooked and investigating just at yearly resolution, we might miss important intra-annual information. To fill these gaps, the main objective of this thesis is to undertake new lines in tree-ring research testing i) the dendrochronological potential of a marginal species to detect different climatic signal respect the usual tree species and ii) a quantitative wood anatomy approach to investigate whether with multiple cell traits is possible to extract information not visible at annual level in tree-ring series. With the new species, the common juniper (Juniperus communis, L.), I found a clear winter precipitation signal in ring-width series in the Alps, and a decoupling in the tree-ring to climate responses and growth between trees and shrubs across all the biomes investigated (Mediterranean, Alpine and Polar). With wood anatomy, I assessed the importance to use several related proxies as a diagnostic tool to detect hydraulic deterioration and mortality due to drought stress in Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Silver fir (Abies alba) in Spain. In addition, at high latitudes, still on Scots pine I was built a 1000-year long chronology with anatomical parameters which could permit to investigate long-term temperature fluctuations. This work highlights the importance to use different species and different approaches to extract new information out of the tree-ring series. These first analysis show the possibility to reconstruct winter precipitation in the Alps and to adopt anatomical data as a surrogate of densitometric measurements or as a valid diagnostic tool for a retrospective assessment of trees health. Prediction on the future status of our forests would benefit from such an information.

Archivi naturali, in particolare gli anelli legnosi, sono strumenti fondamentali per studiare la variabilità climatica antecedente la strumentazione meteorologica. La ricerca sugli anelli legnosi, copre un ampio campo di applicazioni, ciononostante, molte specie vegetali non sono ancora state esplorate dal punto di vista dendrocronologico, e in aggiunta l’analisi solo a livello annuale, potrebbe non evidenziare diverse importanti informazioni intra-annuali. Per colmare queste mancanze, l’obbiettivo principale di questa tesi è di intraprendere nuove linee di ricerca dendrocronologica testando i) il potenziale di una specie marginale per individuare un segnale climatico differente e non identificato in altre specie arboree e ii) un approccio di dendro-anatomia quantitativa per verificare se attraverso molteplici tratti cellulari è possibile estrarre informazioni non visibili a livello annuale nelle serie di anelli legnosi. Con l’utilizzo di una nuova specie in dendrocronologia, il ginepro comune (Juniperus communis, L.), ho identificato un chiaro segnale di precipitazione invernale nelle serie anulari nella regione Alpina, e un disaccoppiamento negli incrementi sulla risposta clima-accrescimento tra alberi e arbusti in diversi biomi (Mediterraneo, Alpino e Polare). Attraverso l’anatomia del legno, ho definito l’importanza di utilizzare diversi “proxy” relativi a queste misure come strumenti diagnostici per individuare la deteriorazione idraulica e mortalità a causa di stress idrico e siccità su pino silvestre (Pinus sylvestris L.) e abete bianco (Abies alba, Mill) in Spagna. In aggiunta, ad elevate latitudini, sempre su pino silvestre ho costruito una cronologia lunga 1000 anni con parametri anatomici che potrebbero permettere di studiare fluttuazioni di lungo termine. Questo lavoro evidenzia l’importanza di utilizzare diverse specie in dendrocronologia e differenti approcci per estrarre nuove informazioni da serie di anelli legnosi. Queste prime analisi dimostrano la possibilità di ricostruire la precipitazione nevosa sulle Alpi e di adottare dati anatomici come sostituti di misure densitometriche o come validi strumenti diagnostici per un’analisi retrospettiva della salute degli alberi. Queste nuove informazioni possono essere di beneficio per comprendere il futuro status delle nostre foreste.