Oddělení GIS a DPZ

Vedoucí: Mgr. Martin Kopecký, Ph.D.

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace | Detailní web (EN)

Výzkumná témata

  • Měření a modelování mikroklimatu
  • Modelování rozšíření druhů
  • Vliv disturbancí na lesní vegetaci
  • Reakce rostlinných společenstev na globální změny prostředí
  • Využití dálkového průzkumu Země v rostlinné ekologii 

Vybrané výsledky z posledních let 

1/ Modelování lesního mikroklimatu: dokážou drony nahradit terénní měření?

Struktura stromového patra výrazně ovlivňuje mikroklima, které zažívají rostliny rostoucí v lesním podrostu. V naší studii jsme využili podrobná měření vzdušných a půdních teplot v Českém Krasu a srovnali jsme tři kontrastní způsoby získání podrobných dat o struktuře stromového patra z hlediska jejich úspěšnosti při podrobném modelování lesního mikroklimatu. Kromě klasického přístupu založeného na měření korunového zápoje a výšky porostu přímo v terénu jsme poprvé srovnali data laserového skenování (LiDAR) a fotogrammetrie (SfM) získané pomocí dronů. Zjistili jsme, že obě metody dálkového průzkumu země dokážou nahradit terénní měření struktury lesa, a že výrazně levnější fotogrametrická SfM metoda dokáže poskytnout údaje o struktuře lesa srovnatelné s dražším laserovým skenováním. Naše výsledky také poukázaly na větší náročnost modelování půdních teplot v lesním podrostu.

  • Kašpar V., Hederová L., Macek M., Müllerová J., Prošek J., Surový P., Wild J. & Kopecký M. 2021: Temperature buffering in temperate forests: Comparing microclimate models based on ground measurements with active and passive remote sensing. Remote Sensing of Environment 263, 1 – 10. doi:10.1016/j.rse.2021.112522

Podrost listnatého lesa představuje jemnozrnnou mosaiku teplejších a chladnějších míst.

Podrost listnatého lesa představuje jemnozrnnou mosaiku teplejších a chladnějších míst. Výskyt různých druhů rostlin v podrostu lesa tuto mosaiku citlivě odráží a botanik zkoumající zákonitosti rozšíření rostlin proto potřebuje podrobné informace o lesním mikroklimatu. V našem článku jsme srovnali různé způsoby, jak tyto klíčové informace získat jak terénním měřením, tak dálkovým průzkumem země.

 

2/ Zákonitosti rozšíření a diverzity rostlin podél gradientu nadmořské výšky

Vztah rostlinné diverzity k nadmořské výšce odráží především klimatické tolerance jednotlivých druhů, ale na formování gradientů diverzity se podílí i další procesy dané prostorovými a evolučně-historickými procesy. Dvě studie autorského kolektivu složeného z členů oddělení GIS a DPZ a z oddělení funkční ekologie využily data z dlouhodobých výzkumných aktivit BÚ v západním Himálaji k přehodnocení základní ekologické hypotézy ohledně rozšíření druhů podél gradientu nadmořských výšek – tzv. elevační Rapoportovo pravidlo, které předpokládá širší rozsah obsazených nadmořských výšek a tudíž větší klimatické tolerance u druhů vyšších poloh) a „mid-domain effect“ (predikující maximum diverzity ve středních nadmořských výškách na základě geometrických zákonitostí). Na příkladu flóry západního Himálaje jsme s využitím pokročilých nulových modelů demonstrovali, že dřívější testy obou ekologických hypotéz dostatečně nezohlednily geografické vlivy. Obě zdánlivá pravidla v distribuci rostlin podél gradientu nadmořské výšky tak neodráží reálné nároky rostlin a obě ekologické hypotézy tak musí být zásadně přehodnoceny.

  • Macek M., Dvorský M., Klimeš A., Wild J., Doležal J. & Kopecký M. 2021: Midpoint attractor models resolve the mid-elevation peak in Himalayan plant species richness. Ecography 44, 1665 – 1677. doi:10.1111/ecog.05901
  • Macek M., Dvorský M., Kopecký M., Wild J. & Doležal J. 2021. Elevational range size patterns of vascular plants in Himalaya contradict Rapoport’s rule. Journal of Ecology : 1-34. doi: 10.1111/1365-2745.13772

 LLadakh jako ideální přírodní laboratoř pro výzkum rostlinné diverzity

Strmé gradienty nadmořské výšky, světové výškové maximum výskytu cévnatých rostlin v 6150 m n.m. a relativní nedotčenost činí z himálajského Ladakhu ideální přírodní laboratoř pro výzkum rostlinné diverzity.

 

3/ Mikroklimatické čidlo TMS

Po deseti letech intenzivního vývoje a testování jsme publikovali oficiální popis mikroklimatického čidla TMS. Čidlo TMS umožňuje dlouhodobé měření vzdušné, povrchové a půdní teploty a půdní vlhkosti přímo v podmínkách, které zažívá řada rostlin a živočichů. Vyvinuté čidlo je navíc velmi odolné a umožňuje dlouhodobé měření i v těch nejnáročnějších podmínkách.

Mikroklimatické čidlo TMS

Mikroklimatické čidlo TMS svým designem připomíná rostlinu a umožňuje tak měřit vzdušnou a půdní teplotu, stejně jako půdní vlhkost tak jak ji vnímají rostliny.

  • Wild J., Kopecký M., Macek M., Šanda M., Jankovec J. & Haase T. (2019) Climate at ecologically relevant scales: A new temperature and soil moisture logger for long-term microclimate measurement. Agricultural and Forest Meteorology 268: 40–47. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.12.018

4/ Obnova smrkového lesa po kůrovcové kalamitě

V poslední době narůstá četnost rozsáhlých a intenzivních narušení (disturbancí) lesních porostů zejména v jehličnatých porostech severní polokoule. I přes intenzivní výzkum stále postrádáme studie, které by dokázaly rozklíčovat jednotlivé obnovné procesy a podpořily tak rozhodování lesníků, kteří jsou odpovědní za jejich obnovu po disturbanci. My jsme sledovali osud více jak 2500 jedinců zmlazení 12 let po velkém narušení lýkožroutem smrkovým, který způsobil odumření stromového patra ve smrkových porostech v jihovýchodním Německu. Naše výsledky překvapivě ukázaly, že největší množství zmlazení se uchytilo právě v průběhu tříletého odumírání stromového patra způsobeného žírem lýkožrouta. Naše studie upozornila na klíčový význam této opomíjené kohorty zmlazení pro obnovu napadeného porostu. Překvapivě byla tato klíčová kohorta zmlazení dosud přehlížena a obecně se soudilo, že klíčovou roli mají jedinci etablovaní již před disturbancí (tzv. advance regeneration). Naše výsledky také odhalily, že často pozorované rozdíly v obnově stromů na různých mikrostanovištích jsou způsobeny diferencovanou mortalitou semenáčků, nikoliv rozdílnou rychlostí jejich růstu. Tyto nové poznatky založené na rozsáhlém a detailním datovém souboru výrazně přispěly k porozumění procesů klíčových pro obnovu lesů po rozsáhlých kůrovcových kalamitách.

Velkoplošný rozpad stromového patra v Bavorském Národním Parku, kde jsme podrobně studovali procesy smrkového lesa po kůrovcové kalamitě

Velkoplošný rozpad stromového patra v Bavorském Národním Parku, kde jsme podrobně studovali procesy smrkového lesa po kůrovcové kalamitě.

  • Macek M., Wild J., Kopecký M., Červenka J., Svoboda M., Zenáhlíková J., Brůna J., Mosandl R., & Fischer A. (2017) Life and death of Picea abies after bark-beetle outbreak: ecological processes driving seedling recruitment. Ecological Applications, 27, 156–167.