Vinicio Carraro

Hydraulic constraints limit height growth in trees at high altitude

• Low temperatures limit the fixation of photosynthates and xylogenesis. Here, we hypothesized that reduced longitudinal growth in trees at high altitude is related to the lower hydraulic efficiency of the transport system. • Apical buds of Norway spruce (Picea abies) trees at high and low elevation were heated during 2006 and 2007. At the end of the experiment, trees were felled. Longitudinal increments and tracheid lumen areas were measured along the stem. Apical hydraulic conductivity (k) was estimated from anatomical data. • Before heating, high-altitude trees showed fewer (P = 0.002) and smaller (P = 0.008) apical conduits, and therefore reduced k (P = 0.016) and stem elongation (P < 0.0001), in comparison with trees at low elevation. After 2 yr of heating, k increased at both high (P = 0.014) and low (P = 0.047) elevation. Only high-altitude trees showed increased stem elongation, which reached the same magnitude as that of controls at low elevation (P = 0.735). Heating around the apical shoots did not appear to induce significant changes in conduit dimension along the rest of the stem. • The total number and size of xylem elements at the stem apex are strongly constrained by low temperatures. Trees at high altitude are therefore prevented from building up an efficient transport system, and their reduced longitudinal growth reflects strong hydraulic limitations.

Effetti della temperatura e del fotoperiodo sulla xilogenesi al limite superiore del bosco

Tempi e dinamiche della xilogenesi in ecosistemi forestali di ambienti freddi sono aspetti fondamentali per la comprensione dei cambiamenti climatici perche rappresentano la finestra temporale nella quale i fattori ambientali influenzano direttamente l’accrescimento. La fenologia cambiale e la differenziazione cellulare dello xilema sono state monitorate fra il 1996 ed il 2004 in larice, cembro e abete rosso al limite superiore del bosco nelle Alpi orientali mediante l’uso di dendrometri automatici ed analisi cellulari. La divisione cellulare nel cambio inizia a maggio e si protrae fino ad agosto mentre la differenziazione delle tracheidi si conclude ad ottobre. Fra le specie, sono state osservate simili dinamiche di formazione del legno ed una concentrazione della produzione cellulare nella prima parte della stagione vegetativa con una sincronizzazione dell’attivita cambiale con il fotoperiodo ed una culminazione della produzione legnosa al solstizio d’estate. Le soglie di temperatura necessarie per il mantenimento della xilogenesi variano fra 5.6 e 8.5°C dimostrando cosi l’esistenza di specifici limiti termici nella produzione cellulare in ambienti freddi. Questi studi rappresentano il primo tentativo di associare l’accrescimento con i fattori ambientali in zone di limite superiore del bosco sia a livello annuale sia intra-annuale per avere una comprensione globale del fenomeno della crescita radiale delle piante.