Climatic information in tree-ring width and vessel features of Quercus ilex L.

Abstract

A azinheira (Quercus ilex L.), uma árvore com poros difusos a semianelares, é uma espécie longeva largamente distribuída na região Mediterrânica que tem sido utilizada recentemente em estudos dendroclimatológicos. Neste trabalho, comparámos o sinal climático de cronologias das características dos vasos e do tamanho dos anéis de crescimento de Q. ilex na região do Alqueva (sudeste de Portugal), para o período entre 1942 e 2001. As características analisadas foram a área máxima do lúmen dos vasos, a área média do lúmen dos vasos e a densidade dos vasos. Cada anel de crescimento foi dividido em três partes iguais, de modo a garantir que os vasos analisados tivessem sido formados dentro de um período de tempo idêntico. Os nossos resultados mostram que o tamanho dos anéis de crescimento esteve principalmente correlacionado com a precipitação do final do outono/inverno. As áreas máxima e média dos vasos também apresentaram uma correlação positiva com a precipitação de outono, mas apenas na última porção do anel. As áreas máxima e média dos vasos foram mais sensíveis às condições climáticas da primavera, com uma correlação positiva com a precipitação e uma negativa com a temperatura, um sinal não detetado no tamanho dos anéis de crescimento. A informação climática da densidade dos vasos foi, em grande medida, a oposta das áreas máxima e média dos vasos, o que pode estar relacionado com o desenho hidráulico dos anéis de crescimento para equilibrar a condutividade com a segurança ao embolismo. As áreas máxima e média dos vasos apresentaram efeitos retardados às condições 6 climáticas, com eventos climáticos que ocorreram no início da estação de crescimento ainda a afectarem estas variáveis na última porção do anel; enquanto que a densidade dos vasos pareceu ser muito mais responsiva a condições climáticas a curto prazo, estando correlacionada com as condições climáticas ao longo da estação de crescimento. O significado ecofisiológico destes resultados é discutido com base na fisiologia das árvores. Em conclusão, as séries temporais de elevada resolução das características dos vasos de Q. ilex podem adicionar nova informação climática às séries temporais do tamanho dos anéis de crescimento. Isto pode ser usado para refinar as reconstruções climáticas e também para perceber a plasticidade da anatomia da madeira, especialmente importante em ecossistemas Mediterrânicos que provavelmente irão experienciar secas mais frequentes e intensas.

Holm oak (Quercus ilex L.), a diffuse to semi-ring porous tree, is a longlived species widely distributed in the Mediterranean that has been recently used in dendroclimatological studies. In this work, we have compared the climatic signal of vessel features and tree-ring width (TRW) chronologies of Q. ilex from the Alqueva region (southeast Portugal), for the period 1942-2001. The features analyzed were maximum vessel lumen area (MAX), mean vessel lumen area (MVA) and vessel density (VDE). Each tree ring was divided into three equal parts, to guarantee that the vessels analyzed were formed within a similar time period. Our results show that TRW was mainly correlated with late autumn/winter precipitation. MAX and MVA also showed a positive correlation with autumn precipitation, but only in the last portion of the ring. MAX and MVA were more sensitive to spring climatic conditions, with a positive correlation with precipitation and a negative one with temperature, a signal not detected in TRW. The climatic information of VDE was, to a great extent, the opposite of MAX and MVA, which can be related with the hydraulic design of tree-rings to balance conductivity and safety to embolism. MAX and MVA showed lag effects of climatic conditions, with climatic events occurring early in the growing season still affecting these variables in the last portion of the ring; while VDE seemed to be much more responsive to short-term climatic conditions, being correlated with climatic conditions along the growing season. The ecophysiological meaning of these results is discussed on the basis of tree physiology. In conclusion, high-resolution time series of vessel features of Q. ilex can add new climatic information to TRW time series. This can be used to refine climate reconstructions and also to understand the wood anatomical plasticity, especially important in Mediterranean-type ecosystems that are likely to experience more frequent and intense droughts.