Vliv půdní semenné banky a semenného deště na vývoj vegetace poklesových kotlin Karvinska

Petr Plohák

Doctoral thesis

Influence of Soil Seed Bank and Seed Rain on Vegetation Development of Karviná Subsidence Troughs

Abstract:

Půdní semenná banka jakožto souhrn životaschopných semen v půdě je spolu se semenným deštěm důležitým tématem v oboru ekologie. Přenos nových semen a jejich uchování v biotopu umožňuje rostlinným druhům osídlovat nová místa, přečkávat nevhodné vnější podmínky, a tím zajistit zachování jednotlivých druhů a jejich genetické rozmanitosti. Tato práce se zaměřuje na posouzení půdní semenné banky, určené kultivační i separační analýzou ve dvou různých hloubkách půdy; semenného deště, zkoumaného pomocí nálevkových pastí; nadzemní vegetace, stanovené fytocenologickým snímkováním; a vlivem vybraných environmentálních proměnných na tyto fenomény v prostředí dvou zvodnělých poklesových kotlin – Kozinec a U cesty. Nadzemní vegetace zájmových poklesových kotlin je charakteristická iniciálními porosty, vedoucími k lužním lesům, příbřežním rákosinám a také k ruderálním porostům. Oblasti se zvýšeným obsahem chromu a arsenu se vyznačují výskytem metalofytů. Nízká podobnost s půdní semennou bankou naznačuje, že se jedná o stabilnější biotopy. Nízká je i druhová diverzita nadzemní vegetace, především v lesních částech poklesových kotlin. Počet semen v půdě se výrazně snižuje s přibývající hloubkou. Ve svrchní vrstvě půdy (0-5,3 cm) se nachází 64 % a 86 % z celkového množství semen. Druhová diverzita je nižší v půdní semenné bance (0-5,3 cm) než v nadzemní vegetaci, a dále se snižuje v semenné bance v hloubce 5,3-10 cm a semenném dešti. Přesto, že je diverzita a podobnost s nadzemní vegetací u půdní semenné banky, stanovené oběma metodami, obdobná, metody se vyznačují výrazně odlišnou druhovou kompozicí – jejich podobnost dosahuje pouze 28 %. V případě náhlé disturbance v zájmové oblasti by se ve vegetaci pravděpodobně rozšířily druhy stanovené kultivační metodou a postupně by se doplnily o druhy stanovené metodou separační a semenným deštěm, kde dominují dřeviny. Dominance dřevin v semenném dešti je podpořena výškou semenných pastí, díky které se výzkum zaměřuje na záchyt druhů z okolních oblastí. Důležitými disperzními způsoby v poklesových kotlinách jsou autochorie a méně anemochorie. Druhově nejrozmanitější je strategie Allium, ovšem nejvíce zachycených semen náleží strategii Phragmites.

Abstract:

Soil seed bank, as a collection of viable seeds in the soil, is, together with seed rain, an important topic in the field of ecology. The transfer of new seeds and their preservation in the biotope enable plant species to colonize new places, to withstand unfavourable external conditions and thereby ensure survival of individual species and their genetic diversity. This study focuses on the assessment of the soil seed bank, determined by both cultivation and separation analysis at two different soil depths; seed rain, examined using funnel traps; above-ground vegetation, described using phytosociological relevés; and the impact of selected environmental variables on these phenomena in the environment of two subsidence basins – Kozinec and U cesty. The above-ground vegetation of selected subsidence basins is characterized by initial stands leading to floodplain forests, coastal reeds, but also to ruderal vegetation. Areas with higher chromium and arsenic concentration are characterized by the presence of metallophytes. The low similarity to the soil seed bank suggests that these are more stable habitats. Diversity of above-ground vegetation is also low, especially in the forest parts. The number of seeds in the soil decreases significantly with increasing depth - 64 % and 86 % of all seeds are in the upper soil layer (0-5.3 cm). Species diversity is lower in soil seed bank (0-5.3 cm) than in the above-ground vegetation and further decreases in the seed bank at a depth of 5.3-10 cm and seed rain. Even though the diversity and similarity with the above-ground vegetation in the soil seed bank determined by both methods is similar, they are characterized by a significantly different species composition, with their similarity reaching only 28 %. In the event of a sudden disturbance in area of interest, species determined by the cultivation method would prevail in the vegetation and would be gradually supplemented by species of separation method and seed rain, where woody species dominates. The dominance of woody species in the seed rain is impacted by relatively high seed trap setting, by which the study focuses on capturing seeds from surrounding areas. Autochory and less anemochory appear to be important dispersal methods. The representation of the Allium strategy is the most diverse in terms of species, but the most captured seeds belong to the Phragmites strategy.

Keywords

půdní semenná banka, semenný déšť, poklesové kotliny, disperze

Keywords

soil seed bank, seed rain, subsidence basins, dispersal

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 1. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2023
• Supervisor: Barbara Stalmachová
• Reader: Emilie Pecharová, Hana Vojtková, Edyta Sierka

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu