Relative conduttanza stomatica a Leaf tratti funzionali

L'obiettivo generale di questa procedura è mettere in relazione le proprietà ecofisiologiche con quelle morfologiche delle foglie per comprendere meglio il funzionamento degli ecosistemi in comunità vegetali diverse. Questo viene raggiunto innanzitutto misurando la conduttanza stomatica in rilievi effettuati durante l'arco della giornata, per poi estrarre i parametri rilevanti che descrivono il controllo stomatico nelle diverse specie. Il secondo passaggio consiste nel misurare le dimensioni e la densità degli stomati mediante l'utilizzo di un microscopio.

Successivamente, vengono valutate le caratteristiche delle nervature fogliari. L'ultimo passaggio consiste nell'associare le caratteristiche morfologiche e anatomiche alle proprietà ecofisiologiche delle specie vegetali. Questo consente una comprensione meccanicistica più approfondita delle foglie delle piante, come illustrato in questo esempio relativo alla chiusura stomatica quando l'aria diventa più secca per diverse specie con caratteristiche fogliari differenti.

L'idea generale del nostro studio è utilizzare tratti fogliari facilmente misurabili come proxy per funzioni vegetali chiave che richiederebbero un notevole sforzo se misurate direttamente. L'obiettivo principale di questo protocollo è collegare diversi tratti fogliari valutati a una certa regolazione, aspetto fondamentale nella strategia della pianta per bilanciare l'uso dell'acqua e la crescita. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nel campo della ricerca sulla biodiversità funzionale, in particolare su come i processi ecofisiologici di specie diverse in una comunità arborea ricca di specie contribuiscano al funzionamento dell'ecosistema. Selezionare foglie di diverse specie e individui seguendo uno schema riproducibile.

Ad esempio, scegliere foglie che abbiano la stessa altezza, esposizione identica, stessa posizione all'interno della pianta, se possibile, provenienti solo dallo stesso nodo e solo da una singola categoria, come foglie esposte al sole o all'ombra. Misurare soltanto foglie in condizioni sane e completamente sviluppate. Contrassegnare le foglie sugli individui per assicurarsi che le misurazioni ripetute vengano effettuate sulla stessa foglia.

Utilizzando un parametro di stato stazionario, prepararsi a effettuare misurazioni della conduttanza stomatica soltanto sulla superficie della foglia, evitando la nervatura centrale e le vene fogliari più marcate. Iniziare le misurazioni nelle prime ore del mattino, prima dell'alba. Effettuare da cinque a dieci misurazioni ripetute finché i valori di conduttanza stomatica non mostrano un chiaro calo a mezzogiorno.

Un ciclo giornaliero di misurazioni fornirà dati accurati per analizzare le relazioni tra deficit di pressione di vapore e conduttanza fogliare. A ogni misurazione della conduttanza, registrare temperatura e umidità relativa, preferibilmente mediante data logger portatili per misurare direttamente le condizioni in prossimità della stessa foglia. Utilizzare la formula di August Roche Magnus per calcolare il deficit di pressione di vapore.

Ora, tracciare in grafico i dati di conduttanza stomatica in funzione del deficit di pressione di vapore, suddivisi per specie. Combinare tutti i corsi giornalieri delle singole foglie in un'unica analisi per specie. Estrarre il valore massimo osservato dai dati di conduttanza stomatica cercando il valore massimo per calibrare il modello.

Per garantire la comparabilità tra specie, dividere i valori osservati per il valore massimo registrato per ciascuna specie. Per ogni specie, eseguire una regressione tra i logaritmi della conduttanza stomatica e il deficit di pressione di vapore, inclusa la componente quadratica del deficit di pressione di vapore, utilizzando un modello lineare generalizzato con distribuzione degli errori binomiale.

Successivamente, estrarre il parametro di regolazione dello stomata per ogni specie calcolando i valori assoluti della conduttanza stomatica massima modellata, o GS max. Per fare ciò, calcolare il deficit di pressione di vapore alla conduttanza stomatica massima ponendo la derivata prima di questa curva uguale a zero, il che fornisce un valore di A VPD GS max fit pari a meno B fratto due. Inserire VPD GS max fit nella formula della curva ed elevarla all'esponente E per ottenere max fit.

Calcolare la media di tutte le misurazioni della conduttanza per specie al fine di ottenere valori relativi dal modello scalato. Estrarre i valori di conduttanza della nooma e deficit di pressione di vapore per i seguenti due punti: i valori di conduttanza stomatica e deficit di pressione di vapore al massimo del modello e il deficit di pressione di vapore al secondo punto di flesso della curva. Moltiplicare questi valori per GS max per ottenere i valori assoluti di conduttanza stomatica.

Per questi punti, prelevare campioni preferibilmente esattamente dalle stesse foglie utilizzate per le misurazioni della conduttanza stomatica. Se ciò non è possibile, applicare la stessa procedura di selezione adottata per scegliere le foglie per le misurazioni della conduttanza stomatica, preferibilmente sugli stessi individui.

Se i campioni non possono essere processati immediatamente, conservarli in alcol al 70%. Applicare uno strato sottile di smalto incolore a rapida essiccazione su un campione fresco. Dopo che lo smalto si è asciugato, staccare delicatamente l'impronta dalla foglia e procedere con l'analisi microscopica.

Come per un normale campione di foglia, collegare una fotocamera a un microscopio ottico in grado di fornire ingrandimenti compresi tra 40 e 400 volte, dopo aver connesso la fotocamera al microscopio. Correlare le immagini acquisite all'ingrandimento ottico e alla risoluzione dell'immagine utilizzando una scala, con l'ausilio di un software open source per l'elaborazione di immagini come ImageJ. Analizzare tali immagini. Disegnare una forma con lo strumento forma presente nel software di analisi dell'immagine, selezionando un'area priva di sporco, impronte digitali, danni o vene fogliari di grandi dimensioni.

Contare gli stomi S in quest'area e in almeno 50.000 micron quadrati per campione. Misurare la lunghezza delle cellule guardiane stomatali S e la lunghezza scarsa. Calcolare il numero di S per millimetro quadrato per sbiancare le foglie.

Lasciarli almeno 72 ore in una soluzione al 50% di decolorante, riscaldando la soluzione fino a 30 gradi Celsius. Risciacquare le foglie più volte in acqua successivamente. Adattare il processo di sbiancamento alla specie specifica in base alle caratteristiche delle foglie per colorarle.

Posizionarli in etanolo al 99% e colorarli per due-trenta minuti in una soluzione di safranina all'1%. Dopo la colorazione, risciacquare le foglie più volte in acqua. Se le foglie sono troppo intensamente colorate, prevedere un tempo aggiuntivo.

Un etanolo o un decolorante possono aiutare ad analizzare i campioni. Scansionare le foglie con uno scanner a retroilluminazione a una risoluzione di circa 1.200 punti per pollice. Correlare le scansioni effettuate alla risoluzione dell'immagine con l'aiuto di una scala, in modo da garantire che la lunghezza in pixel possa essere ricondotta a misure di lunghezza assolute della foglia scansionata.

Misurare la circonferenza, la lunghezza e la larghezza delle foglie. Calcolare diversi indici, come il rapporto tra lunghezza e larghezza o il rapporto tra circonferenza e area. Quindi ritagliare un rettangolo di uno per un centimetro dal centro dell'immagine.

Misurare il diametro delle venature del primo e del secondo ordine. Misurare la lunghezza di tutte le venature del primo ordine. In questo quadrante, vengono mostrati i grafici del modello adattato ai dati di conduttanza stomatica in funzione della deficitanza di pressione di vapore per tutte le specie.

Le linee di diverso colore rappresentano ciascun tipo di fogliame, con le linee nere che indicano le specie sempreverdi e le linee rosse che indicano le specie decidue. L'analisi dei collegamenti tra i modelli di regolazione della conduttanza dello stoat e le caratteristiche fogliari rivela che il deficit di pressione di vapore nel punto di flesso diminuisce con la densità di s soad e con l'indice stoat, e aumenta con il contenuto fogliare di carbonio. Al contrario, nessun parametro della conduttanza somatica ha mostrato una relazione chiara con l'abitudine fogliare.

L'elevata variabilità tra i due gruppi di abitudine fogliare mostra che esistono diversi meccanismi regolatori sia all'interno del gruppo delle abitudini fogliari sempreverdi che di quelle assidue. Quando si applica questa procedura, è importante adattare i dettagli dei trattamenti alle specifiche proprietà delle foglie. Poiché le caratteristiche fogliari mostrano una grande variabilità tra le specie, seguendo questa procedura, le nostre caratteristiche morfologiche fogliari possono essere collegate anche ad altre caratteristiche ecofisiologiche come xim.

La sensibilità alla cavitazione o la specifica connettività idraulica, ancora una volta, aiutano a comprendere le risposte pianificate alla siccità. Speriamo che il nostro video possa incoraggiare l'uso di caratteristiche morfologiche delle foglie e la ricerca sulla biodiversità funzionale con l'obiettivo di prevedere il funzionamento degli ecosistemi a partire da caratteristiche facilmente misurabili.