Dendrocronologia: come il legno racconta la storia passata e futura

Le piante svolgono un ruolo fondamentale sul nostro pianeta, esse sono le principali protagoniste dei nostri ecosistemi. Sono fonte di ossigeno, di cibo, e di riparo per molti organismi animali, e le loro funzioni non si limitano a ciò.

A partire dal secolo scorso, è stato sviluppato un metodo che è possibile applicare in maniera abbastanza versatile per studiare la nostra storia, quella del nostro clima e anche della nostra arte: la dendrocronologia.

Questo metodo sfrutta quelle che sono chiamate cerchie annuali (o anelli) degli alberi legnosi per analizzare il loro accrescimento nel corso della loro vita, e risalire alle condizioni climatiche che si sono presentate e nel quale questi alberi sono cresciuti. Ma come funziona queto tipo di analisi, e dove è possibile applicarla?

Come funziona l’accrescimento degli alberi, e cosa sono le cerchie annuali

Bisogna sapere che le piante hanno due tipi di crescita:

- la crescita primaria, è presente in tutti i tipi di piante, ed è quella che permette l’allungamento degli organi delle piante quali fusto e radici; è mediata dai tessuti meristematici primari, che sono un gruppo di cellule la cui funzione è la determinazione della crescita indefinita e la produzione dei diversi tessuti delle piante; queste cellule sono specializzate per la divisione cellulare e successiva differenziazione in tessuti specializzati.

- la crescita secondaria, presente nelle piante legnose, determina la loro crescita in spessore. Essa è determinata dal meristema secondario, che ha da due tipi di tessuti: il cambio cribo-vascolare (interno), ed il cambio subero-fellodermico(esterno). Il cambio cribo-vascolare produce due tipi di tessuti vascolari: xilema(o legno) e floema (o libro), il primo serve per il trasporto di acqua e nutrienti dalle radici agli altri organi, il secondo serve al trasporto interno della pianta, di zuccheri o altri composti.

Le cerchie annuali, di cui si parla in questo articolo, sono formate proprio grazie all’attività del cambio cribo-vascolare. Questo è attivo nel periodo primaverile-estivo, per poi entrare in quiescenza in inverno, quando l’intera pianta entra in riposo.

C’è differenza tra cellule prodotte dal cambio in primavera e quelle prodotte in estate; in primavera, siccome le foglie giovani hanno una cuticola molto sottile, hanno un’elevata traspirazione e perdono rapidamente acqua, e questo comporta la necessità di un trasporto maggiore, per questo il primo legno che si forma, il legno precoce, ha un’elevata percentuale di vasi ampi; in estate invece, la traspirazione si riduce e si forma il legno tardivo, che ha vasi più stretti.

Quando arriva l’inverno la pianta entra in riposo, e in questa fase le ultime cellule prodotte si differenziano in fibre, inspessendo la parete, questa differenza citologica tra legno estivo e primaverile risulta poi ben visibile ad occhio nudo, mostrando quindi le cerchie annuali. Cerchie interne sono quelle più vecchie, mentre quelle esterne sono di più recente formazione, e contandole si può risalire quindi all’età dell’albero.

Da dove nasce la dendrocronologia
Questo metodo di analisi è stato messo a punto da Andrew Ellicot Douglass, nei primi anni del 900, ma a notare le peculiarità delle cerchie annuali fu già Leonardo da Vinci nel 400.

La quantità di legno prodotta è strettamente dipendente dalle condizioni climatiche; condizioni ambientali sfavorevoli comportano un minore sviluppo dei vasi, e di conseguenza cerchie annuali più sottili rispetto a quelle che si formerebbero in condizioni ottimali (un solo strato di cellule a fronte di 50-100 strati di cellule nuove).

Con l’analisi delle variazioni dello spessore delle cerchie annuali si può risalire quindi alle variazioni climatiche accadute nel corso della vita di un albero, e questa analisi può essere estesa a tempi precedenti la nascita degli alberi ancora in vita oggi.

La dendrocronologia può essere applicata in diversi ambiti come l’archeologia.

Molti siti archeologici presentano costruzioni, come case, navi ecc. costruiti con grandi travi di legno; andando ad analizzare le cerchie esterne del legno di queste travi, possono avere una struttura sovrapponibile a quella delle cerchie interne di alberi molto vecchi ancora in vita; di conseguenza, risalendo all’età di questa porzione di cerchie nell’albero ancora in vita, è possibile capire l’epoca in cui quella trave è stata prodotta, e quindi in cui quell’artefatto archeologico è stato costruito.

Questa tecnica di analisi permette quindi di datare insediamenti di popolazioni antiche, costruzioni di strutture in legno, ma anche valutare le condizioni climatiche che si sono verificate in quelle date epoche storiche, ciò è anche chiamato dendroclimatologia.

Come detto in precedenza, attraverso l’analisi delle cerchie di ogni albero si può risalire alle condizioni climatiche nell’anno relativo a ciascuna cerchia; tuttavia, lo spessore di ognuna dipende da diversi fattori, anche non climatici: specie, età della pianta, suolo, altitudine ed esposizione possono per esempio influenzarne la crescita. L’analisi delle condizioni climatiche ha però anche delle limitazioni temporali, analisi che vanno oltre i 1000 anni indietro possono risultare poco precise.

Con la dendroclimatologia si possono inoltre ricavare informazioni utili circa gli effetti futuri del cambiamento climatico.

Infine, è possibile applicarla alla dendrologia, che si avvale di questa tecnica per la conservazione e la gestione dei sistemi forestali.

Metodologia
L’analisi parte da prelievi, fatti attraverso carotaggi, su alberi viventi oppure appena abbattuti; le cerchie ed il loro spessore vengono prima misurati attraverso strumenti ad alta precisione, i dendrocronografi, e poi i valori vengono riportati in grafico, sviluppando la curva dendrocronometrica, che ha il tempo sull’asse delle x e lo spessore sull’asse delle y.

Attraverso una stessa misurazione su campioni di legno via via sempre più antichi, si ottengono altre curve, che vengono accostate a quelle di campioni più recenti, in modo da ottenere una curva media relativa ad una specie in una determinata aera geografica (questo è un aspetto importante nella costruzione delle curve), questa tecnica si chiama cross-datinge le curve medie sono più comunemente chiamate curve standard. Esiste per esempio una curva riferita al genere Quercusche arriva fino a 10000 anni indietro ed è relativa all’Europa del Nord.

Conclusioni
Il mondo vegetale ricopre un ruolo importante per l’uomo ed il mondo animale; abbiamo visto come gli alberi possano raccontare la nostra storia e la storia di questo mondo, ma cosa molto importante, è possibile, attraverso studi dendrocronologici, capire cosa ci aspetta in futuro. Infatti, sono in corso molti studi che analizzano gli effetti attuali dei cambiamenti climatici e quelli futuri; tra questi la dendrocronologia è uno strumento per l’analisi degli effetti delle variazioni del clima in determinate aree del nostro pianeta.

Davide Giordano

Fonti

• Cazzolla Gatti R, Callaghan T, Velichevskaya A, Dudko A, Fabbio L, Battipaglia G, et al. Accelerating upward treeline shift in the Altai Mountains under last-century climate change. Scientific Reports 2019;9.
• Coulthard BL, Smith DJ. DENDROCHRONOLOGY. Encyclopedia of Quaternary Science 2013:453–8.
• Hughes MK. Dendrochronology in climatology – the state of the art. Dendrochronologia 2002:20:95–116.
• Mason MG. Dendrochronology: What Tree Rings Tell Us About Past and Present | EnvironmentalScience.org.
• Mauseth JD. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. Idelson-Gnocchi. 2014.
• www.funghiitaliani.it/botanica/morfologia2_fusto.html