Vedoucí: Mgr. Radim Hédl, PhD.

Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace ׀ Web

Výzkumná témata

• Časoprostorová dynamika rostlinných společenstev
• Vliv člověka na ekosystémy v uplynulém tisíciletí
• Dlouhodobá dynamika lesní, mokřadní a travinné vegetace
• Historie euroasijských typů vegetace
• Ochrana a obnova ekosystémů mírného pásma

Vybrané výsledky z posledních let

1/ Lesní hospodaření a biodiverzita: od terénních experimentů na evropské úrovni po místní obnovu výmladkových lesů

Soustava terénních experimentů v celoevropské síti ukazuje význam diverzity hospodaření pro ochranu biodiverzity lesů. Účinnost tradičních metod hospodaření v teplomilných lesích, spolu s doporučeními pro standardizovaný sběr dat, je představena v kontextu vztahu mezi hospodařením a biodiverzitou na evropské úrovni. Ukazuje se význam kombinace informací o různých taxonech a funkčních skupinách, včetně zmlazení dřevin, bylin, hub, brouků, mechorostů, ptáků a lišejníků, pro porozumění vztahů mezi hospodařením a biodiverzitou na evropské úrovni. Výzkum identifikoval mezery v poznání boreálních lesů a specifických typů hospodaření. Obnova pařezinového hospodaření pozitivně ovlivňuje například biodiverzitu pavouků, podporuje jejich druhovou bohatost a společenstev v průběhu sukcese. Prosvětlení zvyšuje diverzitu druhů preferujících světlo.

Spolupracující subjekt: Institute of Ecology and Botany, Centre for Ecological Research, Maďarsko, Mendelova univerzita v Brně, Fakulta lesnická a dřevařská

• Hamřík T., Košulič O., Gallé R., Gallé-Szpisjak N. & Hédl R. 2023: Opening the canopy to restore spider biodiversity in protected oakwoods. Forest Ecology and Management 541, 1 – 14. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.121064
• Tinya F., Doerfler I., de Groot M., Heilman-Clausen J., Kovács B., Mårell A., Nordén B., Aszalós R., Bässler C., Brazaitis G., Burrascano S., Camprodon J., Chudomelová M., Čížek L., D’Andrea E., Gossner M., Halme P., Hédl R., Korboulewsky N., Kouki J., Kozel P., Lõhmus A., López Rodríguez R. A., Máliš F., Martín J. A., Matteucci G., Mattioli W., Mundet R., Müller J., Nicolas M., Oldén A., Piqué M., Preikša Ž., Rovira Ciuró J., Remm L., Schall P., Šebek P., Seibold S., Simončič P., Ujházy K., Ujházyová M., Vild O., Vincenot L., Weisser W., Ódor P. 2023: A synthesis of multi-taxa management experiments to guide forest biodiversity conservation in Europe. Global Ecology and Conservation 46, 1 – 18. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2023.e02553

Rostlina a mravenec jsou zástupci dvou odlišných, přesto však na sobě závislých taxonomických skupin biodiverzity temperátních lesů

 

2/ Poznatky o změně biodiverzity jsou zatíženy systematickými chybami v historických datech

Historická chyba sběru vzorků je zdrojem možného zkreslení při dlouhodobém hodnocení biologické rozmanitosti. Navzdory širokému využívání historických zdrojů při hodnocení změn biologické rozmanitosti se historická chyba vzorkování dosud systematicky nezkoumala. Došli jsme k závěru, že preferenční historický sběr vzorků v kontinuu vegetace a prostředí a vynechávání určitých druhů mohlo přispět k rozdílům v biologické rozmanitosti a změnách prostředí mezi porovnávanými soubory dat. Ukazujeme, že historická chyba vzorkování může mít významný dopad na hodnocení dlouhodobých trendů biologické rozmanitosti. Doporučujeme, aby byly historické referenční datové soubory kriticky posuzovány z hlediska potenciálních zdrojů chyb při hodnocení změn životního prostředí a cílů managementu.

Spolupracující subjekt: Česká zemědělská univerzita v Praze, Fakulta životního prostředí

• Douda J., Doudová J., Holeštová A., Chudomelová M., Vild O., Boublík K., Černá M., Havrdová A., Petřík P., Pychová N., Smyčková M., Šebesta J., Vaníček J. & Hédl R. 2023: Historical sampling error: a neglected factor in long-term biodiversity change research. Biological Conservation 286, 1 – 7. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2023.110317

Invazní druhy, jako například netýkavka malokvětá, pronikají do naší přírody a mění její biodiverzitu. Poznání tohoto procesu umožňují historická data o biodiverzitě, která však mohou být systematicky zkreslena.

 

3/ Velikost areálu druhu se podílí na celkové změně biodiverzity rostlinných společenstev

Analyzovali jsme změny v zastoupení 1827 druhů rostlin v časových intervalech až 78 let na 141 lokalitách na horských vrcholech, v lesích a travinných ekosystémech v Evropě. Zjistili jsme celkové nahrazování druhů s menším areálem druhy s větším areálem. Společenstva se paralelně posouvala směrem k druhům náročnějším na živiny, přičemž druhy ze stanovišť bohatých na živiny mají větší areály. Obecná změna daná velikostí areálu druhů, kterou jsme zde zjistili, může částečně sladit zjištění o nulovém čistém úbytku lokální diverzity s globálním úbytkem druhů, a spojit obrat na úrovni společenstev s makroekologickými procesy, jako je biotická homogenizace.

• Staude I. R., Pereira H. M., Daskalova G. N., Bernhardt-Römermann M., Diekmann M., Pauli H., Van Calster H., Vellend M., Bjorkman A. D., Brunet J., De Frenne P., Hédl R., Jandt U., Lenoir J., Myers-Smith I. H., Verheyen K., Wipf S., Wulf M., Andrews C., Barančok P., Barni E., Benito-Alonso J.-L., Bennie J., Berki I., Blüml V., Chudomelová M., Decocq G., Dick J., Dirnböck T., Durak T., Eriksson O., Erschbamer B., Graae B. J., Heinken T., Schei F. H., Jaroszewicz B., Kopecký M., Kudernatsch T., Macek M., Malicki M., Máliš F., Michelsen O., Naaf T., Nagel T. A., Newton A. C., Nicklas L., Oddi L., Ortmann-Ajkai A., Palaj A., Petraglia A., Petřík P., Pielech R., Porro F., Puşcaş M., Reczyńska K., Rixen C., Schmidt W., Standovár T., Steinbauer K., Świerkosz K., Teleki B., Theurillat J.-P., Turtureanu P. D., Ursu T.-M., Vanneste T., Vergeer P., Vild O., Villar L., Vittoz P., Winkler M. & Baeten L. 2022: Directional turnover towards larger-ranged plants over time and across habitats. Ecology Letters 25, 466 – 482. doi:10.1111/ele.13937

Dlouhodobé změny biodiverzity lesních rostlinných společenstev závisí mimo jiné na velikosti areálu jednotlivých druhů – na obrázku ostřice chlupatá (Carex pilosa).

 

4/ Meteorologické a klimatologické příčiny významných minulých a současných kůrovcových kalamit v České republice

Na základě listinných dokladů byla vytvořena chronologie kůrovcových ohnisek v České republice od roku 1781 do roku 1963, na kterou navazují údaje o kůrovcových asanačních těžbách od roku 1964 do roku 2021. Zatímco meteorologické spouštěče největších ohnisek v 19. století byly připisovány zejména pomalému zpracování katastrofálních objemů poškozeného dřeva po velkých polomech, nedávné oteplení s relativně stabilními srážkami od 80. let 20. století přesouvá hlavní spouštěče k častějším teplým a suchým meteorologickým jevům, působícím v interakci se silnými větrnými smrštěmi. Poslední kůrovcová kalamita z roku 2015 byla vyhodnocena jako nejkatastrofálnější narušení smrkových lesů na území České republiky v dosavadní historii.

• Brázdil R., Zahradník P., Szabó P., Chromá K., Dobrovolný P., Dolák L., Trnka M., Řehoř J. & Suchánková S. 2022: Meteorological and climatological triggers of notable past and present bark beetle outbreaks in the Czech Republic. Climate of the Past 18, 2155 – 2180. doi:10.5194/cp-18-2155-2022

Velké paseky po kůrovcových kalamitách jsou stále častěji zapříčiněny klimatickými extrémy.

 

5/ Změny biodiverzity lesních rostlin závisí na kombinaci herbivorie a depozic dusíku

Populace divoce žijících kopytníků se v Evropě zvyšují, což má významné důsledky pro lesní rostlinná společenstva. Atmosférická depozice dusíku zároveň dále přispívá k eutrofizaci lesů, což ohrožuje mnoho vzácných, často na živiny náročnějších druhů rostlin. Zkombinovali jsme výsledky z opakovaných vegetačních snímků z 52 lokalit ve 13 evropských zemích, abychom ověřili, jak změny v početnosti kopytníků a eutrofizace ovlivňují dlouhodobé změny ve společenstvech lesního podrostu. Zvýšená herbivorie byla spojena se vyšší změnou druhů, avšak kvalita změny závisela na množství depozic dusíku. Při nízkých úrovních depozice N byly zvýhodněny ohrožené druhy s malými areály, a zároveň se snižoval podíl nepůvodních a na živiny náročných druhů. Tento trend byl však opačný při vysokých úrovních depozic dusíku.

• Segar J., Pereira H., Baeten L., Bernhardt-Römermann M., De Frenne P., Fernández N., Gilliam F., Lenoir J., Ortmann-Ajkai A., Verheyen K., Waller D., Teleki B., Berki I., Brunet J., Chudomelová M., Decocq G., Dirnböck T., Hédl R., Heinken T., Jaroszewicz B., Kopecký M., Macek M., Máliš F., Naaf T., Orczewska A., Reczyńska K., Schmidt W., Šebesta J., Stachurska-Swakoń A., Standovár T., Świerkosz K., Vild O., Wulf M. & Staude I. (2022): Divergent roles of herbivory in eutrophying forests. Nature Communications 13(7837): 1–10. doi: 10.1038/s41467-022-35282-6

  

Společenstva lesního podrostu se dlouhodobě mění v závislosti na kombinaci různých faktorů včetně herbivorie a atmosférických depozic dusíku.

 

6/ Historické hospodaření jako významný faktor vysvětlující uspořádání současných lesních ekosystémů

V územích s přítomností člověka nepřetržitě po řadu tisíciletí se významným faktorem, kterým můžeme vysvětlit současný stav lesních ekosystémů, ukazuje být minulé hospodaření. Opuštění tradičního lesního hospodaření obvykle znamená ztrátu biodiverzity. Například ve Slovenském krasu znamenal konec pařezení vzestup buku, mezičtější podmínky, pomístní úbytek světlomilných druhů a taxonomickou homogenizaci. Jak ovšem dokládá příklad společenstev pozemních pavouků na jižní Moravě, obnova tradičních způsobů hospodaření má potenciál zvrátit negativní změny. Přitom však může být obtížné odlišit uspořádání vzniklá antropogenně od těch přirozených, což dokládá náš výzkum testující předpokládanou dominanci dubových výstavků v pařezinách. Za určitých podmínek (nízké pH a stabilní světelné podmínky) může chybějící hospodaření (pastva) vést k menším než původně předpokládaným změnám, což se ukázalo v Národním parku Peak District (Velká Británie). Celkově naše výsledky poukazují na skutečnost, že úbytek biodiverzity lze nejlépe řešit diverzifikací způsobů ochrany přírody, což zahrnuje i tradiční metody hospodaření, ačkoli nikoli výhradně. Část předkládaných výsledků byla publikována ve speciálním čísle časopisu Journal of Vegetation Science na téma „Historická vegetační ekologie“, které jsme redigovali.

• Hédl R., Cousins S. A. O., Decocq G., Szabó P. & Wulf M. 2021: The importance of history for understanding contemporary ecosystems: insights from vegetation science. Journal of Vegetation Science 32, e13048. doi:10.1111/jvs.13048.
• Máliš F., Bobek P., Hédl R., Chudomelová M., Petřík, P., Ujházy K., Ujházyová M. & Kopecký M. 2021: Historical charcoal burning and coppicing suppressed beech and increased forest vegetation heterogeneity. Journal of Vegetation Science 32, 1 – 14. doi:10.1111/jvs.12923
• Szabó P., Hédl R. & Šipoš J. 2021: Standard trees versus underwood: historical patterns of tree taxon occurrence in coppice forests. Journal of Vegetation Science 32, 1 – 11. doi:10.1111/jvs.12963
• Vild O. & Rotherham I. D. 2021: Long-term exclosure of sheep-grazing from an ancient wood: Vegetation change after a sixty-year experiment. Applied Vegetation Science 24, 1 – 10. doi: 10.1111/avsc.12543
• Vymazalová P., Košulič O., Hamřík T., Šipoš J. & Hédl R. 2021: Positive impact of traditional coppicing restoration on biodiversity of ground-dwelling spiders in a protected lowland forest. Forest Ecology and Management 490, 1 – 10. doi:10.1016/j.foreco.2021.119084

Stromy jsou významnými svědky minulého hospodaření v krajině. Tento dub poukazuje svou rozložitou korunou na původně otevřenější vegetaci (Národní park Podyjí, duben 2021).

 

7/ Biodiverzita temperátních lesů reaguje na klimatickou změnu

Lesní ekosystémy hostí významnou část biodiverzity temperátní klimatické zóny. Tato biodiverzita se však rychle mění s tím, jak postupuje klimatická změna. Pro porozumění příčinným mechanismům jsme zkoumali napříč evropskými opadavými lesy strukturní charakteristiky porostů a následnou odpověď lesních bylin na dostupnost světla. Jednoduše měřitelné strukturní proměnné se však ukazují jako nedostatečné – je třeba zohlednit i další faktory prostředí. Jednotlivé lesní druhy se však výrazně liší svými nikami, což se zčásti odráží i v jejich geografickém rozšíření. Z něj se dá odvodit teplotní optimum, což jsme provedli pro 968 druhů rostlin evropských lesů. Výsledná databáze ClimPlant je volně k dispozici pro další výzkum. Makroklimatické podmínky jsme dále porovnali s mikroklimatem uvnitř lesních porostů. Zaměřili jsme se na rozdíly mezi dospělými stromy a semenáči při porovnání dlouhodobých změn (během 37 let) na více než dvou tisících plochách v evropských lesích. Pro 25 takto zkoumaných druhů běžných dřevin se ukázaly narůstající rozdíly v klimatické nice u dospělých jedinců a semenáčků. To může mít v budoucnu významné dopady na složení lesů a měli bychom proto zohlednit klimatickou niku nejen dospělých stromů, ale také semenáčů lesních dřevin.

• Carón M. M., Zellweger F., Verheyen K., Baeten L., Hédl R., Bernhardt-Römermann M., Berki I., Brunet J., Decocq G., Díaz S., Dirnböck T., Durak T., Heinken T., Jaroszewicz B., Kopecký M., Lenoir J., Macek M., Malicki M., Máliš F., Nagel T. A., Perring M. P., Petřík P., Reczyńska K., Pielech R., Schmidt W., Świerkosz K., Teleki B., Wulf M., De Frenne P. (2021): Thermal differences between juveniles and adults increased over time in European forest trees. Journal of Ecology 109, 3944–3957. doi:10.1111/1365-2745.13773
• Depauw L., Perring M. P., Landuyt D., Maes S. L., Blondeel H., De Lombaerde E., Brūmelis G., Brunet J., Closset‐Kopp D., Decocq G., Den Ouden J., Härdtle W., Hédl R., Heinken T., Heinrichs S., Jaroszewicz B., Kopecký M., Liepiņa I., Macek M., Máliš F., Schmidt W., Smart S. M., Ujházy K., Wulf M. & Verheyen K. (2021): Evaluating structural and compositional canopy characteristics to predict the light-demand signature of the forest understorey in mixed, semi-natural temperate forests. Applied Vegetation Science 24, 1 – 13. doi:10.1111/avsc.12532
• Vangansbeke P., Máliš F., Hédl R., Chudomelová M., Vild O., Wulf M., Jahn U., Welk E., Rodríguez-Sánchez F. & De Frenne P. 2021: ClimPlant: Realized climatic niches of vascular plants in European forest understoreys. Global Ecology and Biogeography 30, 1183 – 1190. doi:10.1111/geb.13303

Centroidy evropských areálů rozšíření 968 druhů temperátních lesů, zahrnutých do databáze ClimPlant. Barevné pozadí tvoří průměrná roční teplota (ve stupních Celsia) během let 1970–2000.

 

8/ Stromy chrání biodiverzitu lesa před globálním oteplováním

Ochlazující stromový baldachýn chrání lesní organismy před extrémními teplotami a má významný vliv při jejich adaptaci na globální oteplování. V mezinárodním výzkumném týmu jsme studovali vliv oteplování klimatu v lesním prostředí a ukázali, jak se oteplování uvnitř lesa liší od oteplování na otevřených místech. Na stovce míst jsme měřili teplotu uvnitř lesa a zkombinovali tato měření s až 80letými údaji o změně zápoje lesního nadrostu. Tato datová řada obsahovala informace získané z téměř tří tisíc opakovaných vegetačních ploch v evropských lesích. Pokud byl stromový zápoj hustý, dokázal tlumit vliv oteplování klimatu na organismy žijící po ním. Pokud se naopak stal řidším, rostliny žijící pod ním jsou naplno vystaveny oteplování klimatu. Dříve chladné, stinné a obecně vlhčí podmínky se stanou teplejší a také sušší. Mnoho lesních druhů se tomu nedokáže dostatečně rychle přizpůsobit, jsou nahrazovány teplomilnějšími druhy a mohou dokonce lokálně zmizet. Správci lesů by proto měli zohlednit vliv hospodaření na klimatické podmínky uvnitř lesa a potenciální dopad svých rozhodování na biologickou rozmanitost.

Spolupracující subjekt: členové konsorcia forestREplot: www.forestreplot.ugent.be

• Zellweger F., De Frenne P., Lenoir J., Vangansbeke P., Verheyen K., Bernhardt-Römermann M., Baeten L., Hédl R., Berki I., Brunet J., Van Calster H., Chudomelová M., Decocq G., Dirnböck T., Durak T., Heinken T., Jaroszewicz B., Kopecký M., Máliš F., Macek M., Malicki M., Naaf T., Nagel T. A., Ortmann-Ajkai A., Petřík P., Pielech R., Reczyńska K., Schmidt W., Standovár T., Świerkosz K., Teleki B., Vild O., Wulf M. & Coomes D. (2020): Forest microclimate dynamics drive plant responses to warming. Science 369(6492): 772­–775. doi: 10.1126/science.aba6880

Rozmanitost rostlin v evropských lesích mohou před oteplováním klimatu chránit koruny stromů.

9/ V lesích mizí vzácné druhy rostlin. Může za to nárůst dusíku.

V opadavých lesích Evropy jsou vzácnější druhy rostlin vytlačovány těmi hojnějšími. Tento vývoj může souviset se zvýšenou depozicí dusíku a překvapivě i velikostí areálu druhů. V mezinárodní studii uskutečněné pomocí analýzy velké databáze opakovaných záznamů z trvalých ploch v opadavých lesích z 68 lokalit po celé Evropě jsme zkoumali, jak se v posledních desetiletích změnilo zastoupení celkem 1 162 rostlinných druhů evropských lesů. Druhy s malým areálem (čili územím, kde se přirozeně vyskytují) mají tendenci ubývat. A právě tyto druhy jsou často ty, které jsou přizpůsobeny relativně malému množství živin v půdě. Naše analýza poukázala na souvislost mezi emisemi dusíku, produkovanými hlavně spalováním fosilních paliv, a zvýšeným rizikem vyhynutí těchto druhů. Naopak rostlinné druhy, které dávají přednost půdě bohaté na živiny a zároveň mají velké areály, dlouhodobě přibyly. Zatímco tedy konkurenčně slabé a vzácné druhy z lesů mizí, ještě více přibývá druhů obecných, které najdeme po celé Evropě. To je znepokojující i v tom smyslu, že řada zkoumaných lokalit se nachází v chráněných územích, takže celkový pohled spíše vylepšují. V hospodářských lesích může být zjištěný trend ještě výraznější.

Spolupracující subjekt: členové konsorcia forestREplot: www.forestreplot.ugent.be

• Staude I. R., Waller D. M., Bernhardt-Römermann M., Bjorkman A. D., Brunet J., De Frenne P., Hédl R., Jandt U., Lenoir J., Máliš F., Verheyen K., Wulf M., Pereira H. M., Vangansbeke P., Ortmann-Ajkai A., Pielech R., Berki I., Chudomelová M., Decocq G., Dirnböck T., Durak T., Schmidt W., Heinken T., Schei F. H., Jaroszewicz B., Kopecký M., Macek M., Malicki M., Naaf T., Nagel T. A., Petřík P., Reczyńska K., Standovár T., Świerkosz K., Teleki B., Van Calster H., Vild O., Baeten L. (2020): Replacements of small- by large-ranged species scale up to diversity loss in Europe’s temperate forest biome. Nature Ecology and Evolution 4: 802–808. doi: 10.1038/s41559-020-1176-8

Zapalice žluťuchovitá, poměrně vzácný druh listnatých lesů.