Diverzita lesní vegetace Moravského krasu a přilehlého území

Bc. Dana Michalcová, Ph.D.

Master's thesis

Diversity of forest vegetation of the Moravian Karst and adjacent areas

Anotácia:

Vegetace Moravského krasu a okolí byla již v minulosti zkoumána, ale většinou se jednalo o jednotlivé lokální studie. V současné době chybí práce, která by souborně popsala lesní vegetaci celého tohoto území. Také vztah mezi alfa diverzitou a podmínkami prostředí nebyl v této oblasti doposud zjišťován. Tento úkol se proto stal jedním z cílů této diplomové práce, ve které byly využity dosavadní fytocenologické snímky uložené v České národní fytocenologiké databázi (ČNFD) doplněné o nové snímky rozmístěné v území stratifikovaně náhodně. Někteří autoři uvádějí, že pomocí stratifikovaného náhodného rozmístění snímků je možné zachytit běžné i vzácné typy vegetace a současně se vyhnout nadbytečnému snímkování v krajině převažujících vegetačních typů. Toto tvrzení však nemusí být pravdivé. Proto jsem se pokusila objektivně zhodnotit efektivitu tohoto designu. Snímky pocházející z ČNFD použité k popisu vegetace byly v terénu umístěny subjektivně (= preferenčně). Nesplňují proto statistické požadavky náhodnosti a nezávislosti pozorování, které jsou nezbytné pro náležité statistické vyhodnocení. O tom, jaké konkrétní parametry jsou preferenčním výběrem ovlivněny, se ví jen málo. Vzhledem k tomu, že ČNFD je zdrojem dat pro množství různých vegetačních studií, bylo potřeba zjistit charakter a míru zkreslení, vzniklého subjektivitou badatelů. Z tohoto důvodu byly srovnány dva způsoby rozmístění snímků – stratifikovaný náhodný (objektivní) a preferenční (subjektivní). V letech 2005–2007 bylo zapsáno celkem 182 fytocenologických snímků lesní vegetace, rozmístěných strafikovaně náhodně pomocí geografického informačního systému (GIS). Ke stratifikaci byly použity následující podmínky prostředí: aluvium, vápenec, průměrné roční srážky, průměrná roční teplota, sklon a orientace svahu. Současně byly získány snímky z ČNFD. Tyto dva soubory snímků byly sloučeny, byla provedena geografická stratifikace a rozlišeny asociace pomocí expertního systému a indexu podobnosti (Frequency Positive Fidelity Index – FPFI). Zjištěné asociace byly stručně popsány a byly spočítány jejich diagnostické, konstantní a dominantní druhy. Vztah mezi alfa diverzitou a podmínkami prostředí byl zkoumán pomocí regresního stromu. Efektivita stratifikovaného náhodného způsobu rozmístění snímků byla ohodnocena ze tří hledisek: a) zda se v rámci jednoho strata nacházejí snímky klasifikované do stejného svazu, b) zda se podařilo zachytit všechny svazy lesní vegetace studovaného území a c) v jakých poměrech byly snímky klasifikované do různých svazů. Soubory snímků rozmístěných stratifikovaně náhodně a preferenčně byly srovnány z hlediska a) počtu druhů ve snímcích, b) Shannonova-Wienerova indexu diverzity a ekvitability, c) Whittakerovy beta diverzity, d) frekvenčního rozložení hojnosti druhů, e) počtu ohrožených druhů, f) počtu archeofytů, neofytů a invazních druhů, g) procentuálního zastoupení fytocenologických svazů a h) vzhledu ordinačního diagramu. Ve studovaném území bylo rozlišeno 18 asociací z tříd Alnetea glutinosae, Querco-Fagetea a Quercetea robori-petraeae. Diagnostické druhy asociací byly shrnuty v synoptické tabulce. Jako druhově nejchudší byly identifikovány snímky obsahující stínomilné, oceanické druhy. Naopak druhově nejbohatší byly snímky se světlomilnými, kontinentálními a současně bazifilními druhy. Stratifikované náhodné rozmístění snímků není ideální pro klasifikaci vegetace: obsahuje v rámci jednotlivých strat snímky klasifikované do různých svazů, všechny svazy lesní vegetace studovaného území se nepodařilo tímto způsobem zaznamenat a nebylo možné se vyhnout ani redundanci některých typů

Anotácia:

vegetace. Stratifikovaně náhodně rozmístěné snímky se vyznačovaly menším počtem druhů bylinného patra ve snímcích, nižší ekvitabilitou společenstev, nižším odhadem Whittakerovy beta diverzity, častějším výskytem hojných druhů, menším počtem ohrožených druhů a naopak větším počtem neofytů a invazních druhů ve snímcích. Pomocí tohoto rozmístění byla zachycena především plošně převažující lesní vegetace a poloha snímků v ordinačním diagramu měla kontinuální charakter. Oproti tomu snímky rozmístěné preferenčně měly druhově bohatší bylinné patro a častěji obsahovaly dominantní druhy. Odhad Whittakerovy beta diverzity byl zkreslen směrem k vyšším hodnotám a častěji se zde nacházely druhy s nízkou frekvencí výskytu a také druhy ohrožené. Naopak počet neofytů a invazních druhů byl ve snímcích podhodnocen. Zastoupení různých vegetačních svazů bylo rovnoměrnější než u stratifikovaného náhodného rozmístění snímů a v ordinačním diagramu vytvářely snímky shluk s třemi cípy.

Abstract:

The vegetation of Moravian Karst and its surroundings has already been studied but these studies were focused only on small parts of this area. At present there is a lack of studies concerning the whole region. Also the relationship between alpha diversity and environment in this area has not been hitherto evaluated. Therefore the aim of this diploma thesis is to describe the whole spectrum of forest vegetation of this area using old phytosociological relevés obtained from the Czech National Phytosociological Database (CNFD) supplemented by new relevés distributed according to stratified-random design. Some authors suggest that stratified-random design is efficient in detecting both, prevalent and rare vegetation types, and in avoiding redundant sampling of common ones. This assertion must not be necessarily true. Therefore, I have decided to objectively evaluate the performance of this sampling design. Localities of phytosociological relevés deposited in CNFD, which were used to describe the forest vegetation of the area, were selected subjectively (= preferentially). Therefore, they do not fulfill statistical assumptions of randomness and independence of observations, which are necessary for obtaining unbiased results of statistical tests. Which particular parameters are affected by preferential sampling is poorly known. Because the CNFD is the source of data for a number of different vegetation studies it is essential to discover the character and the extent of bias introduced by phytosociologists. For this purpose, two types of relevé distribution in the field were compared – stratified-random (objective) and preferential (subjective). During 2005–2007 182 phytosociological relevés of forest vegetation arranged in a stratified-random design using Geographical Information System (GIS) were recorded. Stratification was based on the following environmenal variables: alluvium, limestone, mean annual precipitation, mean annual temperature, slope and aspect. Simultaneously, relevés were obtained from CNFD. These two sets of relevés were pooled together, neighbouring relevés were removed using geographical stratification and phytosociological associations were identified using expert system and Frequency Positive Fidelity Index – FPFI. Detected associations were briefly described and diagnostic, constant and dominant species were identified. The relationship between alpha diversity and mean Ellenberg indicator values for relevés was described using regression tree. Performance of stratified-random sampling design was assessed from three aspects: a) if the relevés in each stratum are classified to the same phytosociological alliance, b) if all alliances of forest vegetation occurring in the study area were documented by relevés and c) which are the proportions of relevés classified to alliances. Sets of relevés arranged in stratified-random and preferential way were compared from the following perspectives: a) number of species in relevés, b) Shannon-Wiener index of diversity and evenness, c) Whittaker beta diversity, d) frequency distribution of species abundances, e) number of endangered species in relevés, f) number of archaeophytes, neophytes and invasive species in relevés, g) percentage proportion of different phytosociological alliances and h) shape of ordination diagram. 18 associations from classes Alnetea glutinosae, Querco-Fagetea a Quercetea robori-petraeae were distinguished. Species diagnostic for particular associations were summarized in a synoptic table. It was discovered that the highest alpha diversity occurs in habitats with shade tolerant, oceanic species. On the contrary, the highest species richness was found in relevés containing light requiring, continental calcicoles. Stratified-random design is not ideal: it was discovered that individual strata contained relevés classified to different alliances. Not all alliances occurring in the study area were recorded and also redundancy of s

Abstract:

ome alliances could not be avoided. Stratified-randomly arranged relevés were characterized by lower number of species in herb layer, lower evenness of plant communities, lower estimate of Whittaker beta diversity, higher number of common species, lower number of endangered species and higher number of neophytes and invasive species in relevés. This sampling design enabled mainly recording of common forest vegetation types and the shape of the pattern of all relevés in the ordination diagram was rather continuous. On the contrary, preferentially sampled relevés were typicaly richer in number of species in herb layer, and the plant communities were both balanced and unbalanced. The estimate of Whittaker beta diversity was biased towards higher values and more often there were found both species with low frequency of occurrence and species which are endangered on regional scale. In comparison to stratified-random design, the number of neophytes and invasive species was underestimated. The proportion of particular alliances was more balanced and relevés in ordination diagram formed one cluster with three tails.

Kľúčové slová

Alnetea glutinosae, Querco-Fagetea, Quercetea robori-petraeae, Braun-Blanquet, phytosociology, relevé, Czech Republic, stratification, preferential, sampling design, environment, GIS

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 5. 2009

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 6. 2009
• Vedúci: prof. RNDr. Milan Chytrý, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biology / Systematic Biology and Ecology