dusík

Znalost proměnných prostředí, které určují druhové bohatství cévnatých rostlin na jemné škále (dále jen druhové bohatství), a základních mechanismů jejich působení je důležitá jak pro plánování účinné ochranářské péče, tak pro pochopení ekologických a evolučních procesů, které strukturují rostlinnou diverzitu v prostoru a čase. Zvláštní pozornost byla věnována suchým trávníkům kvůli jejich druhovému bohatství, které může být v některých případech až extrémně vysoké. Faktory, které mohou výrazně ovlivňovat rozdíly v druhovém bohatství suchých trávníků v lokálním a regionálním měřítku jsou: (1) pH půdy, které formovalo evoluční historii regionální flóry a regionální druhový zásobník (species pool); (2) produktivita jako projev dostupnosti vody a živin; (3) typ limitace živinami (kolimitace dusíkem a fosforem, limitace pouze jedním z těchto prvků, nebo žádná limitace těmito živinami) jako projev nerovnovážné mezidruhové konkurence v závislosti na různých zdrojích živin, a (4) úhrn srážek jako zástupná proměnná vyjadřující dostupnost vody. Většina dosavadních studií pochází ze střední a západní Evropy, kde suché trávníky dosahují západní hranice svého rozšíření. Oproti tomu pouze málo studií bylo zaměřeno na výzkum ekologických vztahů druhového bohatství v suchých trávnících jiných částí Evropy (např. Balkánu) a jádra rozšíření suchých trávníků – biomu stepí a lesostepí kontinentální Eurasie. Navíc působení a význam půdního pH a množství srážek na jedné straně a produktivity a typu limitace živinami na straně druhé nebyly dosud zkoumány v rámci jednoho ekosystému (regionální měřítko) ani napříč regiony (kontinentální měřítko). Proto se ve své práci snažím odpovědět na následující otázky: (1) Jaké faktory vysvětlují bohatství suchých trávníků v Bulharsku (regionální škála)? (2) Jaké jsou relativní a interaktivní účinky pH půdy a srážek na druhové bohatství suchých trávníků? (3) Ovlivňuje limitace živinami vztah druhového bohatství a produktivity v tomto biotopu? Otázky (2) a (3) byly testovány jak v rámci jednotlivých území zahrnujících velké gradienty klimatu a produktivity v severní Eurasii (regionální škála), tak napříč severní Eurasií (kontinentální škála). Výsledky jsou shrnuty v následujících článcích: Článek I (Palpurina et al., 2015, Acta Oecologica): Studie suchých trávníků v Bulharsku ukázala, že klimatické podmínky jsou zde nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím druhové bohatství. , oddělující druhově bohatší lokality v submediteránních oblastech a druhově chudší lokality v temperátně-kontinentálních územích. Vlastnosti substrátu a faktory spojené s dostupností vody byly důležité pouze při zanedbání vlivu klimatu. Důvodem pro tento pattern je nárůst druhového bohatství jednoletých druhů submediteránního původu, ale nikoliv na úkor temperátně-kontinentálních druhů, což vede k navýšení species-pool suchých trávníků v submediteránních oblastech oproti suchým trávníkům temperátně-kontinentálních území. Článek II (Palpurina et al., 2016, Global Ecology and Biogeography): Zjistili jsme silnou závislost druhového bohatství a pH půdy na srážkovém gradientu napříč suchými trávníky v severní Eurasii. Půdní pH mělo malý vliv, z větší části sdílený s vlivem srážek. Předpokládáme, že vztah druhového bohatství a pH půdy v suchých trávnících na velkém území je výrazně zastřen vlivem srážek, buď nepřímo – zkrácením a posunem gradientu pH, nebo přímo – snížením negativních účinků stresu vlivem sucha na druhové bohatství. Článek III (Palpurina et al., manuskript): V kontinentálním měřítku se vztah druhového bohatství a produktivity suchých trávníků liší v závislosti na typu limitace živinami. Druhové bohatství kontinuálně roste až po úroveň produktivity ~500 g.m-2 v trávnících kolimitovaných dusíkem a fosforem. V trávnících limitovaných jen jedním z prvků nebo v trávnících bez limitace dusíkem a fosforem však dosahuje druhové bohatství vrcholu na úrovni produktivity ~300 g.m-2. Lze předpokládat, že vyšší druhové bohatství vysoce produktivních trávníků kolimitovaných N a P je důsledkem lepší koexistence druhů při vyváženém zásobení živinami. Vzhledem k nerovnoměrnému rozšíření suchých trávníků s různými typy limitace živinami však nebyla možná generalizace výsledků na regionální škále. Obecně z analýzy druhového bohatství v regionálním a kontinentálním měřítku vyplývá, že vliv makroklimatu převažuje nad lokálními podmínkami, avšak kolimitace živinami může být další podmínkou pro zachování vysokého druhového bohatství suchých trávníků, zejména v Evropě. 

Práce shrnuje hlavní publikované poznatky o zásobních látkách, ve kterých jsou uloženy živiny v rostlinách. Zejména podává informace o výskytu zásobních forem uhlíku, fosforu a především dusíku, jejich transportu, využití a místech uložení v rostlině. Práce se zabývá důvody, proč si rostlina tvoří zásoby a z jakých anorganických či organických látek jsou zásoby v rostlině tvořeny. Dalším popisovaným tématem jsou podmínky, za jakých jsou zásoby rostlinou využívány. Největší část práce se zaměřuje na dusík, dusíkaté zásobní látky a procesy, kterých se účastní. Nejpodrobněji zpracovanou částí je ukládání dusíku ve formě zásobních proteinů, jejich syntéza, rozklad a místa uložení v rostlině. Dále popisuje také využití specializovaných vegetativních zásobních proteinů v reakci na působení abiotických či biotických faktorů v prostředí. V závěru práce je také uveden přehled základních metod, které se využívají při studiu zásobních proteinů v rostlinách.