Dlouhodobé změny ve fenologii rostlin a živočichů střední Evropy

Mgr. Eva KOLÁŘOVÁ

Doctoral thesis

Long-term patterns in central European animal phenology

Abstract:

Klimatická změna a její dopady na ekosystémy jsou v dnešní ekologii hojně diskutovaným tématem. Jednou z oblastí kde pozorujeme výrazný vliv změny klimatu je načasování životních událostí druhů, tzv. fenologie. Přes veškerou pozornost a množství prací, které se fenologii věnují, stále nebyly plně vysvětleny některé aspekty změn v načasování životních událostí. Jedním z důvodů je, že většina prací je založena na časových řadách, které jsou dlouhé jen několik desetiletí, což značně omezuje naše poznatky o změnách, které probíhají na delším časovém měřítku. Předložená práce se proto snaží zhodnotit fenologické změny dřevin a ptáků v České republice od 1. poloviny 19. století po současnost a přispět tak k poznání ekologických změn na delší časové škále. Je obecně známo, že načasování životních fází u rostlin je výrazně ovlivněno teplotou. Naše znalost reakcí mnoha méně studovaných dřevin na měnící se klima je však značně limitovaná. Ve studii zahrnující 18 druhů dřevin jsem zjistila dřívější nástup jarních fenofází (např. počátek olisťování a kvetení) a naopak pozdější nástup podzimních fenofází (např. žloutnutí a opad listí), a to především od poloviny 70. let 20. století, což vedlo k celkovému prodloužení vegetační sezóny v průměru o 23,8 dne u 11 druhů dřevin za období posledních 35 let. Nejvýraznější posuny v načasování fenofází jsem zjistila u krátkověkých raně sukcesních druhů, což je vysvětlováno odlišnými mechanismy, které ukončují dormanci v porovnání s pozdně sukcesními dlouhověkými druhy. Obdobně jako u dřevin, jarní přílety ptáků byly uspíšeny a podzimní odlety byly u některých druhů spíše opožděny a to především od 70. let 20. století. Přes velkou variabilitu v příletech během celého studovaného období 18282010 a přes jasný recentní trend dřívějších příletů jsem zjistila, že některé druhy přilétaly v minulosti (v 1. pol. 19. století) dokonce dříve než dnes. Přestože se uvádí, že dálkoví migranti jsou v porovnání s migranty na krátkou vzdálenost v načasování svého jarního příletu značně rigidní, výsledky prezentované práce tento předpoklad jednoznačně nepotvrzují. U dálkového migranta vlaštovky obecné (Hirundo rustica) jsem zjistila, že tento druh zkracuje délku mezi příletem a počátkem hnízdění, což je jednou z možností, jak dohnat časovou ztrátu způsobenou pozdním příletem a udržet tak krok s uspíšeným nástupem jara a potravní nabídkou. Přes prodloužení délky setrvání na hnízdišti způsobené uspíšenými přílety a opožděnými odlety se však nepotvrdilo, že by se u tohoto druhu výrazně prodlužovala i délka hnízdní sezóny. Předložená studie ukazuje, že analýza dlouhodobých historických záznamů o fenologii dřevin a ptáků může poskytnout nové poznatky o vztazích mezi organismy a měnící se teplotou, což je ve světle probíhající klimatické změny velmi aktuální.

Abstract:

Climate change and its impacts on ecosystems are intensely discussed topics in ecology today. Exceptionally marked changes are observed in the timing of live-cycle events of plants and animals induced by climate. Despite numerous studies published on this topic some key aspects of phenological changes were not fully addressed. In addition, only marginal proportion of the published papers used time series longer than a few decades, which can not only bias the results of those studies but also distort our perception of current ecological changes. Therefore, to partly remedy these shortcomings, I present my work on long-term changes in phenology of trees and birds in the Czech Republic since the first half the 19th century. Development of key life events in plants is strongly influenced by ambient temperature. However, we have only poor knowledge about the responses to climate change in many less studied trees. In my study of 18 species of trees, I found that spring phenophases (e.g. leaf unfolding and flowering) advanced and autumn phenophases (e.g. leaf colouring and leaf falling) delayed, especially since the middle of 1970s. This led to the prolonging of the growing season in 11 tree species on average by 23.8 days during last 35 years. Next, I found that species with different life-history strategies responded differently to advancing spring. The spring phenophases of short-lived, early successional tree species showed stronger response compared to long-lived, later successional species. This difference can be attributed to different mechanisms for triggering the end of dormancy in the spring as adaptations for varying risk across diverse life-history strategies. Similarly to the findings on tree phenology, spring arrivals in birds advanced and autumn departures were in some species delayed, again especially since 1970s. However, spring arrivals were very variable during the full period of 18282010 and despite strong current temperature increase, some species arrived earlier in historical times (especially at the beginning of the 19th century) than today. Long-distance migrants are thought to be limited in their ability to track the tempo of advancing spring when compared to short-distance migrants. However, our results did not unambiguously support this assumption. Next, a long-distance migrant, the barn swallow Hirundo rustica, shortened the interval between arrival and beginning of nesting, which is another possibility how to track advancing spring and food abundance. Furthermore, there was clear pattern of prolongation of the stay in the breeding sites but there was no evidence for the extension of the breeding period. My studies together show that detailed studies of carefully assembled historical records of plant and animal phenology can provide unexpected insights into complex relationships between organisms and changing temperature.

Keywords

dálkový migrant, fenologie, migrační strategie, migrant na krátkou vzdálenost, teplota, změna klimatu, životní strategie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Peter Adamík, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Zoology