Struktura, dynamika a geomorfologické účinky dřevní hmoty v říčních korytech lesních vegetačních stupňů ČR

Mgr. Lukáš Krejčí, Ph.D.

Doctoral thesis

Structure, dynamics and morphological effects of woody debris in the river channels across the altitudinal zones of the Czech Republic

Abstract:

Předkládaná dizertační práce je věnována problematice říčního dřeva, zejména hrubého říčního dřeva označovaného jako LWD. Toto téma je v České republice ještě velmi málo zpracované, a proto tato dizertační práce patří k prvním uceleným a komplexním studiím vůbec. Obsah práce je primárně tvořen dvěma, pojetím odlišnými, rozsahem však vyrovnanými, částmi. První část je obecná a vychází převážně z poznatků publikovaných ve světové literatuře. Věnuje se vývoji disciplíny a řešeným tématům, terminologii, významu a funkcím vegetačního doprovodu a říčního dřeva v ekosystémech vodních toků. Pozornost je také věnována aspektu toku látek v poříčním koridoru formou pozice, přísunu, transportu a zániku říčního dřeva. Pro představu o struktuře a množství říčního dřeva ve světových řekách různých řádů a velikostí jsou uvedeny informace čerpané ze studií věnujících se Americkým, Evropským a Australským vodním tokům. Na závěr jsou prezentovány možnosti využití říčního dřeva v nejrůznějších revitalizačních projektech ve světě a první případy jeho použití v České republice. Podle získaných informací je potenciál využití dřevního materiálu ve vodních tocích České republiky velmi vysoký. Druhá část je aplikační a je založena na několikaletém výzkumu deseti vybraných úseků vodních toků České republiky. Jedná se o tři úseky na řece Moravě, dva úseky na Bílé Opavě a po jednom úseku na Lužnici, Dyji, Morávce, Černé Opavě a Augšperském potoce. Zájmové říční úseky byly vybírány tak, aby odrážely změnu charakteru a velikosti toku s ohledem na celkovou změnu prostředí, zejména na rostoucí nadmořskou výšku a proměnlivý vegetační doprovod. Hlavním kritériem výběru byla relativní přirozenost těchto úseků z hlediska upravenosti koryta a zachovalosti vegetačního doprovodu. Práce také přináší původní metodický přístup k řešení problematiky v podmínkách vodních toků ČR. Metodika nabízí návod pro terénní mapování říčního dřeva a ukazuje možnosti a limity zpracování získaných dat. Na všech úsecích bylo podle této metodiky říční dřevo kompletně zmapováno a zpracováno. Následně byly vyhodnoceny strukturální charakteristiky, mezi které patří zejména množství, velikost či distribuce a pozice. Krátká pasáž je věnována i dřevním akumulacím, jež se v zájmových úsecích také hojně vyskytují a ovlivňují tak celkovou strukturu. Kromě aktuálních strukturálních charakteristik byly blížeji popsány mechanizmy přísunu říčního dřeva. Spolu s hodnocením mobility poskytují tyto výsledky informace o celkové dynamice říčního dřeva v potocích a řekách České republiky. Vybrané kusy byly za účelem sledování jejich mobility označeny a během delšího časového období monitorovány. Úzce specializovanou částí spadající do oblasti fluviální biogeomorfologie je hodnocení geomorfologických účinků říčního dřeva v závislosti na jeho vlastnostech a parametrech koryta. Vybrané morfologické projevy byly rozebrány bližším popisem, popřípadě geodetickými a granulometrickýmy postupy. Prostor byl věnován také přímému vlivu člověka na říční dřevo (zejména na jeho přísun a zánik) ve zkoumaných úsecích. Zhodnoceny byly možné dopady tohoto antropogenního působení. Výsledky ukázaly, že celková struktura říčního dřeva se napříč zkoumanými vodními toky mnohdy výrazně liší. Hlavní vliv na množství má velikost koryta. Naproti tomu význam vegetačního doprovodu pro utváření říčního dřeva není jednoznačný. Je možno konstatovat, že analýza parametrů říčního dřeva většinou potvrdila předpokládanou hypotézu, kdežto vliv okolního prostředí se ukázal jako neje

Abstract:

dnoznačný. Z hlediska mobility nebyla prokázána jednoznačná spojitost s velikostí říčního dřeva a koryta a uplatňuje se zejména způsob kotvení a zachovalost kusu. Vzhledem ke skutečnosti, že úseky byly vybírány s ohledem na jejich co největší přirozenost, se ukázalo, že člověk zde má na říční dřevo velký vliv. Na závěr je možno konstatovat, že některé výsledky uvedené v této práci jsou jednoznačné a je možno je přenést do praxe, jiné výsledky nemají zcela zřejmou interpretaci a bude třeba je zpřesnit dalšími, detailnějšími výzkumy. Zvláště poznatky o morfologických účincích je možno využít při aktivním managementu říčního dřeva ve vodních tocích České republiky. Práce obsahuje i soupis diskutabilních postupů, které vnáší do výsledků výzkumu nejistotu, a dále uvádí chyby a limity studia říčních dřeva v podmínkách českých řek. Nezbývá tedy nic jiného než doufat, že celá tato práce podnítí větší zájem o problematiku říčního dřeva a přispěje k lepšímu pochopení říčních ekosystémů zejména s ohledem na fenomén říčního dřeva. V době, kdy se ukazuje nutnost přehodnocení způsobu správy vodních toků, může být práce užitečným podkladem.

Abstract:

This Ph.D. thesis deals with problems of woody debris, above all large woody debris - LWD. This topic is very little resolved in the Czech Republic and that is why this thesis belongs to the first comprehensive studies at all. Content of this work is principally divided into two different, well balanced, parts. The first part is composed of general facts and above all is based on information gained from the worldwide literature. The attention is paid to the development of this discipline, former and actual topics, terminology, significance and function of woody debris and riparian vegetation in river ecosystems. Input, position, transport and decay of woody debris are also solved as the aspect of matter flow. The information about the structure and quantity of woody debris in American, European and Australian streams and rivers of different order and size are mentioned. Possibilities of woody debris usage in different kinds of restoration projects abroad and the first cases of its using in the Czech Republic are present at the end. According to gained information is potential use of woody debris in the Czech water courses very high. The second part is application and is based on several year researches of ten selected water courses in the Czech Republic. It was chosen three reaches within the whole Morava River, two reaches within the Bílá Opava brook and one reach on the following streams and rivers: Lužnice River, Dyje River, Morávka River, Černá Opava River, Augšperský brook. Study areas were selected to reflect the change of character and size of the river with the special accent on altitude (terrain) and variation of vegetation. Well preserved (near pristine) vegetation and nature and unmanaged river channel were the main criteria of the selection. Presented work also brings original methodological approach for woody debris survey in the Czech natural conditions. Methodology offers instructions for field survey of woody debris and shows possibilities and limits of data processing. Large woody debris in all study reaches was completely mapped and processed according to this methodology. All structural characteristics (quantity, size, distribution, position, etc.) were subsequently analyzed. Short passage is devoted also to wood jams (accumulations), which are in some selected reaches very abundant and so influence the woody debris structure. Input mechanisms of woody debris were described closer. These results, together with mobility assessment, provide the information about dynamics of woody debris in streams and rivers in the Czech Republic. Selected pieces of large woody debris were marked to monitor their mobility during several years period. Fluvial biogeomorphology, as the nearly specialized part, is represented by evaluation of geomorphological effects of woody debris depending on its features and channel parameters. Chosen morphological features were analyzed by closer description, mainly by the geodetic practices or granulometric analysis. Special part is also dedicated to the direct human influence on the woody debris and especially on its input and decay. The impacts of these human interventions were reviewed then. The main results have shown that the general structure of woody debris in all study river reaches is mainly quite different. The main agent, which influences the quantity of woody debris, are the dimensions (mainly width) of river channel. On the other hand, the significance of riparian vegetation for the formation of woody debris is not unambiguous. Analysis of woody debris parameters mostly confirmed the supposed hypothesis, but the influence of the surrounding environment showed like ambiguous. In light of mobility was not documented clear connection with the size of woody debris and size of river channel, and we can recognize other important factors as preservation and LWD anchorage. According to the fact, that the study areas were chosen as the natural as can be, it is evident, that the h

Abstract:

uman influence on woody debris is considerable. It is possible to claim, that some results of this work are unambiguous and can be transferred to the practice, other results do not have quite evident interpretation. Unclear results should be clarified by the other detailed research. The piece of knowledge about morphological effects can be used for the active management of woody debris in the Czech Republic. This work also contains the disputable procedures, which bring the uncertainties into the research. It also contains the mistakes and limits of woody debris survey in the Czech natural conditions. It cannot choose but nothing else than hope, that the whole work will initiate bigger interest in the problems of woody debris and contribute to better understanding of river ecosystems with the special accent to woody debris phenomena. This Ph.D. thesis can be the useful basis, especially at the time, when the needs of revaluation of water management practices are evident.

Keywords

říční dřevo, struktura, dynamika, morfologické účinky, mobilita, říční koryto, říční krajina, vegetační doprovod, revitalizace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 9. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 12. 11. 2010
• Supervisor: doc. RNDr. Zdeněk Máčka, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Jan Hradecký, Ph.D., doc. Ing. Helena Králová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography (4-years) / Physical Geography