Compilation of a standard oak tree-ring width chronology as a tool for dendroarchaeological analyses in western Ukraine

Ing. Irena Sochová

Disertační práce

Sestavení dubové letokruhové standardní chronologie jako nástroj pro dendroarcheologické analýzy pro oblast západní Ukrajiny

Anotace:

Přestože je dub hojně zastoupen v lesích i v historických budovách západní Ukrajiny, dlouhé dubové standardní letokruhové chronologie jsou v tomto regionu vzácné, a to zejména v Zakarpatské oblasti. Proto bylo hlavním cílem disertační práce sestavit standardní dubové letokruhové chronologie pro tuto oblast. Nejprve bylo odebráno 247 vzorků z živých stromů ze Zakarpatské oblasti a 215 z Ciskarpatské oblasti, které byly následně použity pro sestavení recentních částí chronologií. Jelikož byly odhaleny rozdílné klimatické signály v obou regionech rozdělených karpatským obloukem, bylo nutné sestavit dvě regionální chronologie pro tyto oblasti. Taktéž bylo zjištěno, že duby v Zakarpatské oblasti jsou velmi citlivé na sucho během vegetačního období, zatímco duby z Ciskarpatské Ukrajiny jsou celkově méně citlivé na klima. Recentní zakarpatská chronologie zároveň velmi dobře koreluje s chronologiemi z okolních regionů (Slovensko a Rumunsko), zatímco recentní ciskarpatská chronologie vykazuje výrazně nižší korelace. Dále byla recentní zakarpatská chronologie rozšířena o vzorky z historických dubových konstrukcí z této oblasti a vzhledem k válečnému konfliktu na Ukrajině, také o historické vzorky z nejvýchodnější části Slovenska. Díky tomu se podařilo sestavit zakarpatskou chronologii dlouhou 621 let (1400–2020). Pro zpřesnění datování historických objektů byla provedena analýza počtu bělových letokruhů, která určila rozsah od 6 do 23 bělových letokruhů. Další analýza odhalila 41 pozitivních a 38 negativních významných let s abnormálně širokými nebo naopak úzkými letokruhy, které souvisely zejména s hydroklimatickými podmínkami. Práce byla dále rozšířena o analýzu klimatické citlivosti recentních dubových chronologií stabilních izotopů uhlíku a kyslíku podél výškového gradientu na Slovensku v blízkosti ukrajinských hranic. Bylo zjištěno, že letokruhové chronologie odrážejí signál letních srážek a sucha s podobnou silou jako chronologie stabilních izotopovů uhlíku a to bez vlivu nadmořské výšky na tento signál. Naopak chronologie stabilních izotopů kyslíku odrážely celkově nižší klimatický signál. Nově sestavená zakarpatská letokruhová chronologie umožňuje nejen dendrochronologické datování dubových historických staveb, ale prokázala i silný klimatický signál. K rozšíření a zpřesnění chronologie jsou však potřeba další historické a také archeologické vzorky. Dále je nezbytný další výzkum ciskarpatské chronologie s využitím současných i historických vzorků, který umožní její další použití pro dendrochronologické studie.

Abstract:

Although oak trees are abundant in the forests of western Ukraine and oak wood is found in many historical buildings, long oak chronologies are rare in the region, especially in Transcarpathia. The main aim of this thesis is to compile such an oak chronology for this area. First, 247 recent oak wood samples from the Transcarpathian region and 215 from the Ciscarpathian region were collected to compile recent chronologies. The revealed different climatic signals from the two regions, divided by the Carpathian arc, suggested compiling two separate chronologies for the area. It was found that oak in Transcarpathia is very sensitive to drought during the growing season, while trees in Ciscarpathian Ukraine are generally less climate-sensitive. In addition, recent Transcarpathian chronology correlates very well with chronologies from surrounding regions in Slovakia and Romania, while the recent Ciscarpathian chronology correlates poorly. The recent Transcarpathian chronology was extended using historical samples and, due to restrictions caused by the war in Ukraine, supplemented with historical samples from eastern Slovakia. The new Transcarpathian chronology is 621 years long (1400-2020). The analysis of sapwood determined the range of use from six to 23 sapwood rings. Further analysis revealed 41 positive and 38 negative pointer years with abnormally wide and narrow tree-rings that were associated with hydroclimatic conditions. The thesis was extended by including a analysis of the climate sensitivity of recent stable carbon and oxygen isotope chronologies for oak along an elevation gradient from Slovakia near the Ukrainian border. It was found that tree-ring width chronologies reflected the summer precipitation and drought signal with similar strength to the carbon stable isotope ones and with no elevation effect on this signal. Conversely, the oxygen stable isotope chronologies reflected an overall weaker climate signal. The new Transcarpathian chronology not only allows the dendrochronological dating of oak from historical buildings but also demonstrates a strong climatic signal. However, additional historical and archaeological samples are needed to extend and refine the chronology. Further research using both recent and historical samples is also needed for the Ciscarpathian chronology.

Klíčová slova

dendrochronologie, standardní chronologie, Zakarpatská Ukrajina, východní Evropa, dub, klima, letokruh

Keywords

dendrochronology, standard chronology, oak, climate, tree ring, Transcarpathian Ukraine, eastern Europe

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 13. 6. 2025
• Vedoucí: doc. Ing. Michal Rybníček, Ph.D.
• Oponent: Petr Horáček, prof. Dr. Ing., Grabner Michael, externi, Ionel Popa, externi

Mendelova univerzita v Brně

Lesnická a dřevařská fakulta

Doktorský studijní program:
Materiálové inženýrství dřeva