Segetální vegetace severní a střední Moravy

Mgr. Šárka Cimalová, Ph.D.

Disertační práce

Segetal vegetation of northern and central Moravia

Anotace:

Disertační práce se zabývá problematikou polní plevelové vegetace severní a střední Moravy, včetně Slezska. Ve zkoumaném území byly poprvé analyzovány komplexněji vzácné druhy plevelové vegetace území severní a střední Moravy a Slezska. Jejich výskyt byl dán do souvislosti s hospodářskými, politickými a ekonomickými změnami 20. století v tzv. východním bloku střední Evropy. Trend ústupu vzácných druhů způsobený kolektivizací a intenzifikací zemědělství v 50.-70. letech se v zastoupení herbářových sběrů projevuje pouze u některých taxonů (např. Bromus secalinus). Jiné druhy (Agrostemma githago, Euphorbia falcata) mají v herbářích malé zastoupení před i po období kolektivizace. V 60.-70. letech překvapivě dochází k přechodnému nárůstu lokalit teplomilných plevelů v souvislosti s dovozem a zpracováním železné rudy (Ajuga chamaepitys). Nejedná se ale o nálezy z polí. Ke konci 20. století výrazně přibývají lokality druhů spjatých s oceanickým klimatem severní Moravy (Centaurea cyanus, Sherardia arvensis, Aphanes arvensis) a, podobně jako i v sousedním Německu, druhů ruderálních (Microrrhinum minus). Další analýzy se týkají faktorů ovlivňujících polní plevelovou vegetaci jako celek i její jednotlivé skupiny původních a nepůvodních druhů. Pozornost je věnována závislosti skladby a druhové diverzity plevelů na režimech disturbance, lokálních faktorech prostředí (teplotě, vlhkosti, půdním typu a půdním pH), sezonalitě a faktorech krajiny souvisejících se species pool vlivy různých typů krajinného pokryvu a krajinné heterogenity. Analýzy vlivu lokálních faktorů prostředí na druhovou skladbu plevelové vegetace byly provedeny ordinačními metodami na souboru 174 vegetačních snímků zaznamenaných na studovaném území v letech 2001-2003. Pro každou z proměnných byl vypočítán jejich hrubý a čistý vliv na druhovou skladbu. Hlavní změny souvisejí s odlišným typem plodin (okopaniny vs. obilniny) a s ním spojeným režimem disturbance. Další významnou skupinu faktorů tvoří klimatické proměnné, sezónní změny, typy půd a jejich pH. Plevelová vegetace studované části Moravy je díky relativní homogenitě tohoto území, ve srovnání s rozsáhlejším a variabilnějším územím České republiky, ovlivněna klimatickými a půdními charakteristikami méně než typem obhospodařování. Na základě uvedených výsledků bylo dále analyzováno 434 vegetačních snímků obilnin a okopanin celé Moravy a Slezska se záměrem porovnat vlivy podmínek prostředí a vlivy disturbančních režimů na druhovou bohatost a beta-diverzitu v těchto dvou typech habitatů (k výpočtům byla využita Whittakerova míra beta-diverzity). Relativní významnost každé proměnné prostředí na varianci původních a nepůvodních druhů (archeofyty a neofyty byly analyzovány odděleně) byla vyhodnocena CCA ordinačními metodami. Mezi obilninami a okopaninami není signifikantní rozdíl v celkové druhové bohatosti všech druhů a také druhů původních. Obilniny jsou bohatší na archeofyty a okopaniny na neofyty. Beta-diverzita je ale celkově vyšší v okopaninách než v obilninách. V obou typech plodin u původních druhů s rostoucím množstvím srážek roste druhová bohatost, ale zároveň klesá beta-diverzita. U archeofytů naopak s klesající nadmořskou výškou, srážkami a rostoucí teplotou beta-diverzita roste společně s druhovou bohatostí. Porovnání vlivu lokálních faktorů a faktorů krajiny na druhovou početnost plevelové vegetace bylo provedeno na souboru 96 snímků obilnin a okopanin severní Moravy, střední Moravy a Slezska. Analýzy faktorů byly provedeny metodou regresních stromů, k vyjádření krajinné heterogenity byl použit Gini-Simpsonův index diverzity. Vlivy krajinné heterogenity a proporcí krajinného pokryv

Anotace:

u na druhovou bohatost původních a nepůvodních skupin druhů, i pro plevelovou vegetaci celkově byly analyzovány Pearsonovými korelacemi. Analyzovány byly kruhové zóny krajinného pokryvu o poloměrech 100-2000 m okolo vegetačních snímků ve 100 m intervalech. Vlivy krajiny byly v souladu s literaturou nejsilnější na poloměrech 500 a 2000 m. Počet původních druhů ve snímcích byl vyšší v krajině s vyšším podílem travnatých ploch a nižším zastoupením zemědělské půdy. Počet archeofytů byl vyšší v krajině s vyšším podílem průmyslové a zastavěné plochy a nižším podílem lesa, zatímco počet neofytů na krajinném pokryvu nezávisel. Krajinná heterogenita signifikantně neovlivňovala druhovou bohatost plevelové vegetace. Z lokálních faktorů ovlivňovaly druhovou bohatost srážky a půdní charakteristiky (druhová bohatost všech skupin plevelů a také původních druhů rostla s vlhkostí), nadmořská výška (archeofyty preferovaly nížiny) a typ plodiny (archeofyty byly druhově bohatší v ječmeni než v pšenici nebo bramborách, neofyty byly bohatší v bramborách nebo v řepě než v ovsu a pšenici). Celková druhová bohatost všech skupin plevelů závisela na sezóně. Nejvyšší byla od června, u archeofytů od června do konce srpna.

Abstract:

Weed vegetation of northern Moravia including Silesia and central Moravia was analyzed in this dissertation thesis. For the first time rare species of weed vegetation of northern and central Moravian and Silesian regions were analyzed in a more complex way. Their occurence was given to the relation to agricultural, economic and political changes of the 20th century in the so called eastern block of central Europe. The trend towards the decrease of rare species caused by collectivization and intensification of agriculture from the 50th to the 70th was proved in only some of the taxa (eg. Bromus secalinus) according to herbarium collections. Other species (like Agrostemma githago, Euphorbia falcata) are similarly rarely represented in herbarium collections both before and after the period of collectivization. Surprisingly, transient decrease of thermophilous weed findings is observed in the 60th and 70th in relation to the importation and processing of iron ore. The above mentioned, however, are not the findings from agricultural soils. Towards the end of the 20th century there is significant increase in habitats of spieces adherent to the oceanic climate of northern Moravia (Centaurea cyanus, Sherardia arvensis, Aphanes arvensis) and, like in adjacent Germany, of ruderal species (Microrrhinum minus). Next analyses comprise the factors affecting weed vegetation as a whole as well as its native and alien weed species groups, which were analysed separately in this study. Special attention was given to the dependence of the composition and weed species diversity on disturbance regimes, local environmental factors (temperature, moisture, soil type and soil pH), seasonality and landscape factors (land-cover type and landscape heterogeneity). Analyses of the impacts of environmental factors on weed vegetation composition were carried out by applying ordination methods on a data-set of 174 vegetation relevés recorded in the study area in 2001 – 2003. For each of the variables the gross and net effects on species composition were calculated. The main changes of species composition are linked to different crop type (root crops vs. cereals) and its disturbance regime. Another significant group of factors included climatic variables, seasonal changes, soil types and soil pH. Weed vegetation of the observed Moravian part is, owing to the relative homogeneity of this area in comparison with the wider and more variable area of the whole Czech Republic, less affected by climatic and soil characteristics than by crop cultivation. Based on the above mentioned results, 434 vegetation relevés of cereals and root crops of the whole Moravian and Silesian area were analysed with the aim to compare the impacts of environmental factors and disturbancy regimes on species richness and beta-diversity in these two types of habitats (Whittaker’s beta-diversity measure was used for calculations). Relative importance of each environmental variable on native and alien species variation (archaeophytes and neophytes were analysed separately) were evaluated by CCA ordination methods. There is no significant difference in total species richness and native species richness between cereals and root crops, however, cereals prove to be richer in archeophytes and root crops in neophytes. Beta-diversity is totally higher in root crops than in cereals. With growing precipitation, the species richness in native species group increases and, simultaneously, beta-diversity decreases in both crop types. Conversely, in archaeophytes with decreasing altitude and precipitation and growing temperature, beta-diversity increases together with the species richness. A comparison of local factors and landscape factors affecting species richness of weed vegetation was carried out on a data-set of 96 relevés from cereals and root crops of northern Moravia, central Moravia and Silesia. Regression tree models were used to perform the analysis of the factors and Gini-Simpson diversi

Abstract:

ty index was applied to landscape heterogeneity expression. The impacts of the landscape heterogeneity and the proportion of land-cover types on the species richness of native and alien species groups and of weed vegetation as a whole were analysed by Pearson correlations. Circular buffer zones of land- cover in radii of 100 - 2000 metres around the plots were analyzed in regular 100 m intervals. The impacts of the landscape were, in accordance with the literature, most significant on 500 and 2000 m radii. The number of native species in plots was higher in the landscapes with higher proportion of grassland and lower proportion of arable land. The number of archaeophytes was higher in the landscapes with higher proportion of industrial or built-up areas and lower proportion of forest, while the number of neophytes did not depend on landscape context. Landscape heterogeneity did not significantly affect local species richness in vegetation plots on arable land. Of the local factors, weed species richness was influenced by precipitation and soil characteristics (total species richness and native species richness increasing in wet areas), altitude (archaeophytes preferring lowland areas) and crops (archaeophytes being richer in barley than in wheat or potato, neophytes being richer in barley, potato or beet than in oat and wheat). Total species richness of all species groups depended on the season, being highest from June, archaophytes from June to August.

Klíčová slova

plevelová skladba, gradientová analýza, druhová bohatost, beta-diverzita, vlivy krajiny, archeofyty, neofyty, vzácné druhy, historické změny, weed structure, gradient analysis, species richness, beta-diversity, landscape effects, archeophytes, neophytes, rare species, historical changes

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 4. 2009

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 4. 2009
• Vedoucí: prof. RNDr. Milan Chytrý, Ph.D.
• Oponent: doc. RNDr. Michal Hejcman, Ph.D., RNDr. Martin Duchoslav, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biologie (čtyřleté) / Botanika