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Geologia, sismica e suoli

Palinologia - cosa studia e quali sono le possibili applicazioni in Pianura Padana

L'origine e la diffusione dei pollini, l'analisi palinologica e l'analisi palinostratigrafica. Autore: Silvia Lona

I pollini: origine e diffusione

Fino ad alcuni decenni fa le conoscenze sulla storia della vegetazione terrestre erano basate quasi unicamente sui macrofossili vegetali. Solo a partire dagli anni 50 circa, le ricerche sui resti microscopici delle piante terrestri, cioè su polline e spore, hanno avuto grande diffusione.
I pollini e le spore sono piccoli granuli legati alla riproduzione sessuale delle piante: i primi sono prodotti da tutte le piante a seme (Spermatofite), mentre le seconde sono prodotte dalle Pteridofite, cioè da felci, licopodi ed equiseti.
I granuli pollinici (limitiamo per semplicità il discorso solo a questi) vengono prodotti nelle sacche polliniche o nelle antere, e sono visibili solo al microscopio poiché hanno dimensioni di solito inferiori a 200 m m (1m m = 1 millesimo di millimetro) e generalmente comprese fra 15 e 80 m m.
I granuli si presentano con forma sferica o elissoidale e sono provvisti di uno spesso involucro (esina) che presenta caratteristiche morfologiche (pori, solchi) e strutturali molto peculiari. Sono infatti queste a rendere possibile l'attribuzione del polline alla specie che lo ha prodotto. Per le piante arboree è possibile identificare facilmente i vari generi; più problematico è il riconoscimento a livello di specie. Per esempio, è semplice riconoscere il genere Quercus (quercia) ma non è sempre possibile spingersi oltre e stabilire se si tratti di Quercus petraea o Quercus peduncolata. Per le piante erbacee, invece, è talora problematico anche il riconoscimento a livello di genere, per cui è necessario fermare l'indagine a livelli tassonomici più elevati, come la Famiglia (es. Compositae).

Tavola 1, 1. Quercus sp. 2. Zelkova sp. 3. Picea sp. 4. Fagus sp. 5. Artemisia sp. 

Tavola 1
  1. Quercus sp.
  2. Zelkova sp.
  3. Picea sp.
  4. Fagus sp.
  5. Artemisia sp.

 

 

 

 

 

L'interesse del polline come fossile risiede nel suo involucro, poiché solo questo si conserva nei sedimenti. L'esina è molto resistente in quanto costituita da un complesso di sostanze (polimeri di carotenoidi) chiamate "sporopollenine", che sono fra le sostanze più resistenti nel mondo organico; questo spiega la conservazione del polline fossile anche per milioni di anni. L'unico "nemico" delle sporopollenine è l'ossigeno, che ne provoca l'immediata corrosione e distruzione.
La dispersione del polline è affidata, per la maggior parte delle piante, all'ambiente aereo. Nell'atmosfera, i granuli pollinici degli individui di una data specie possono "galleggiare" per un tempo più o meno lungo, a seconda delle condizioni atmosferiche, della forma e peso del granulo. Mescolatisi con quelli delle altre specie viventi nella stessa regione, i granuli cadono infine a terra sotto forma di pioggia pollinica, che si distribuisce con una certa uniformità su di un'area abbastanza vasta.
La pioggia pollinica ha una composizione floristica percentuale che rispecchia abbastanza fedelmente la vegetazione esistente in quella regione in un certo lasso di tempo.

Tavola 2 - Pioggia pollinica su sito lacustre (sempl.)

 

 

 

Tavola 2 - Pioggia pollinica su sito lacustre (sempl.)

 

 

 

 

 

La possibilità di conservazione del polline della pioggia pollinica è pressoché nulla se questo cade sul suolo, dove viene rapidamente demolito dall'ossidazione o dalla fauna pedologica. Se cade sui corpi idrici esso ha, invece, una buona possibilità di conservazione, soprattutto se i bacini d'acqua sono poveri di ossigeno (torbiere, paludi, acque anossiche marine, depositi alluvionali).
I sedimenti sul fondo degli specchi d'acqua inglobano, anno dopo anno, le piogge polliniche di migliaia di anni. La successione dei sedimenti contiene quindi la registrazione dei prodotti pollinici delle piante viventi nella regione al momento della formazione di ogni singolo strato. In questo modo si costituiscono archivi, ordinati cronologicamente, dei resti delle piante vissute in un periodo antico quanto il deposito, che risultano utili per testimoniare il manto vegetale del passato e le sue trasformazioni legate perlopiù a cambiamenti climatici.
Questo è il punto focale dell'indagine palinologica e palinostratigrafica, che si pone come fine quello di ricostruire - attraverso le testimonianze fossili polliniche - la storia vegetazionale e climatica di un sito o di una regione e collocarle nel tempo.

 

 

Analisi palinologica: come si procede?

Una volta individuato un deposito con caratteristiche adeguate (depositi fini di tipo lacustre o marino, torbiere) si procede al campionamento attraverso le metodiche usuali: direttamente in affioramento se la serie è esposta, o attraverso trivellazioni o carotaggi se si tratta di sedimenti profondi.
La fittezza del campionamento lungo la verticale prescelta è un'importante premessa per ottenere buoni risultati: in generale si prelevano campioni almeno ogni 20 cm.
I campioni vengono quindi portati in laboratorio e trattati con agenti chimici (acidi e basi forti) per eliminare la frazione inorganica e organica in eccesso; sono necessari molti passaggi per isolare e concentrare il più possibile la frazione di interesse, cioè i pollini.
A questo punto si passa all'analisi microscopica che consente il riconoscimento dei taxa (famiglia, genere o specie ) e il conteggio degli stessi.
I dati così ottenuti vengono riassunti in diagrammi che permettono di seguire lo sviluppo qualitativo e quantitativo degli elementi della flora in ciascun livello studiato del deposito.
Si assiste così alla ricostruzione "storica" delle vicissitudini della flora del sito studiato e al loro collegamento con eventi climatici importanti.
La vegetazione di una regione infatti è il risultato di condizioni climatiche e ambientali precise e rappresenta un indicatore molto sensibile dell'evoluzione delle stesse.
Esistono, in particolare, quattro gruppi-guida di piante rappresentativi di altrettante fasi climatiche: Latifoglie, Elementi montani, Pino e Piante erbacee.
I boschi a Latifoglie sono indicativi di terreni ricchi, ben umificati, umidi e di clima temperato caldo (elementi del querceto, del carpineto, Oleaceae, Tilia, Ulmus, Zelkova) molto simile all'attuale nella Pianura padana.

Tavola 3 - ciclo completo "interglaciale-glaciale": da condizioni climatiche ottimali a condizioni glaciali 

 

 

 

Tavola 3 - ciclo completo "interglaciale-glaciale":
da condizioni climatiche ottimali a condizioni glaciali

 

 

Gli Elementi montani (denominati dagli autori "Picea-Abies group") sono prevalentemente conifere (Abete bianco, Abete rosso) più Faggio e Betulla, indicano quindi condizioni climatiche più fresche e più umide, rinvenibili attualmente nella fascia alta appenninica e alpina.
Il Pino assume importanza nelle fasi sfavorevoli alle latifoglie e alla vegetazione arborea in generale, ed è, in questo caso, indicatore di clima freddo ma la sua curva è sempre sovrarappresentata per la grande produzione pollinica e per le caratteristiche morfologiche del granulo che determinano una grande diffusibilità (sacche aerifere); in pratica il dato del Pino da solo non è sufficientemente significativo, ma ha una funzione di supporto nell'evoluzione generale della sequenza.
Il gruppo delle Piante erbacee (denominate dagli autori PNA, piante non arboree) normalmente fa parte del quadro vegetazionale, soprattutto in ambiente di pianura alluvionale, ma acquista valenza climatica quando rimane l'unico gruppo rappresentativo della vegetazione; la dominanza di questo raggruppamento testimonia, infatti, un ambiente di tipo freddo, glaciale (Artemisia, Chenopodiaceae ecc.) simile alla tundra. In generale, l'interpretazione delle curve polliniche relative alle Latifoglie ed agli Elementi montani da un lato, e a Pino ed alle Piante erbacee dall'altro, permette di risalire alle condizioni climatiche rispettivamente definite "interglaciale" e "glaciale". L'abbondanza di Latifoglie, infatti, segnala condizioni termiche ottimali accompagnate da una buona piovosità, mentre percentuali elevate del Gruppo Picea-Abies testimoniano una diminuzione della temperatura con incremento degli apporti idrici.
Le fasi a Latifoglie, alternate a fasi a conifere montane, testimoniano quindi un periodo interglaciale. L'alterna dominanza di fasi a Pino e a PNA attestano invece condizioni glaciali. L'esempio di Tav.3 mostra un diagramma pollinico sintetico ideale in cui si possono apprezzare le principali fasi di un ciclo "interglaciale-glaciale" espresse dall'alterna successione della dominanza dei gruppi-guida climatici. Procedendo nella lettura dalla base della sequenza, si nota dapprima la dominanza (percentuali > 35%) delle Latifoglie, seguita dagli Elementi montani "Picea-Abies group" e, quindi, dalle fasi glaciali a dominanza di Piante erbacee (PNA) e Pinus. Lo studio palinologico di una sequenza normalmente rivela una serie più o meno continua di cicli completi o parziali a seconda delle vicissitudini sedimentarie e tettoniche del deposito, e consente spesso di effettuare valutazioni di età dei sedimenti stessi.  

 

Analisi palinostratigrafica: un esempio in Pianura Padana

 

Tavola 4 - pozzo ConsandoloTavola 4 - pozzo Consandolo

 

 

 

Il passaggio successivo dell'analisi è dunque quello di attribuire una età relativa alle singole fasi climatiche, ripercorrendo a ritroso la sequenza degli eventi. In condizioni ottimali di sedimentazione, per esempio in una serie lacustre a varve, la successione può essere talmente fedele da registrare anche minime oscillazioni, permettendo una sequenza quasi "filmata" senza grosse interruzioni, soprattutto in sedimenti recenti. Ovviamente sono rari i depositi di questo tipo, e in genere si ha a che fare con sezioni affette da lacune di varia origine e entità. Quando i sedimenti sono soggetti a variazioni granulometriche ripetute, per esempio nei sedimenti fluviali, diventa piuttosto complesso ricostruire la successione degli eventi climatici; i depositi sabbiosi, infatti, interrompono la serie in quanto sterili in palinomorfi, e determinano lacune nella lettura. La frazione fine di questi depositi (argille, limi argillosi ecc.) contiene spesso pollini, ma esistono problemi di diluizione della percentuale pollinica, di conservazione dei palinomorfi e di rimaneggiamento degli stessi, riconducibili ai ben noti fenomeni di erosione e trasporto. Ciò spiega il perché, fino a qualche anno fa, i depositi alluvionali non siano stati oggetto di studi palinologici approfonditi. L'analisi è qui mediamente molto più difficile, e deve tenere conto dei possibili fattori di errore. In Pianura Padana, comunque, essa rappresenta l'unica possibilità per datare i sedimenti continentali pleistocenici che la costituiscono, ed è stata perciò adottata quale supporto agli studi stratigrafici in diversi siti perforati allo scopo dalla Regione Emilia-Romagna.

La storia climatica italiana dal Pleistocene Inferiore fino all'Olocene è ben conosciuta in quanto è stata oggetto di studio di molteplici discipline oltre alla palinologia, ed è stata inquadrata nel tempo soprattutto grazie all'apporto degli studi isotopici che hanno fornito una cronologia sempre più precisa dei principali eventi.
L'esempio di Tav.4 si riferisce al Pozzo Consandolo (Ferrara), situato nel Foglio 204.
Il diagramma pollinico sintetico mostra una sequenza interrotta in più punti: ciò è dovuto alla presenza dei già citati banchi sabbiosi sterili che complicano la lettura. D'altro canto appare chiaro che è comunque possibile l'analisi palinologica nei livelli fertili (litologicamente più fini) ed è molto interessante ai fini stratigrafici.
L'andamento delle curve polliniche, laddove la continuità del dato lo consenta, permette infatti di suddividere la successione in intervalli temporali a vegetazione omogenea espressa dal gruppo pollinico dominante (>35%) o subdominante (25-35%).
I massimi valori delle Latifoglie segnalano i principali periodi caldi: molto evidenti risultano così l'ultimo interglaciale (Eemiano) e il passaggio Pleistocene-Olocene. Le piante erbacee dominano nei periodi glaciali e la fittezza del campionamento, soprattutto nella porzione medio-superiore della sequenza, ha permesso di seguire in modo dettagliato, anche in queste fasi, lo sviluppo della vegetazione. La porzione medio-inferiore è affetta da lacune più evidenti per la presenza di strati sabbiosi potenti anche diversi metri; anche qui, comunque, laddove la litologia lo consente, la serie riprende evidenziando cicli climatico-vegetazionali incompleti.
Nonostante i limiti già accennati per lo studio palinologico delle sequenze alluvionali, l'analisi del Pozzo Consandolo si è rivelata un utile strumento stratigrafico per l'inquadramento di alcuni degli eventi climatici più importanti del Pleistocene medio-superiore della Pianura Padana.  

 

Bibliografia

  1. Bertoldi R. "Un Po di Terra" - Guida all'ambiente della bassa pianura padana e alla sua storia - a cura di Carlo Ferrari, Lucio Gambi - Diabasis
  2. Burrin, P.J. & Scaife, R.G. (1984) Aspects of Holocene valley sedimentation and floodplain development in southern England. Proc. Geol. Assoc. 95, 81-86
  3. Moore, P.D., Webb, J.A., Collinson, M.E., Blackwell Scientific Publications - Oxford
  4. Planchais, N. (1987) Impact de l'homme lors du remplissage de l'estuaire du Lez mis en evidence par l'analyse pollinique. Pollen Spores 29, 73-88.
  5. Solomon, A.M. et al. (1982) Interpretation of floodplain pollen in alluvial sediments from an arid region. Quat. Res. 18, 52-71

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Pubblicato il 26/04/2012 — ultima modifica 26/04/2012
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