Effetti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi alpini

Responsabile: Prof. Michele Carbognani

Team: Prof. Alessandro Petraglia, Dr. Andrea Vannini, Dr.ssa Elisa Beninato, Dr.ssa T’ai GW Forte

Stato: In svolgimento (2024-presente)

Linea di ricerca 1: Risposte funzionali di licheni di alta quota ai cambiamenti climatici

Linea di ricerca 2: Diversità di piante vascolari, briofite e licheni in ambienti di alta quota lungo gradienti ambientali

Framework

I cambiamenti climatici sono al centro del dibattito pubblico e scientifico. Ad oggi, sono sempre più urgenti nuove ricerche per comprendere se e come gli organismi viventi si adatteranno alle nuove condizioni che si stanno già prefigurando, condizioni climatiche caratterizzate in particolare da temperature più alte e regimi idrici alterati.

Il progetto ACCLIMATE, ideato e realizzato in collaborazione con ricercatori dell'Università di Genova e dell'Università di Firenze, si pone come obiettivo lo studio delle capacità di acclimatazione ai cambiamenti climatici dei licheni di alta quota, organismi fortemente dipendenti dall’atmosfera a causa delle peculiarità morfologiche che li caratterizzano (assenza di radici e cuticola). L’elevata sensibilità alle variazioni della disponibilità idrica e della temperatura rende i licheni dei potenziali indicatori dei cambiamenti ambientali, in grado di segnalare anticipatamente variazioni all’interno dell’ecosistema in cui vivono.

Obiettivi

Il progetto ACCLIMATE ha lo scopo di verificare se e quali differenze nelle risposte di acclimatamento dei licheni verranno osservate in condizioni climatiche più secche e calde. In particolare, l’indagine si focalizzerà sulle misure di tratti ecofisiologici associati alla disponibilità di luce ed acqua, ovvero l’efficienza fotosintetica, la temperatura e umidità del tallo.

Nell’ambito del progetto saranno condotti esperimenti di manipolazione climatica in situ e rilievi di vegetazione lungo gradienti ambientali naturali, con l’obiettivo di: 1) Determinare le risposte di diverse specie di licheni a precipitazioni ridotte e/o temperature più elevate; 2) Testare nuove tecniche per misurare parametri ecofisiologici legati alla capacità di acclimatazione dei licheni; 3) Indagare le variazioni della diversità e della co-occorrenza delle specie lungo gradienti naturali di precipitazione e temperatura; e 4) Sviluppare modelli predittivi sui possibili spostamenti altitudinali delle specie degli ambienti alpini, includendo le informazioni sulle capacità di acclimatazione delle specie.

Attività

La partecipazione al progetto comporterà lo svolgimento delle seguenti attività: 1) Set-up dell’esperimento in campo (solo per la Linea di ricerca 1); 2) Raccolta dati (parametri ecofisiologici dei licheni nell’ esperimento di manipolazione o rilievi di vegetazione lungo gradienti naturali considerando specie vascolari, briofite e licheni); 3) Identificazione delle specie in laboratorio (solo per la Linea di ricerca 2); e 4) Analisi dei dati raccolti.

L’attività di campo sarà effettuata nei mesi estivi, tra giugno e settembre, nei seguenti siti: 1) Linea di ricerca 1: nella Valle del Gavia (2700 m; Alpi Retiche, Italia); 2) Linea di ricerca 2: in diversi siti a diverse quote all’interno delle Alpi Retiche italiane.

A chi è rivolto

Le tematiche sono idonee per tesi/tirocini di studenti di biologia o discipline affini con l’interesse a sviluppare competenze nell’ambito dello studio dei licheni e della diversità vegetale.

Contatti

Per fare richiesta di partecipazione, mandare una mail a Michele Carbognani (michele.carbognani@unipr.it) con un breve messaggio sull’interesse verso la linea di ricerca selezionata. Sarete in seguito contatti per un colloquio informale.

Responsabile: Prof. Michele Carbognani

Team: Prof. Alessandro Petraglia, Dr. Giorgio Chiari, Dr.ssa T’ai GW Forte

Stato: In svolgimento (2024-presente)

Linea di ricerca 1: Effetti dei cambiamenti climatici sui flussi di CO₂ in una prateria alpina: il ruolo della tempistica e della durata degli eventi estremi

Linea di ricerca 2: Effetti della siccità sui tratti funzionali delle specie vegetali in una prateria alpina

Framework

La frequenza e l’intensità degli eventi meteorologici estremi (e.g. ondate di calore, siccità, inondazioni) stanno aumentando sempre più negli ultimi decenni come conseguenza dell’attuale crisi climatica. Tuttavia, i loro impatti sugli ecosistemi non sono costanti, dipendendo non solo dalla tipologia di ecosistemi colpiti, ma anche dalla durata degli eventi estremi e dal periodo in cui si verificano. In particolare, l’assenza di precipitazioni e la conseguente ridotta disponibilità idrica per le piante possono causare diversi tipi di effetti sulla vegetazione, a seconda del periodo in cui si manifestano (drought timing), probabilmente producendo alterazioni maggiori quanto la siccità si verifica durante il periodo di massimo sviluppo vegetativo.

Obiettivi

Il progetto RE-SHAPE UP, ideato e realizzato in collaborazione con ricercatori dell'Università di Udine, si pone come obiettivo lo studio degli effetti del drought timing e della durata di eventi di siccità sulla funzionalità e sui processi ecosistemici di due praterie alpine rispettivamente tipiche substrati silicei e carbonatici. La ricerca si svilupperà seguendo un approccio di upscaling, conducendo analisi a livello di specie, comunità ed ecosistema, con l’obiettivo di comprendere i meccanismi che guidano le risposte alla crisi climatica delle diverse unità che compongono il paesaggio alpino.

Nell’ambito del progetto saranno condotti esperimenti di manipolazione climatica in situ, con l’obiettivo di: 1) Determinare gli effetti di eventi climatici estremi sulla funzionalità delle specie vegetali; 2) Identificare le soglie microclimatiche in grado di innescare risposte non lineari in alcuni processi ecosistemici fondamentali, ovvero assorbimento ed emissione di CO2 e produzione di biomassa; 3) Quantificare il livello di resistenza, recupero e resilienza delle specie vegetali e delle funzioni ecosistemiche nei diversi periodi di siccità; e 4) Condurre un upscaling tramite remote sensing delle risposte osservate su scala locale e applicarle all’intera catena alpina.

Attività

La partecipazione al progetto comporterà lo svolgimento delle seguenti attività: 1) Set-up dell’esperimento in campo; 2) Raccolta dati (flussi di CO2 per la Linea di ricerca 1; tratti funzionali per la Linea di ricerca 2); 3) Attività di laboratorio con elaborazione dei campioni raccolti in campo; e 4) Analisi dei dati raccolti.

L’attività di campo sarà effettuata nei mesi estivi, tra giugno e settembre. Il sito gestito dall’unità di ricerca dell’Università di Parma è situato a 2700 m slm, nella Valle del Gavia (Alpi Retiche, Italia).

A chi è rivolto

Le tematiche di questo progetto sono idonee per tesi/tirocini di studenti di ecologia o discipline affini interessati a sviluppare competenze nell’ambito dello studio della vegetazione alpina e/o relazioni piante-ambiente.

Contatti

Per fare richiesta di partecipazione, mandare una mail a Michele Carbognani (michele.carbognani@unipr.it) con un breve messaggio sull’interesse verso la linea di ricerca selezionata. Sarete in seguito contatti per un colloquio informale.

Responsabile: Prof. Alessandro Petraglia, Prof. Michele Carbognani

Team: Dr. Andrea Vannini, Dr. Giorgio Chiari, Dr.ssa T’ai GW Forte

Stato: In svolgimento (2018-presente)

Framework

L’aumento delle concentrazioni di gas serra in atmosfera rispetto all’epoca pre-industriale sta determinando rapidi cambiamenti del clima a livello globale, caratterizzati principalmente dall’aumento delle temperature, dalla variazioni nei pattern delle precipitazioni e dall’incremento della durata e della frequenza degli eventi climatici estremi (ondate di calore, siccità e alluvioni). Gli ecosistemi di alta quota sono particolarmente sensibili al riscaldamento globale, e la ricerca scientifica ha cominciato a dimostrare effetti che spaziano dall’anticipo della fioritura (con conseguente alterazione delle interazioni biotiche) alla progressiva contrazione dei microhabitat caratterizzati da numerose specie che sopravvivono solo in questi ambienti estremi. La progressiva riduzione delle precipitazioni, già sperimentata e prevista in numerose aree del mondo, avrà ulteriori importanti conseguenze su questi ecosistemi influenzando radicalmente la sopravvivenza delle specie vegetali e, di conseguenza, il funzionamento degli ecosistemi.

Alla luce di questi scenari aumenta la necessità di comprendere come risponderanno gli ecosistemi di alta quota alle nuove condizioni climatiche e identificare i meccanismi alla base del motivo per cui alcuni ecosistemi rispondono più di altri ai cambiamenti climatici, in modo da poter così proiettare gli impatti della siccità su scala regionale, continentale e globale.

Obiettivi

La ricerca condotta dal gruppo di Geobotanica ed Ecologia vegetale dell'Università di Parma si pone come obiettivo lo studio degli effetti dell’aumento della temperatura e della riduzione delle precipitazioni sulla funzionalità e sui processi ecosistemici delle praterie alpine più diffuse sulle Alpi. . Al fine di individuare il grado di sensibilità di tali sistemi e i meccanismi alla base delle risposte degli ambienti alpini rispetto all’aumento della magnitudine e della frequenza di eventi climatici estremi, sono stati indagati gli effetti a tre differenti scale di organizzazione biologica: individuo, comunità ed ecosistema. Parte delle attività si inseriscono all’interno del network internazionale Drought-Net, che coinvolge ricercatori di tutto il mondo che indagano per comprendere le possibili conseguenze dell’aridità sui sistemi terrestri diretto.

Nell’ambito del progetto, iniziato nel 2017, vengono condotti annualmente, nel periodo estivo, degli esperimenti di manipolazione climatica in situ. I principali obiettivi della ricerca sono: 1) Determinare gli effetti del riscaldamento e della siccità sulla funzionalità delle singole specie vegetali attraverso la misurazione dei tratti funzionali; 2) Valutare le risposte a livello di comunità tramite la raccolta di dati di ricchezza floristica e abbondanza delle singole specie presenti nelle aree monitorate; 3) Identificare la risposta ecosistemica alle manipolazioni climatiche, monitorando la produzione primaria netta sul breve e lungo termine; 4) misurare gli effetti dei cambiamenti climatici sui flussi di CO₂.

Attività

La partecipazione al progetto comporterà lo svolgimento delle seguenti attività: 1) Set-up dell’esperimento in campo, con montaggio di infrastrutture (Open Top Chambers, OTCs; tettoie) e strumenti per le misurazioni microclimatiche; 2) Raccolta dati (tratti funzionali, biodiversità, produzione primaria, flussi di CO₂); 3) Attività di laboratorio con elaborazione dei campioni raccolti in campo; e 4) Analisi dei dati raccolti.

L’attività di campo sarà effettuata nei mesi estivi, tra giugno e settembre. Il sito sperimentale è situato a 2700 m slm, nella Valle del Gavia (Alpi Retiche, Italia), all'interno del Parco Nazionale dello Stelvio.

A chi è rivolto

Le tematiche di questo progetto sono idonee per tesi/tirocini di studenti di Scienze della Natura e dell'Ambiente, Biologia, Ecologia o discipline affini interessati a sviluppare competenze nell’ambito dello studio della vegetazione alpina, delle relazioni delle piante con l’ambiente e degli effetti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi.

Contatti

Per fare domanda di partecipazione mandare una mail ad Alessandro Petraglia (alessandro.petraglia@unipr.it) con un breve messaggio sull’interesse verso la linea di ricerca selezionata. Sarete in seguito contatti per un colloquio informale.

Responsabile: Prof. Alessandro Petraglia, Prof. Michele Carbognani

Team: Dr. Giorgio Chiari, Dr.ssa T’ai GW Forte

Stato: In svolgimento (2008/2012-presente)

Linea di ricerca 1: Effetti del riscaldamento estivo dulle comunità alpine di valletta nivale

Linea di ricerca 2: Effetti del riscaldamento estivo e dell'anticipo della fusione della neve sulle vallette nivali alpine.

Framework

La distribuzione delle specie vegetali nella fascia alpina è principalmente guidata dal microclima. In particolare, le temperature dell’aria e del suolo, in stretta associazione con la durata della copertura nevosa, la disponibilità idrica e la morfologia superficiale, costituiscono i driver principali che organizzano spazialmente la biodiversità vegetale dando luogo alle peculiari comunità vegetali che vivono in questi ambienti, controllando il pattern del mosaico vegetazionale.

Il recente riscaldamento globale antropogenico e l’alterazione delle precipitazioni nevose che hanno caratterizzato gli ultimi decenni stanno alterando molti dei processi chiave alla base del funzionamento degli ecosistemi alpini, dai cicli biogeochimici alle interazioni biotiche (microbiota del suolo-flora-fauna). In particolare, l’anticipo della fusione della neve, conseguente al ridotto spessore del manto nevoso e all’aumento delle temperature primaverili, sta determinando notevoli alterazioni nella composizione floristica delle comunità di valletta nivale, caratterizzate da una flora altamente specializzata in grado di svilupparsi in ambienti con una lunga permanenza della copertura nevosa e una stagione vegetativa molto breve. 

Alla luce dei correnti e futuri scenari climatici, in cui le temperature continueranno ad incrementare e le precipitazioni invernali a diminuire in molte regioni montuose del mondo, diventa pertanto necessario comprendere come evolveranno le comunità di valletta nivale, identificando i meccanismi alla base di tali cambiamenti.

Obiettivi

La ricerca condotta dal gruppo di Geobotanica ed Ecologia vegetale dell'Università di Parma si pone come obiettivo lo studio degli effetti a lungo termine dell’aumento della temperatura singolarmente (Linea di ricerca 1) o associato all’anticipo della fusione della neve (Linea di ricerca 2) sulla diversità e produzione primaria di comunità vegetali tipiche di valletta nivale. In particolare, lo studio è incentrato su due comunità diffuse sull’arco alpino: la prima dominata dal muschio Polytrichastrum sexangulare (Brid.) G.L. e la seconda dominata dal salice nano,Salix herbacea L. Le attività si inseriscono all’interno della rete internazionale ITEX (International Tundra EXperiment), network di ricerca che studia le risposte degli ecosistemi di tundra artico-alpina al riscaldamento globale.

A partire dal 2008 (Linea di ricerca 1) e dal 2012 (Linea di ricerca 2), vengono condotti annualmente, nel periodo estivo, degli esperimenti di manipolazione climatica in situ. Il principale obiettivo della ricerca è la determinazione degli effetti del riscaldamento (e dell’anticipo della fusione della neve) sulle singole specie vegetali e sulle comunità tramite la raccolta di dati di ricchezza floristica e abbondanza all’interno di plot permanenti.

Attività

La partecipazione al progetto comporterà lo svolgimento delle seguenti attività: 1) Set-up dell’esperimento in campo, con montaggio di strumenti per la rilevazione delle variabili microclimatiche, spalatura della neve nel mese di giugno e montaggio delle Open Top Chambers (OTCs); 2) Raccolta dati (biodiversità, produzione primaria); e 3) Analisi dei dati raccolti.

L’attività di campo sarà effettuata nei mesi estivi, tra giugno e settembre. Il sito sperimentale è situato a circa 2700 m slm, nella Valle del Gavia (Alpi Retiche, Italia), all’interno del Parco Nazionale dello Stelvio.

A chi è rivolto

Le tematiche di questo progetto sono idonee per tesi/tirocini di studenti di Scienze della Natura e dell’Ambiente, Biologia, Ecologia o discipline affini interessati a sviluppare competenze nell’ambito dello studio della vegetazione alpina, delle relazioni delle piante con l’ambiente e degli effetti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi.

Contatti

Per fare domanda di partecipazione, mandare una mail a Alessandro Petraglia (alessandro.petraglia@unipr.it) con un breve messaggio sull’interesse verso la linea di ricerca selezionata. Sarete in seguito contatti per un colloquio informale.