Resistenza alla siccità e tratti funzionali radicali nelle prime fasi di vita delle piante alpine

Alpine ecosystems are experiencing significant changes because of climate change, including rising temperatures and shift in precipitation regimes. Water availability represents one of the main environmental factors influencing plant growth, development, and survival. The ability to respond to drought stress varies considerably both among species and life stages and is determined by a range of physiological and morphological adaptations that allow plants to tolerate periods of water scarcity. This thesis aims to evaluate drought resistance during the early life stages of 13 subalpine species occurring in the Northern Italian Apennines. Differences in drought resistance and survival among species was conducted under controlled laboratory conditions, where seedlings were subjected to a progressive drought and scored for wilting stage until death. Time to death was used as a measure of drought resistance. Furthermore, to evaluate the potential relationship between drought resistance and root system, root traits were measured on seedlings grown under germination pouches. This system enable non-destructive observation of root development during plant growth, allowing the subsequent quantification of key morphological root traits through image analysis. The results revealed significant differences in drought resistance across both species and functional groups. In particular, graminoids exhibited greater drought resistance than forbs, suggesting contrasting strategies for coping with limited water availability. The analysis of root system traits further revealed a positive association between drought resistance and total root length. This result suggests that a more developed root system may represent a functional advantage, allowing plants to explore a larger soil volume and maintain better access to water resources during drought periods. Overall, this study suggests that root traits measured at the seedling stage are a promising predictor of drought resistance, and that differences between graminoids and forbs contribute to shaping the responses of alpine plants to increasing water stress.

Gli ecosistemi alpini stanno affrontando cambiamenti significativi a causa dei cambiamenti climatici, tra cui l'aumento delle temperature e le alterazioni nei regimi di precipitazione. La disponibilità idrica rappresenta uno dei principali fattori ambientali che influenzano la crescita, lo sviluppo e la sopravvivenza delle piante. La capacità di rispondere allo stress da siccità varia notevolmente tra le specie e tra le diverse fasi vitali, ed è determinata da una serie di adattamenti fisiologici e morfologici che consentono alle piante di tollerare periodi di scarsità d'acqua. Questa tesi si propone di valutare la resistenza alla siccità durante le prime fasi vitali di 13 specie subalpine presenti sulle cime dell'Appennino settentrionale italiano. A tal fine, è stato condotto un esperimento in condizioni controllate nel quale le giovani piantine sono state sottoposte a siccità progressiva e monitorate fino alla morte, utilizzando il tempo di comparsa dell’appassimento e il tempo di morte come metriche di resistenza alla siccità. Inoltre, questa tesi si è posta l’obiettivo di valutare se la resistenza alla siccità possa essere correlata alle caratteristiche morfologiche dell'apparato radicale, attraverso la misurazione alcuni tratti radicali su piantine coltivate in appositi sacchetti trasparenti. Questo sistema consente l'osservazione non distruttiva dello sviluppo radicale durante la crescita della pianta, permettendo la successiva quantificazione dei principali tratti morfologici radicali tramite analisi d'immagine. I risultati ottenuti hanno rivelato una differenza significativa nella resistenza alla siccità tra le specie testate e tra i gruppi funzionali. In particolare, le graminacee hanno mostrato una maggiore resistenza in condizioni di siccità rispetto alle specie erbacee non graminoidi, evidenziando diverse strategie in risposta alla limitata disponibilità idrica. L'analisi dei tratti dell'apparato radicale ha inoltre rivelato un'associazione positiva tra la resistenza alla siccità e la lunghezza radicale totale. Questo risultato suggerisce che un apparato radicale maggiormente sviluppato possa rappresentare un vantaggio funzionale, consentendo alle piante di esplorare un volume di suolo maggiore e di mantenere un migliore accesso alle risorse idriche durante i periodi di siccità. Nel complesso, questo studio suggerisce che i tratti radicali misurati allo stadio di germoglio siano un promettente indicatore della resistenza alla siccità, e che le differenze tra graminacee e altre specie erbacee contribuiscano a definire le risposte delle piante alpine alla crescente scarsità idrica estiva.