Vegetation history of the Jeseníky Mts on local and regional scale

Mgr. Lydie Dudová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Dizertační práce je zaměřena na holocénní historii vegetace v Jeseníkách. Zkoumaná oblast je nejvýchodnější evropské hercynské pohoří s přirozeným alpínským bezlesím, která vykazuje přechodné rysy k oblasti Západních Karpat. Paleoekologický výzkum byl dosud zaměřen na vrcholové polohy, zatímco oblast středních nadmořských výšek zůstává neprozkoumána. Zaměřila jsem se proto na získávání nových dat ze středních poloh, hlavně prostřednictvím pylové analýzy jako hlavní metody paleoekologického výzkumu. Kombinací nově získaných dat s již publikovanými poznatky jsem popsala, jak se vegetace během holocénu vyvíjela. Březo-borové a později lískovo-smrkové lesy s příměsí listnatých dřevin převažovaly v období raného holocénu, smíšený les se smrkem a listnatými dřevinami převládal během středního holocénu, zatímco v pozdním holocénu v krajině dominovaly smíšené bukové lesy. Ve vrcholném středověku se urychlilo odlesňování a došlo k přeměně v kulturní krajinu, jak ve středních polohách, tak v horách. Klima bylo v první polovině holocénu hlavním faktorem ovlivňujícím vegetaci i šíření a ústup jednotlivých dřevin (článek 3). Od doby železné se stal důležitým činitelem také člověk. V této době je na hřebenech Jeseníků zaznamenán první možný zásah člověka do vegetace, pravděpodobně za účelem rozšíření bezlesého území pro pastvu. Tato činnost se později, ve vrcholném středověku, zintenzivnila. Ve středních polohách byly zaznamenány náhlé změny v druhovém složení lesa, pravděpodobně související s činností člověka, již v pozdním neolitu. Rozdílná doba počátku šíření buku, jedle a habru v různých místech regionu, související s místním pravěkým osídlením, naznačuje, že pravěké lesní hospodaření mohlo podpořit šíření těchto dřevin (článek 4). Mnohorozměrná syntéza všech dostupných dat ukazuje, že hlavním gradientem, ovlivňujícím rozmanitost vegetace v posledních šesti tisících letech, je nadmořská výška (článek 5). Význam nadmořské výšky časem roste, jak vyplývá z rostoucího rozdílu mezi druhovým složením sekundární vegetace ve středních polohách (více lučních druhů) a na vrcholech pohoří (více acidofilních keříků). Rozšíření dřevin je také podmíněno nadmořskou výškou. Diskutováno je překvapivé umístění těžiště výskytu smrku do středních poloh. Dále, důležitým přínosem jsou doklady přítomnosti modřínu během holocénu, které částečně podporují hypotézu o přirozeném výskytu modřínu v Jeseníkách. Multi-proxy výzkum jednotlivých lokalit přinesl nové poznatky o vývoji významných chráněných rašelinišť ve studovaném území. Blatkové rašeliniště Rejvíz nevzniklo zazemněním jezera, jak bylo původně předpokládáno, ale jako prameniště (článek 1). Na tomto rašeliništi došlo v minulosti několikrát ke změně polohy vodní hladiny, což vedlo buď k zaplavení, nebo k vysušení a šíření blatkového boru. Vrcholové rašeliniště Vozka vzniklo procesem paludifikace a postupně se vyvinulo v ombrotrofní vrchoviště. Nejdelší holocénní historie je zaznamenána díky rašeliništi Skřítek, jež vzniklo jako minerotrofní rašeliniště s mnoha v současnosti ohroženými druhy. Rašeliniště se přirozeně vyvíjelo v rákosinu, rašelinnou březinu a nakonec v ombrotrofní vrchoviště, dokud jeho vývoj nebyl přerušen odvodněním a vysázením smrku.

Abstract:

The thesis deals with the Holocene vegetation history in the Jeseníky Mts. The studied region is the easternmost Hercynian mountain range in Europe, showing transitional features to the Western Carpathians and containing an isolated alpine treeless zone. Palaeoecological research has been mostly focused on summit sites, whereas the middle altitudes remain quite unexplored. I aimed to obtain new original data, especially from the middle altitudes, using pollen analysis as the main method of palaeoecological reconstruction. By synthetizing these new data together with the already available data, I reconstructed the Holocene vegetation development in the area. Pinebirch and later spruce-hazel mixed woodlands occurred in the Early Holocene, sprucebroadleaved forest prevailed in Middle Holocene, whereas mixed beech stands dominated in the landscape of the Late Holocene. Deforestation and transformation into cultural landscape accelerated in the High Middle Ages, in both middle and high altitudes. In the first half of the Holocene, climate was the main factor influencing vegetation and controlled expansions and declines of broadleaved trees (Paper 3). Human influence became an important driving force since at least Iron Age. In this time, first impact on summit vegetation is evidenced (Paper 2 and 5), most likely in order to enlarge the treeless area for grazing; this culminated later during the High Middle Ages. In the middle altitudes, fluctuating woodland composition, which might have coincided with human activities, has been recorded already in the late Neolithic. Prehistoric woodland management might have supported expansion of Fagus, Abies and Carpinus into the spruce-broadleaved woodlands, as indicated by different timing of this event at different sites in coincidence with human settlement (Paper 4). Multidimensional synthesis of all available data revealed altitude to be the main factor affecting vegetation diversity consistently over the last 6000 years (Paper 5). Its importance gradually increased, depending on how human management increased abundance of meadow species in the middle altitudes and on the other hand, abundance of acidophytic dwarf shrubs in the summits. Distribution of tree species followed the altitudinal gradient as well, with spruce being surprisingly associated with the middle rather than the high altitudes. Moreover, there was pollen evidence of rare occurrence of Larix throughout the Holocene, partially supporting the hypothesis about its natural presence in the Jeseníky Mts. Multi-proxy research of individual sites brought new knowledge on history of important protected peatlands in the study area. The Rejvíz peatbog, covered recently by bog pine forest, originated as a spring mire, and not by lake terrestrialisation, as previously presumed (Paper 1). It experienced several changes of water level, leading to either inundation or drying followed by expansion of bog pine. The summit bog Vozka was formed by paludification and gradually developed into an ombrotrophic bog (Paper 2). The longest Holocene history was recorded for the Skřítek peatbog that originated as a mineral-rich fen with recently endangered species (Paper 3). Its natural development through a reed swamp, birch carr and an ombrotrophic bog has been recently interrupted by drainage and planting of spruce.

Keywords

Holocén, hercynská pohoří, vysokohorská vrchoviště, vývoj rašeliniště, pyl, rostlinné makrozbytky, krytenky, transfer functions, přeměna slatiniště-vrchoviště, mikrouhlíky, zásah člověka, lesní hospodaření, kulturní krajina, gradient nadmořské výšky, horské pastevectví, modřín, Holocene, Hercynian mountains, summit bogs, mire development, pollen, plant macrofossils, testate amoebae, fen-bog transition, microcharcoal, human impact, woodland management, cultural landscape, altitudinal gradient, mountain grazing, Larix

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 10. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 1. 12. 2016
• Supervisor: doc. Mgr. Michal Hájek, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Petr Kuneš, Ph.D., prof. dr. hab. Mariusz Lamentowicz

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Botany