Vegetace údolních niv ve vztahu k fluviálním procesům a tvarům vybraných řek Hrubého a Nízkého Jeseníku

Mgr. Blanka Šaňková, Ph.D.

Doctoral thesis

Bottomland vegetation in relation to fluvial processes and landforms along selected rivers of Hrubý and Nízký Jeseník Mountains

Abstract:

Disertační práce se zabývá vzájemnými souvislostmi mezi fluviálně-geomorfologickými procesy a strukturou rostlinných společenstev ve vybraných segmentech řek Hrubého a Nízkého Jeseníku. Kolmo na osu vodních toků Opavy, Černé Opavy a Branné byly v pěti přírodě-blízkých říčních úsecích vytyčeny profily, podél kterých byly rozlišeny jednotlivé fluviální tvary (lavice, ostrov, břeh, niva, terasa). Metodou fytocenologického snímkování byla v průběhu tří let (2005-2007) na jednotlivých typech reliéfu získávána data o vegetaci (pokryvnost a početnost), která byla následně spolu s třinácti vybranými proměnnými prostředí analyzována základními statistickými metodami. Metodami gradientové analýzy bylo analyzováno celkem 71 ploch za účelem prokázat vztah mezi vegetací a faktory prostředí a stanovit, které z proměnných a jakým způsobem ovlivňují rozšíření rostlinných druhů. Výsledky ukázaly, že klíčovými proměnnými ovlivňujícími složení vegetace jsou typ reliéfu, šířka údolní nivy, vzdálenost k říčnímu korytu a nadmořská výška. V případě bylinné vegetace (analyzováno zvlášť bylinné a zvlášť keřové a stromové patro) měla průkazný vliv na složení vegetace také proměnná výška nad dnem koryta. Výsledky binární diskriminační analýzy potvrdily skutečnost, že výskyt četných rostlinných druhů koresponduje s konkrétními fluviálními tvary (lavice, ostrov, břeh, niva, terasa). Na základě syntézy výsledků provedených analýz byly rozlišeny čtyři kategorie druhů dle vztahu k fluviálně-geomorfologickým procesům, popsáno bylo druhové složení jednotlivých fluviálních tvarů. Předmětem zkoumání byl také vliv intenzity fluviálně-geomorfologických procesů na hodnoty lokální diverzity jak na úrovni fluviálních tvarů, tak biotopů detailněji vylišených v rámci jednotlivých fluviálních tvarů. Nejvyšší hodnoty byly zjištěny na povrchu nivy, směrem k údolním svahům a ke tvarům situovaným v řečišti (ostrovy, lavice) se počet druhů snižoval. Potvrdily se tak závěry četných hypotéz, které predikují nejvyšší hodnoty druhové rozmanitosti na místech se střední intenzitou disturbance a nízké hodnoty na lokalitách s maximální a minimální intenzitou disturbancí. Rozbor celkem 147 fytocenologických zápisů z let 2005, 2006 a 2007 umožnil charakterizovat hlavní trendy mezisezónního vývoje pokryvnosti bylinného i dřevinného patra na jednotlivých biotopech řeky Opavy a určit základní principy kolonizace vegetací ve vztahu k fluviálně-geomorfologickým procesům. Pozornost byla věnována také nástupu a šíření invazních neofytů po mimořádné disturbanci v podobě extrémní povodně v roce 1997 na lokalitách Opava a Branná. Celkem bylo zjištěno osm druhů invazních neofytů, nejčastěji osídlovaným biotopem byla povodňová lada. Rovněž byla řešena problematika desetiletého sukcesního vývoje vegetace na biotopech iniciovaných mimořádnou povodní v roce 1997 na úseku řeky Branné. Analýza 21 fytocenologických snímků z let 2000, 2005 a 2007 potvrdila předpoklad, že procesy opětovné kolonizace nově vytvořených biotopů probíhají diferencovaně v závislosti na hydrologických podmínkách a typu substrátu, a že klíčovou roli v počátečních stádiích sukcese hraje zejména vlhkostní režim.

Abstract:

The Ph.D. thesis deals with bottomland vegetation in relation to fluvial geomorphic landforms in near-natural river reaches in Hrubý and Nízký Jeseník Mountains. Field surveys were conducted in permanent plots located along transects perpendicular to a stream channel in five reaches of the Opava, Černá Opava and Branná Rivers. In each of plot, the following characteristics were collected: the percent canopy cover of each vascular plant species present (using Zlatník's scale), landform type (alluvial gravel bar, vegetated island, riverbank, floodplain, terrace), height above channel, distance to channel, sediment-size characteristics, slope, aspect and width of floodplain. In twenty-one plots also soil pH, soil enzymatic activity and dry matter content were measured. At first, vegetation data collected in 2007 (relevés from 71 study plots) were statistically analyzed using ordination methods to search for a pattern in species composition and to determine which of the measured variables are the main factors influencing the woody and herbaceous vegetation. The binary discriminant analysis was used to reveal significant association of species with specific type of fluvial landforms. The results of both direct and indirect gradient analyses suggest that the key environmental determinants of riparian vegetation variation are the fluvial-geomorphic surface, width of the floodplain, distance to the river channel and altitude. In case of herbaceous vegetation (woody and herbaceous vegetation were treated separately) also the difference in elevation above the channel bed has a significant influence on vegetation composition. The binary discriminant analysis revealed that numerous species can be associated with specific type of fluvial landforms. Herbaceous and woody plants identified along study reaches were classified into four groups according to their bottomland occurrence based on performed analysis and field investigation. The vegetation composition on dominant geomorphic surfaces (bar, island, bank, floodplain, terrace) was described. The investigation of the species richness of riparian vegetation in relation to fluvial landforms revealed clear trends in diversity along the studied reaches - species richness per site (number of species for each fluvial landform) was generally highest on the floodplain and decreased gradually to the channel bed and to the terrace. The comprehensive three-year monitoring (2005-2007) of vegetation dynamics in 49 permanent plots on three transects on the Opava River (147 relevés) is presented in second research chapter. For more detailed survey, individual habitat types were distinguished on fluvial geomorphic surfaces. The year-to-year changes in woody and herbaceous cover and in number of species on different habitat types were closely evaluated and displayed in sets of graphs. The final chapter focuses on vegetation recolonization on different habitat types after major flood disturbance (July 1997) in the course of ten years on the Branná River. In three repeat sets (2000, 2005, 2007) were obtained 21 relevés, the vegetation has been described and the successional changes were analysed. Various spatial and temporal patterns of recolonization were determined by the analysis of vegetation reestablishment on adjacent quadrats located along transects.

Keywords

Klíčová slova, fluviální procesy a tvary, vegetace údolních niv, břehové a doprovodné porosty, sukcese, zákonitosti rozšíření vegetace, údolní niva, povodeň, disturbance, fluviálně-geomorfologické procesy, mnohorozměrná analýza Key words, fluvial processes and landforms, bottomland vegetation, riparian vegetation, succession, vegetation patterns, floodplain, flood, fluvial geomorphic processes, multivariate analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 18. 6. 2009
• Supervisor: doc. Ing. Jan Lacina, CSc.
• Reader: RNDr. Pavel Trnka, CSc., doc. RNDr. Jaroslav Vašátko, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

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