Posouzení vlivu abiotických stresových faktorů na anatomickou stavbu dřeva smrku v oblasti Klínovce

Mgr. Martin Lexa

Disertační práce

Evaluation of impact of abiotic stress factors on wood anatomy of spruce from Klínovec area

Anotace:

Anatomické parametry lze považovat za citlivý indikátor změn prostředí s vyšším než ročním rozlišením. Metody kvantitativní anatomie dřeva byly použity ke studiu dynamiky anatomických znaků dřeva pro růst smrku v oblasti tzv. „Černého trojúhelníku“, kde emise fosilních paliv způsobily v 70. a 80. letech 20. století jednu z celosvětově nejvyšších depozic znečišťujících látek (SO2, NOx, F). Studijní oblast v okolí vrcholu Klínovce byla vybrána jako modelová oblast s ohledem na kombinaci drsného podnebí a dlouhodobého znečištění ovzduší. Řada anatomických rysů, jako je počet tracheid, plocha lumenu a tloušťka buněčné stěny spolu s šířkami letokruhů, byla zkoumána po celou dobu růstu vzorkovaných stromů. Ve výsledku jsme získali jedinečnou, více než sto let dlouhou řadu anatomických parametrů pokrývající období před, během a po extrémním znečištění ovzduší. Počty buněk a šířky letokruhů byly identifikovány jako nejcitlivější parametry, zatímco plocha lumenu a tloušťka buněčné stěny byly v období nejvyššího zatížení imisemi ovlivněny méně. Byly zkoumány čtyři lokality s různou expozicí vůči znečištění s předpokladem k rozdílné reakce anatomických znaků. Lokality se od sebe příliš neodlišovaly, nejvíce se lišila pouze lokalita Loučná se severní orientací. Ve druhé části výzkumu byla data ze všech lokalit spojena do jedné chronologie o dvaceti stromech a byla porovnávána s koncentracemi SO2, se srážkami a znečištěním. Byla využita metoda rozdělení letokruhů na určitý počet stejně širokých sektorů, pro které byly stanoveny průměrné hodnoty anatomických rozměrů tracheid – plochy lumene a šířky buněčné stěny. Tato metoda byla porovnána s klasickým přístupem, který pracuje s průměrnými hodnotami parametrů pro celý letokruh, respektive pro jarní a letní dřevo. Studie ukázala, že stromy reagovaly na zvýšenou koncentraci polutantů redukcí šířek letokruhů i hodnot anatomických parametrů. Dobrým indikátorem stresu se ukázal také poměr růstových indexů tlouštěk buněčných stěn jarního a letního dřeva.

Abstract:

Anatomical parameters can be considered as a sensitive indicator of environmental changes with higher than annual resolution. Quantitative wood anatomy methods have been used to study the dynamics of wood anatomical traits for spruce growth in the so-called "Black Triangle" region, where fossil fuel emissions caused one of the world's highest deposition of pollutants (SO2, NOx, F) in the 1970s and 1980s. The study area around the Klínovec hilltop was chosen as a model area due to the combination of harsh climate and long-term air pollution. A number of anatomical features, such as number of tracheids, lumen area and cell wall thickness, together with the widths of the annual rings, were examined throughout the growth of the sampled trees. As a result, we obtained a unique series of anatomical parameters spanning more than a century, covering the period before, during and after extreme air pollution. Looking at the year averages of the given parameters, cell numbers and tree ring widths were detected as the most sensitive parameters, while lumen area and cell wall thickness were only slightly affected during peak pollution concentrations. Four sites with different exposure to pollution were investigated with the assumption of different responses of anatomical features. The sites did not differ much from each other, with only the site at Loučná (north orientation). In the second part of the study, data from all sites were combined into one chronology of twenty trees and compared with SO2 concentrations, precipitation and pollution. The method of dividing the annual rings into a number of equally wide sectors was used, for which average values of anatomical tracheid dimensions - lumen area and cell wall width - were determined. This method was compared with the classical approach, which works with the average values of parameters for the whole ring, respectively for earlywood and latewood. The study showed that the trees responded to increased pollutant concentrations by reducing both shoot widths and anatomical parameter values. The ratio of cell wall thicknesses growth index of earlywood and latewood also proved to be a good indicator of stress.

Klíčová slova

stavba dřeva, smrk, stres, abiotické faktory, Krušné hory

Keywords

spruce, stress, Ore mountains, abiotic factors

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 7. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Aleš Zeidler, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta lesnická a dřevařská

Doktorský studijní program / obor:
Lesní inženýrství / Zpracování dřeva a technika v lesním hospodářství