Rozšíření dvou indikačně významných bylinných druhů v lesích ČR a modelování jejich areálů v relaci s klimatologickými proměnnými

Mgr. Pavel Měska

Diplomová práce

Distribution of two herbaceous species of significant indication in the forests of the Czech Republic and modeling of their ranges in relation to climatological variables

Anotace:

Klima planety Země se v současnosti mění v důsledku lidské činnosti, přičemž probíhající klimatická změna má prokazatelné dopady i na území České republiky. Průměrná roční teplota zde již vzrostla přibližně o 1,5 °C, což se projevuje změnami v hydrologickém režimu, četnosti extrémních jevů i v dynamice přírodních ekosystémů. Jedním z viditelných důsledků je proměna areálů rozšíření rostlinných druhů, včetně druhů bylinného patra lesních ekosystémů. Modelování výskytu druhů představuje významný nástroj pro hodnocení vztahu mezi klimatickými faktory a rozšířením druhů. Umožňuje analyzovat, jak se mění vhodnost stanovišť v závislosti na klimatických podmínkách, a identifikovat faktory, které mají na distribuci druhů největší vliv. V případě druhů vázaných na lesní ekosystémy mohou tyto poznatky přispět k lepšímu pochopení budoucího vývoje lesních společenstev a potenciálních změn v druhovém složení lesů České republiky v kontextu klimatické změny. Cílem této práce bylo zjistit, které klimatické faktory nejvíce ovlivňují rozšíření kostřavy lesní (Festuca altissima) a třezalky horské (Hypericum montanum), tedy bylin typických pro lesní ekosystémy. Pro analýzu byly využity výskytové záznamy z botanické databáze Pladias a bioklimatická data z národního projektu PERUN. Pro modelování rozšíření kostřavy lesní bylo použito celkem 15 309 záznamů o výskytu, z nichž 2 271 bylo nutné rektifikovat z důvodu nepřesné geografické lokalizace. U třezalky horské bylo analyzováno 3 216 výskytových záznamů, přičemž 1 404 z nich bylo rovněž rektifikováno. Před samotným modelováním byla provedena korelační analýza klimatických proměnných a z další analýzy byly vyřazeny silně korelované faktory, které by mohly zkreslit výsledky modelu. Modelování bylo provedeno pomocí modelu maximální entropie (MaxEnt) na základě výskytových dat a bioklimatických proměnných projektu PERUN. U kostřavy lesní se jako nejvýznamnější faktory ukázaly průměrný roční počet dnů bez srážek (příspěvek 37,7 %), počet dnů se srážkami ≥ 10 mm (31,9 %) a počet dnů se srážkami ≥ 30 mm (12,3 %), což naznačuje dominantní vliv srážkového režimu na její rozšíření. U třezalky horské měl největší vliv průměrný roční počet dnů bez srážek (příspěvek 26,8 %), dále počet dnů se srážkami ≥ 10 mm (24,7 %) a ≥ 30 mm (13,9 %), což rovněž poukazuje na citlivost druhu k dlouhodobému suchu a charakteru srážkového režimu. Kvalita modelů byla ověřena pomocí metrik AUC (Area Under the Curve) a TSS (True Skill Statistic). U kostřavy lesní dosáhl model hodnot AUC = 0,829 a TSS = 0,527, což indikuje velmi dobrou predikční schopnost. U třezalky horské byly hodnoty AUC = 0,779 a TSS = 0,414, což představuje dobrou, avšak mírně nižší predikční sílu modelu. Tato skutečnost je pravděpodobně ovlivněna menším počtem dostupných výskytových dat. Výsledky práce ukazují, že klíčovým faktorem ovlivňujícím rozšíření obou zkoumaných druhů je distribuce a intenzita srážek. Tyto poznatky mohou přispět k lepší predikci změn druhového složení lesních ekosystémů v důsledku klimatické změny. Současně mohou sloužit jako podklad pro diskusi o možných úpravách lesnické typologie, o dynamice klimaxových druhů a o budoucím vývoji lesních společenstev v podmínkách České republiky.

Abstract:

The Earth’s climate is currently changing as a result of human activity, and the ongoing climate change has demonstrable impacts also within the territory of the Czech Republic. The average annual temperature has already increased here by approximately 1.5 °C, which is reflected in changes in the hydrological regime, the frequency of extreme events, and the dynamics of natural ecosystems. One of the visible consequences is the shift in the distribution ranges of plant species, including species of the herb layer of forest ecosystems. Species distribution modelling represents an important tool for assessing the relationship between climatic factors and species distribution. It makes it possible to analyse how habitat suitability changes depending on climatic conditions and to identify the factors that have the greatest influence on species distribution. In the case of species associated with forest ecosystems, these findings may contribute to a better understanding of the future development of forest communities and potential changes in the species composition of forests in the Czech Republic in the context of climate change. The aim of this thesis was to determine which climatic factors most strongly influence the distribution of Festuca altissima and Hypericum montanum, herbaceous species typical of forest ecosystems. Occurrence records from the Pladias botanical database and bioclimatic data from the PERUN national project were used for the analysis. For modelling the distribution of Festuca altissima, a total of 15,309 occurrence records were used, of which 2,271 had to be rectified due to imprecise geographic localisation. In the case of Hypericum montanum, 3,216 occurrence records were analysed, and 1,404 of them were also rectified. Prior to modelling, a correlation analysis of climatic variables was performed, and highly correlated factors that could distort the model results were excluded from further analysis. Modelling was carried out using the maximum entropy model (MaxEnt) based on occurrence data and bioclimatic variables from the PERUN project. For Festuca altissima, the most important factors influencing its distribution were the mean annual number of days without precipitation (contribution 37.7%), the number of days with precipitation ≥ 10 mm (31.9%), and the number of days with precipitation ≥ 30 mm (12.3%), indicating a dominant influence of the precipitation regime on its distribution. For Hypericum montanum, the strongest influence was exerted by the mean annual number of days without precipitation (contribution 26.8%), followed by the number of days with precipitation ≥ 10 mm (24.7%) and ≥ 30 mm (13.9%), which likewise points to the species’ sensitivity to prolonged drought and the character of the precipitation regime. Model performance was evaluated using the metrics AUC (Area Under the Curve) and TSS (True Skill Statistic). For Festuca altissima, the model achieved values of AUC = 0.829 and TSS = 0.527, indicating very good predictive performance. For Hypericum montanum, the values were AUC = 0.779 and TSS = 0.414, representing good but slightly lower predictive performance. This is probably influenced by the smaller number of available occurrence records. The results show that the key factor influencing the distribution of both studied species is the distribution and intensity of precipitation. These findings may contribute to improved prediction of changes in the species composition of forest ecosystems under climate change. At the same time, they may serve as a basis for discussion on possible adjustments to forest typology, the dynamics of climax species, and the future development of forest communities under the conditions of the Czech Republic. forest ecosystems, precipitation regime, bioclimatic variables, habitat suitability, forest typology, Festuca altissima, Hypericum montanum.

Klíčová slova

klimatická změna, modelování rozšíření druhů, MaxEnt (model maximální entropie), lesní ekosystémy, srážkový režim, bioklimatické proměnné, vhodnost stanoviště, lesnická typologie, Festuca altissima, Hypericum montanum

Keywords

forest ecosystems, climate change, precipitation regime, species distribution modelling, MaxEnt (Maximum Entropy), bioclimatic variables, habitat suitability, forest typology, Festuca altissima, Hypericum montanum

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 5. 2026
• Vedoucí: Mgr. Tomáš Černý, Ph.D.
• Oponent: Petr Dujka, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta lesnická a dřevařská

Magisterský studijní program:
Lesní inženýrství