Functional and ecophysiological anatomy and morphology of woody plants

Ing. Roman Plichta

Doctoral thesis

Anatomie a morfologie dřevin: studium vybraných funkčních a ekofyziologických vztahů

Abstract:

Dřeviny jsou komplexními organismy s velmi složitou strukturou, které jsou neustále vystaveny nesčetným interakcím s okolním prostředím. Pod tlakem změn okolního prostředí a zároveň s věkem jsou dřeviny neustále nuceny optimalizovat jejich strukturu za účelem zachování jejich funkce. Jednotlivé strukturní změny jsou ovšem často podmíněny jinými strukturními, biofyzikálními nebo fyziologickými změnami či pochody v rostlinném těle, což má za následek celou řadu konsekvencí a zákonitých vztahů. Strukturní a funkční vztahy v rostlině však přinášejí jednu velkou výhodu. Díky pozorování jedné strukturní změny můžeme usuzovat na jinou strukturní či funkční adaptaci, pokud dobře známe vztah mezi nimi. Můžeme například posuzovat zdravotní stav stromů, pokud pozorujeme, že se daný jedinec nachází na okraji škály možné strukturní nebo funkční změny. Důležitým orgánem, na kterém můžeme tyto změny dobře pozorovat, je list. List je velmi důležitý v produkci sacharidů během fotosyntézy, bez kterých by nemohla přežít žádná živá buňka v těle dřeviny. Zároveň jsou listy dobře vystaveny okolnímu prostředí, tvoří přechod mezi rostlinou a atmosférou a právě v listech dochází k důležitým výměnám energií. Proto jsou listy často orgánem s krátkou dobou životnosti, relativně rychle se vytvářejí nové a díky tomu dobře odrážejí aktuální změny v prostředí. List je zároveň snadno dostupný (oproti kořenům), proto je celá řada vztahů a závislostí popsána vzhledem k listům. Předkládaná disertační práce je založena na studiu vztahů anatomie, morfologie a fyziologie dřevin pod vlivem okolního prostředí, a to u dřevin jak jehličnatých (borovice lesní), tak listnatých (buk lesní, jilm horský, topoly), ale i jednoděložných stromového vzrůstu (dračince). Zvláštní zřetel je brán na funkční a strukturní vztahy listů. Disertační práce je vypracována jako soubor volně přepracovaných článků s krátkým shrnujícím úvodníkem, ve kterém jsou uvedeny hlavní výsledky článků a popsány některé strukturně-funkční závislosti.

Abstract:

Anatomical observations belong to the fundamental research methods, which is derived from the basic human nature: “need for see what is going on”. Trees are complex organisms with countless intrinsic interactions as well as with many interactions to ambient environment. Trees are plastically optimizing their structure to sustain their function under exogenous pressure of still changing conditions. One structural feature is driven by another structural, biophysical or physiological property, resulting in a sequence of trade-offs. By observing on one structural change we can assume to another structural or functional adaptation. Each species exhibit different operating ranges along continua of established trade-offs, so monitoring the range and its outermost positions could serve as a good indicator of tree vitality. On the level of tree organs, leaves are producing the energetic substrate by photosynthesis, which is essential to every living cell of tree body. Leaves also belong to the most exposed tree organs to the environment and they are responsible for large energy exchanges. Therefore leaves are mostly the tree organs with shorter life-span, which could well reflect tree structure and function modification demands. At the same time, they are quite easy to access, so it is not coincidence, that during centuries in plant research the fundamental trade-offs observed in plant are based on the correlations with leaf parameters.This PhD thesis deals with anatomical, morphological and physiological features that are modified by environmental conditions in woody plants – coniferous (Scots pine) and dicotyledonous trees (poplar, beech, elm) as well as monocotyledonous arborescent plants (Dracaena). The body of thesis is based on already published articles, which are complemented with literary introductory in the first chapter named 'Synthesis'. The author’s articles were freely adopted.

Keywords

stres, list, cukry, xylém, transpirace

Keywords

xylem, leaf, transpiration, carbohydrates, stress

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Roman Gebauer, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / field:
Botany / Forest Phytology