diverzita

Pomocí observační studie byl v lučních společenstvech studován vztah nejlepších odhadů produktivity prostředí a druhové diverzity na různých prostorových škálách. V manipulativním experimentu byl na oligotrofní vlhké louce studován vliv hnojení na výšku, růstovou rychlost, míru přežívání a změny v druhovém složení rostlin.

V observační studii byl studován efekt produktivity na světelnou penetraci a druhovou diverzitu v rostlinném společenstvu na třech prostorových škálách. V manipulativním experimentu byl studován vliv hnojení na růstovou dynamiku vybraných druhů.

V této práci jsem se pokusila osvětlit principy a mechanismy, které Janzen a Connell předložili jako mechanismy udržující druhovou diverzitu v tropických deštných lesích. Tyto principy zahrnují složité interakce mezi semenáči, jejich mateřskými stromy, predátory, parazity a chorobami, podmínkami prostředí a mezi dalšími vlivy. Druhá část této práce navrhuje projekt na inventarizaci semenáčů tropických dřevin na Papui Nové Guineji, za účelem testování Janzen Connellovy hypotézy.

Tato práce je zpracována formou návrhu projektu. Cílem práce je zjistit nové informace o zvyšování druhové diverzity luk dosevem dalších lučních druhů. Jako součást práce byl proveden terénní pokus.

I přes značný zájem o druhovou diverzitu cévnatých rostlin není mnohdy její příčina uspokojivě vysvětlena. Také faktory, které ji ovlivňují, jsou velmi různorodé a projevují se na různých škálách. Pro výzkum na regionální škále je ale často potřeba získat množství vegetačních dat. Odhady diverzity druhů v rámci rostlinných společenstev bývají proto často prováděny na datech získaných z velkých vegetačních databází. Výsledky však mohou být zkreslené kvůli subjektivnímu sběru dat. V této dizertační práci jsem proto rozhodla nejprve míru možného zkreslení odhadů zjistit. Protože zemědělská krajina je v mírném pásmu běžně rozšířená, zaměřila jsem se v této dizertaci na její diverzitu a na některé ne zcela probádané faktory, které ji ovlivňují. Faktory ovlivňující počet druhů fungují od malých území po široké regiony. Jsou to např. výskyt druhů mimo svůj optimální biotop (spatial mass effect), struktura krajiny nebo zásoba druhů (species pool). Ví se, že struktura krajiny může ovlivňovat nejen gama, ale také alfa diverzitu, která je mimořádně velká v trávnících Bílých Karpat. Předpokládá se, že alfa diverzita trávníků tohoto území může být částečně vysvětlena výše zmíněnými faktory. Doposud však tento předpoklad nebyl testován. Navíc se neví, zda je vysoká alfa diverzita tohoto území typická pouze pro trávníky, nebo i pro jiné vegetační typy (např. lesní a ruderální vegetaci). Struktura krajiny ovlivňuje také množství ekotonů, které mohou teoreticky sloužit jako centra diverzity krajiny díky mísení druhů ze sousedních biotopů a výskytu specifických ekotonálních druhů. Pokud centra diverzity skutečně představují, mohou částečně zvyšovat druhovou diverzitu krajiny v případě, že její fragmentace nebude příliš silná. Cílem mé dizertační práce je odpovědět na tyto otázky: (1) Jak spolehlivé jsou odhady diverzity cévnatých rostlin odvozené z dat získaných z velkých vegetačních databází? (2) Může být alfa diverzita trávníků vysvětlena velkou zásobou druhů trávníků (species pool), výskytem druhů mimo svůj optimální biotop (spatial mass effect), velkými plochami trávníků nebo rozmanitostí krajiny? (3) Jaký je vztah mezi alfa a beta diverzitou trávníků? (4) Je velká alfa diverzita Bílých Karpat typická pouze pro trávníky, nebo i pro jiné vegetační typy? (5) Liší se alfa diverzita různých typů trávníků (xerofilních, sub-xerofilních, mezofilních a vlhkých) v závislosti na struktuře okolní krajiny? (6) Jsou ekotony místa zvýšené koncentrace druhů ve středoevropské krajině? Pokud ano, je jejich diverzita ovlivněna strukturní rozmanitostí ekotonu? Výsledky naznačují, že (1) některé odhady diverzity spočítané pomocí dat z velkých databází jsou nadhodnocené, konkrétně počty ohrožených druhů v rámci malých ploch a beta diverzita. (2) Alfa diverzita trávníků je ovlivněna strukturou krajiny. Konkrétně v Bílých Karpatech by alfa diverzita mohla být částečně vysvětlena velkou plochou trávníků v kombinaci s velkou rozmanitostí různých typů biotopů a malou geologickou pestrostí. (3) Velká alfa diverzita trávníků Bílých Karpat je kompenzována jejich malou beta diverzitou. (4) Velká alfa diverzita Bílých Karpat je typická pro trávníky a plevelovou/ruderální vegetaci. (5) Alfa diverzita sub-xerofilních a mezofilních trávníků je strukturou krajiny ovlivněna silněji než alfa diverzita suchých nebo vlhkých trávníků. (6) Ekotony nezvyšují alfa ani gama diverzitu zemědělské krajiny v jihovýchodní části České republiky, protože nejsou druhově bohatší než sousední plochy biotopů a neobsahují téměř žádné ekotonální druhy. Navíc jejich alfa diverzita je srovnatelná v strukturálně heterogenních a homogenních ekotonech.

Nížinné oblasti střední Evropy byly již od neolitu hustě osídlené. Různé způsoby managementu, jako například pařezení, pastva zvířat nebo hrabání lesní opadanky silně ovlivnily podobu lesních ekosystémů, včetně rostlinných společenstev podrostu. Tradiční formy hospodaření v průběhu 19. a 20. století postupně zanikly, a to v důsledku rozšíření pěstování vysokého lesa. Právě tato změna zřejmě do značné míry způsobila nedávný pokles biodiverzity, jehož součástí byl i úbytek oligotrofních rostlinných druhů náročných na světlo. Uvažuje se o tom, že návrat tradičních forem hospodaření by mohl být jedním ze způsobů, jak pokles biodiverzity zpomalit. Existuje však nebezpečí, že nedávné změny prostředí, jako například nárůst atmosférické depozice dusíku nebo globální změna klimatu, mohou způsobit problémy při obnově tradičních kulturních ekosystémů. Následkem může být například rozšíření ruderálních a invazních druhů. Abychom mohli říct, jestli jsou tradiční formy hospodaření vhodným nástrojem v ochraně přírody, je nejprve nutné pochopit reakci ekosystému. Získané poznatky mohou také přispět k pochopení role člověka a jeho vlivu na lesní ekosystémy v průběhu holocénu, a mohou objasnit vliv historického managementu na současnou podobu lesních ekosystémů. S cílem odpovědět na tyto otázky byl založeny experimenty s pařezením s výstavky, pastvou domácích zvířat a hrabáním opadanky. Výzkum probíhal v nížinné oblasti jihovýchodní části České republiky, převážně v lesích s dominancí dubu. Na trvalých plochách se zde zapisováno druhové složení vegetace podrostu. Kromě toho byl vliv pastvy divokých kopytníků zkoumán pomocí srovnání historických záznamů vegetace z 60. letech 20. století s dnešní vegetací na stejných plochách. Tyto studiejsou především zaměřeny na vliv managementu na druhy cenné z hlediska ochrany přírody, a to převážně světlomilné oligotrofních druhy. Kromě toho se sledovalo potenciální rozšíření ruderálních a invazních druhů. Pastva divokých kopytníků a obnova pařezení s výstavky vedly k signifikantní změně druhového složení rostlin, zatímco pastva domácích zvířat a hrabání opadanky neměly vliv. Druhovou bohatost ovlivnily pozitivně všechny managementy, kromě pastvy domácích zvířat. Následkem však přibily převážně ruderální rostliny. Vliv na ostatní druhy, včetně druhů cenných z hlediska ochrany, byl zanedbatelný. Tyto druhy podpořil pouze experiment zaměřený na obnovu pařezení s výstavky. Mezi hlavní vlastnosti, které přispěly k úspěchu ruderálních druhů, patřila především schopnost rychlé kolonizace narušených míst a efektivní využití zdrojů jako světlo a živiny. Absence odpovědi ostatních druhů byla pravděpodobně způsobena jednak tím, že experimenty trvaly příliš krátkou dobu, dále proto, že se druhy díky dlouhodobé historii vlivu člověka v této oblasti mohly na management do jisté míry přizpůsobit. K pochopení vlivu managementu na odolnnější složky ekosystému, jako například půdní chemismus, bude potřeba dlouhodobých experimentů.

Lesostepní krajiny jsou tvořeny komplexní mozaikou fyziognomicky lišících se biotopů (lesů a stepních trávníků). Díky tomu jsou obvykle druhově bohatší než krajiny s jednotnou fyziognomickou strukturou. V severní části Panonské pánve je většina lesostepí expozičních, tzn. stepní trávníky se vyskytují na svazích orientovaných na jih, zatímco na svazích s jinou orientací obvykle roste les. Historicky byla většina těchto míst extenzivně obhospodařována, dnes jsou však vesměs bez pravidelného managementu nebo je jejich management zaměřen na ochranu diverzity. Na lesostepní krajiny je totiž vázáno mnoho vzácných a ohrožených druhů rostlin a živočichů. Předložená práce si dává za cíle: (i) vybrat několik příkladových lokalit v severní Panonii, kde je dobře vyvinutá expoziční lesostep; (ii) na těchto místech popsat jednotlivé biotopy, které tento komplexní ekosystém tvoří; (iii) charakterizovat vegetační dynamiku prostřednictvím zaznamenání regenerace dřevin ve stepních enklávách; (iv) porovnat druhovou bohatost lesostepních ekosystémů vyvinutých na různých substrátech. Studie byla zpracována v několika regionech v severní Panonii: pahorkatiny jižní Moravy (CZ), vápencové kopce nejzápadnějších Karpat (AT, CZ, SK), Zadunajské středohoří (H) a Transkarpatská nížina (UA). Na 16 lokalitách byly podél transektu zapsány fytocenologické snímky ve všech fyziognomicky lišících se biotopech (lesní a lemová vegetace nad a pod stepní enklávou a samotná step). Podél tohoto transektu jsem také zaznamenal všechny jedince dřevin (včetně jejich semenáčků) po metrových intervalech. Rozrůzněnost lesostepních biotopů jsem znázornil pomocí analýzy hlavních koordinát (PCoA) a fidelity jednotlivých druhů k lesostepním biotopům. Porovnal jsem hustotu dřevin na jeden metr transektu napříč lesostepními biotopy i v rámci lesostepí na hlubokých a mělkých půdách. Vegetační vymezení lesostepních biotopů není výrazné, naopak sousedící biotopy mezi sebou mnoho druhů sdílejí. Druhové složení ekotonů je víceméně přechodné mezi dvěma sousedícími biotopy. Druhová bohatost v eko-tonech byla vyšší na skalních lesostepích, zatímco na hlubokých půdách byla podobná jako v lese a ve stepi. Semenáčky dřevin byly nejhojněji zastoupené v lese, zatímco ve stepi byly jen vzácně nebo chyběly. Několik druhů však mělo vazbu na jiný z lesostepních biotopů. Předkládaná práce přispívá k poznání procesů, které udržují druhovou bohatost a vegetační strukturu lesostepních krajin, porovnáním několika jejich biotopů v různých regionech při západní hranici eurasijského lesostepního biomu.