Sestavení letokruhových standardních chronologií z recentních dubů pro Českou a Slovenskou republiku a jejich porovnání se středoevropskými chronologiemi

Ing. Ondřej Prokop

Doctoral thesis

Tree-ring chronology formation from living oak trees for the Czech and Slovak Republics and their comparison with Central European chronologies

Abstract:

Hlavním cílem předkládané disertační práce bylo sestavení chybějící dubové standardní chronologie pro oblast Slovenska, aktualizace stávající české dubové standardní chronologie, posouzení jejich paleoklimatického potenciálu a nejvhodnějšího způsobu odstranění věkového trendu z letokruhových křivek. Současně byla provedena analýza počtu bělových letokruhů v průběhu času. Vzhledem k tomu, že historický a archeologický materiál může být zastoupen v letokruhových chronologiích křivkami různých druhů dubu o různém stáří a z různých oblastí, byly provedeny dvě srovnávací studie pro posouzení jejich využitelnosti při rekonstrukci klimatu. Letokruhové chronologie čtyř vybraných druhů dubu (Quercus robur L., Quercus petraea (Matt.) Liebl., Quercus polycarpa Schur., Quercus dalechampii Ten.) ze stejného regionu prokázaly velmi podobnou reakci na klimatické parametry, přičemž rozdíly byly způsobeny spíše lokálními podmínkami stanoviště než druhem dubu. Dále byla celá recentní část české dubové chronologie rozdělena do pěti párů sub-chronologií podle různých kategorií (nadmořská výška, věk stromů, druh dřeviny, půdní vlhkost a geografická poloha). Velká podobnost všech sub-chronologií byla potvrzena nejvýznamnější růstovou reakcí dubu na množství srážek v období od května do července. V posledních letech stále vylepšovaná tisíce let dlouhá česká dubová chronologie vykazovala nedostatečné pokrytí celého území přirozeného výskytu dubu v ČR a nedostatečné proložení v 19. století. Celkem 342 nově odebraných recentních vzorků ze západu Čech a vzorků z vytipovaných historických konstrukcí, převážně zvonových stolic, bylo použito pro pokrytí celého území přirozeného výskytu dubu v ČR a pro zlepšení napojení recentní a historické části chronologie. Studie byla doplněna analýzou počtu bělových letokruhů, která potvrdila klesající počet bělových letokruhů ve směru od západu k východu a ukázala, že počet bělových letokruhů se nemění v průběhu času (5-24). Zcela nová standardní dubová chronologie pro území Slovenské republiky byla sestavena z 276 historických a 1028 recentních vzorků. Chronologie má rozsah od roku 967 do roku 2013 a vykazuje velkou podobnost s letokruhovými chronologiemi z ČR, Rakouska a Ukrajiny. Stejně jako česká chronologie vykazuje nejvýznamnější reakci na srážky v období květen až červenec s velkým propadem korelací kolem roku 1980. Analýzou negativních let bylo v chronologii odhaleno 26 období, přičemž nejextrémnějším rokem byl rok 1947, který se projevil u všech zkoumaných lokalit. Mezi jednotlivými způsoby odstranění věkového trendu z letokruhových křivek nebyly v dobře proložených obdobích nalezeny rozdíly mezi výslednými chronologiemi. Tato práce rozšiřuje znalosti o chování dubu na letokruhové úrovni ve střední Evropě. Nově sestavená standardní dubová chronologie pro oblast Slovenska zaplňuje mezeru v husté síti evropských chronologií a spolu s aktualizací české dubové chronologie zvyšuje potenciál chronologií pro hydroklimatické rekonstrukce a spolehlivost dendrochronologického datování historických dubových konstrukcí a archeologických nálezů.

Abstract:

The main objectives of the thesis submitted were to create the missing oak tree-ring chronology for the area of Slovakia, update the existing Czech oak tree-ring chronology, assess their paleoclimatic potential, and find the best way to remove the age trend from tree-ring series. At the same time, the number of sapwood tree rings over time was analysed. As the historical and archaeological material can be represented in tree-ring chronologies by curves from different oak species with different age and from different areas, two comparative studies have been carried out to assess their usefulness for the climate reconstruction. Tree-ring chronologies of four selected oak species (Quercus robur L., Quercus petraea (Matt.) Liebl., Quercus polycarpa Schur., Quercus dalechampii Ten.) from the same region showed a very similar response to climatic parameters; the differences were caused by local site conditions rather than oak species. Further, the recent part of the Czech oak chronology was divided into five couples of sub-chronologies using various categories (altitude, age of trees, tree species, soil moisture, and geographic location). A great similarity of all the sub-chronologies was confirmed by the most significant growth response of oak to the precipitation sum in the period May to July. The thousands-year-long Czech oak chronology, which has been gradually improved in recent years, still showed insufficient coverage of the entire territory of the oak natural distribution range and insufficient replication in the 19th century. A total of 342 newly collected samples from western Bohemia and samples from selected historical structures, mostly belfries, were used to cover the entire natural distribution range in the Czech Republic and to improve the connection of the recent and the historical parts of the chronology. The study was supplemented by the analysis of the number of sapwood tree rings, which confirmed the declining number of sapwood rings in the direction from the west to the east, and showed that the number of sapwood rings does not change over time (5-24). A completely new tree-ring oak chronology for the territory of the Slovak Republic was made up of 276 historical and 1028 recent samples. The chronology ranges from 967 to 2013 and shows strong resemblance with the tree-ring chronologies from the Czech Republic, Austria and Ukraine. As the Czech chronology, it manifests the most significant response to precipitation in the May to July period with a huge drop in correlations around 1980. The analysis of negative pointer years in the chronology revealed 26 periods; the most extreme year was 1947, which stood out in all of the investigated sites. Comparing the resulting chronologies, no significant differences were found among the various ways of age trend removal from tree-ring series in the periods with sufficient replication. This work extends the knowledge about the behaviour of the oak in Central Europe at the level of tree rings. The newly formed tree-ring oak chronology for the area of Slovakia fills the gap in the dense network of European chronologies and together with the update of the Czech oak chronology increases the potential for hydroclimatic reconstructions and the reliability of the dating of historical oak structures and archaeological finds.

Keywords

dendrochronologie, dub, letokruh, standardní chronologie, Slovenská republika, Česká republika

Keywords

dendrochronology, oak, tree ring, tree-ring chronology, Slovak Republic, Czech Republic

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 1. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Michal Rybníček, Ph.D.
• Reader: Petr Horáček, prof. Dr. Ing., Hanuš Vavrčík, doc. Ing., Ph.D., Václav Treml

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / field:
Wood-Working Engineering / Wood Processing and Timber Technology