MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ. Lesnická a dřevařská fakulta. Ústav nauky o dřevě

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nauky o dřevě Monitoring tvorby dřeva buku lesního (Fagus sylvatica L.) na buněčné úrovni DIPLOMOVÁ PRÁCE 212/213 Bc. Tomáš Ondrouch

2

3 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Monitoring tvorby dřeva buku lesního (Fagus sylvatica L.) na buněčné úrovni zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne: Podpis studenta:

4 Poděkování Za odborné vedení, cenné rady a připomínky bych chtěl poděkovat vedoucímu mé diplomové práce doc. Ing. Vladimíru Grycovi, Ph.D. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Hanuši Vavrčíkovi, Ph.D. za jeho odbornou pomoc při použití Gompertzovy funkce a také za poskytnuté rady. Můj dík patří i Ing. Ladislavu Menšíkovi, Ph.D. za poskytnuté informace o výzkumné ploše a za klimatická data a také ostatním pracovníkům Ústavu nauky o dřevě.

5 Abstrakt Tomáš Ondrouch, Monitoring tvorby dřeva buku lesního (Fagus sylvatica L.) na buněčné úrovni. Předmětem diplomové práce byl monitoring tvorby dřeva buku lesního (Fagus sylvatica L.) na buněčné úrovni na výzkumné ploše Rájec Domanka v průběhu dvou vegetačních období 21 a 211. Tato práce byla zaměřena na analýzu kambiální aktivity, radiálního přírůstu dřeva a proces jeho diferenciace a na analýzu radiálního přírůstu floému. Odběry vzorků byly prováděny v týdenních intervalech během vegetačních období. Z odběrů byly vytvořeny trvalé mikroskopické preparáty, na kterých se za pomocí světelného mikroskopu zjišťovala zkoumaná problematika. Kambiální aktivita u sledovaných období nezačala ve stejném okamžiku. V roce 211 byla pozorována dřívější činnost kambia. Kambium maximálně obsahovalo 9 1 buněk. Z Gompertzovy funkce byl vypočten průměrný maximální přírůst. V roce 21 byl tento přírůst průměrně 1666 µm a v roce 211 jen 14 µm. Průměrný denní přírůst letokruhu měl hodnotu 26 µm a v následném roce 17 µm. Tvorba prvních buněk floému probíhala od 14. do 22. dubna a nově vytvořený floém měřil od 12 do 21 µm. Maximální šířka floému byla naměřena v rozmezí od 92 do 111 µm. Fáze radiálního rozšiřování byla v roce 21 pozorována od 13. do 2. května a v následujícím roce o týden dříve. Sekundární buněčná stěna se začala tvořit od první poloviny května do začátku června a maximální šířka sekundární buněčné stěny měla průměrný rozměr µm. Kompletní lignifikace letokruhu probíhala v roce 21 od 16. do 3. září a v roce 211 od 19. do 25. srpna. Klíčová slova: buk lesní (Fagus sylvatica L.), kambium, xylogeneze, floemgeneze, diferenciace tracheid

6 Abstract Tomas Ondrouch, monitoring of wood production of European beech (Fagus sylvatica L.) at the cellular level. The object of the Bachelor s project was to monitor the wood production of European beech (Fagus sylvatica L.) at the cellular level in the research area Rajec Domanka during the growing period of 21 and 211. This project focused on analysis of Kambial s activity, radial increment of wood and the process of differentiation and the analysis of the radial increment phloem. The samplings were persued on weekly bases during the growing season. From them there were made permanent microscopic slides, by using the light microscopy we were able to examine the researching issues. The Kambial s activity in the monitored period did not started at the same time. In 211 the earlier Kambium s activity was observed. The Kambium contained maximum of 9 1 cellers. There was the average maximum increment calculated from the Gompertz function. In 21 was this increment 1666 microns in avarage and in 211 was only 14 microns. Average daily increment of annual ring had a value of 26 micron and 17 micron subsequent year. Creating of this first phloem cells took place from 14 to 22 April and newly formed phloem were measured 12 to 21 micron. Maximum width of phloem was measured in the average of microns. The phase of the radial expansion in 21 was observed from 13 to 2 May and the following year a week earlier. The secondary cell wall began to form from the first half of May to early June, and the maximum width of the secondary cell wall had an average size of microns. Complete lignification took place in 21 from 16th to 3th of September, and in 211 from 19th to 25th of August. Key words: European beech (Fagus sylvatica L.), cambium, xylogeneze, floemgeneze, tracheid differentiation

7 Obsah 1 ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Buk lesní (Fagus sylvatica L.) Charakteristika Ekologie Areál rozšíření Teplotní podmínky v bukových porostech Rostlinná buňka a její struktura Buněčná stěna Chemické složení buněčné stěny Stavba buněčné stěny Makroskopická stavba listnatých dřevin Dřevo (xylém) Letokruhy Běl Jádro Vyzrálé dřevo Kůra Makroskopická stavba dřeva buku Mikroskopická stavba listnatých dřevin Cévy Cévice Libriformní vlákna Parenchymatické buňky Podélný (axiální) dřevní parenchym Dřeňové paprsky Mikroskopická stavba dřeva buku Mikroskopická stavba kůry Stavba lýka listnatých dřevin Kambium Diferenciace anatomických elementů dřeva Xylogeneze listnatých dřevin MATERIÁL A METODIKA Místo odběru vzorků (popis lokality) Odběr vzorků Příprava vzorků na zalití Zalévání vzorků parafínovým přístrojem Krájení vzorků pomocí mikrotomu Výroba trvalých mikroskopických řezů Vyhodnocení trvalých preparátů Gompertzova funkce

8 5 VÝSLEDKY Analýza kambiální aktivity Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Shrnutí výsledků kambiální aktivity u všech stromů Analýza procesu diferenciace Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Shrnutí výsledků procesu diferenciace u všech stromů Analýza radiálního přírůstu dřeva Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Shrnutí výsledků radiálního přírůstu u všech stromů Analýza radiálního přírůstu pomocí Gompertzovy funkce Závislost týdenního přírůstu na teplotě vzduchu a půdní vlhkosti Analýza radiálního rozměru floému Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Vzorníkový strom B Shrnutí výsledků radiálního rozměru floému u všech stromů DISKUZE ZÁVĚR SUMMARY LITERATURA SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK

9 1 ÚVOD Dřevo je snadno dostupný přírodní materiál, který lidé široce využívají po celou dobu své historie. Vzniká v rostlinách z meristémových buněk a je vytvářeno speciálním dělivým pletivem kambiem. Ze začátku bylo dřevo využíváno především jako palivo. Později se ho lidstvo naučilo využívat ke stavbě obydlí, k výrobě pracovních nástrojů, dopravních prostředků (lodí), papíru a celulózy atd. Dřevo má velice výhodné vlastnosti, protože se jedná o lehký materiál, který je navíc pružný a pevný. Je snadno opracovatelné, recyklovatelné, má dobré izolační vlastnosti a jde pořídit poměrně za nízkou cenu. Z těchto důvodů je dřevo využíváno v různých průmyslových odvětvích. Les je významný krajinotvorný prvek, jež má velký význam při koloběhu vody na naší planetě. Svým vysokým odparem vody mají lesy vliv na vzdušnou vlhkost a podílejí se na utváření počasí a klimatu. Díky vysokému stupni fotosyntézy jsou důležitou složkou v produkci kyslíku. Proto jsou lidé znepokojeni změnami, které v lesích nastávají a obrací k nim svojí pozornost. Začínají si uvědomovat, jak velice důležité lesy jsou. Při prvotní sukcesi bylo naše území z velké části tvořeno bukovými lesy středohor a smíšenými bukovými porosty nižších poloh. Na písčitých půdách se vyskytovala borovice s dubem a ostatními listnatými dřevinami, v horských polohách buk s jedlí a smrkem. Vlivem působení člověka dochází k výrazným změnám složení lesů. Les zůstává jen na stanovištích s přidělenými půdními podmínkami. S rozvojem průmyslu se stává les nejdůležitějším zdrojem energie. Dochází k úbytku dřevní zásoby lesa a jeho dřevinná skladba je velice vzdálená přirozené skladbě původních lesů. Jako řešení se začínají zakládat stejnověké a stejnorodé porosty (monokultury) a to především smrkové a borové. Postupem času dochází v těchto porostech k rozsáhlým kalamitám způsobeným biotickými a abiotickým činiteli. Proto je potřeba změnit druhovou skladbu porostu, zlepšit produkční schopnosti a plnit také mimoproduční funkce (např. ekologické, klimatické, ochranné atd.) V lesním hospodářství výrazně převládají v současné druhové skladbě lesů České republiky jehličnaté dřeviny a to především smrk. Ten se vyskytuje i na stanovištích s přirozeným výskytem smíšených a listnatých porostů. Tato situace není 9

10 žádoucí z hlediska trvale udržitelného hospodaření a uchování biologické rozmanitosti. Očekávané změny klimatu se nejvíce dotknou smrku. Je zapotřebí výrazně snížit podíl smrku a naopak zvýšit podíl buku a ostatních dřevin. Velkým přínosem pro les je buk lesní, který plní funkci meliorační a zpevňující dřeviny. Tato dřevina významně zvyšuje stabilitu lesních porostů a její pěstování má velkým význam z hlediska stability produkce. Buk bude hrát důležitou roli v období globálních změn. Působení klimatické změny se projevuje krátkodobými klimatickými a srážkovými extrémy. V dnešní době jsou prováděny výzkumy, které monitorují přírůst dřeva v různých klimatických podmínkách. Tyto výzkumy byly ze začátku směřovány především na jehličnaté dřeviny, jež mají jednodušší anatomickou stavbu. S cílem vytvořit stabilní porosty, uchovat biologickou rozmanitost a zajistit trvale udržitelné hospodaření se odborníci začali zabývat listnatými dřevinami, zejména bukem lesním. Spojením vynikajících vlastností buku a optimálního přírůstu dřeva ve změněných klimatických podmínkách bude mít pro lesní ekosystém velký význam. Velice důležité je sledovat činnost kambia a přírůst dřeva v průběhu vegetačního období. Monitoring tvorby dřeva na buněčné úrovni má za úkol zjistit, při kterých teplotních a srážkových poměrech má strom největší přírůst. Předkládaná práce se zabývá hodnocením kambiální aktivity, radiální přírůstem dřeva, analýzou procesu diferenciace a tvorbou floému v průběhu dvou vegetačních období 21 a 211. Následuje podrobné seznámení s vybranou dřevinou, tj. s bukem. 1

11 2 CÍL PRÁCE Cílem práce je na vybraných vzornících buku lesního (Fagus sylvatica L.) zjistit činnost kambia, proces diferenciace anatomických elementů, proces tvorby dřeva a lýka v průběhu vegetačního období roku 21 a 211 na výzkumné ploše Rájec Domanka. Cílem je sledovat počet buněk v kambiální zóně během vegetačních období ve vztahu ke klimatickým podmínkám. Pomocí Gompertzovy funkce zjistit průběh tvorby dřeva během vegetačních období. 11

12 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Buk lesní (Fagus sylvatica L.) Charakteristika Buk lesní (Fagus sylvatica L.) je listnatý strom dosahující výšky kolem m a průměru kmene 1,5 m. Má válcovitý rovný kmen s nápadně hladkou, tenkou, šedou borkou. Buk se dožívá maximálně věku 2 4 let a dosahuje objemu kmene 25 3 m3. U volně rostoucích jedinců je koruna kulovitá na rozdíl od stromů rostoucích v porostu, které mají korunu metlovitou. Kmen bývá obvykle až do koruny průběžný a větve odstávají v ostrém úhlu. Letorosty jsou zprohýbané, bělavě pýřité a později červenohnědě lysé. Na letorostech se nacházejí ostře zašpičatělé pupeny s bělavě pýřitými šupinami. (Úradníček et al., 29). Buk má listy leskle zelené, celokrajné nebo vlnkovitě vroubkované, v mládí celé hedvábně chlupaté, později jen na obvodu čepele dlouze a řídce chlupaté (Větvička, 21). Ve stínu jsou listy ploše rozložené s tenkou čepelí, listy vystavené slunečnímu záření bývají pevné s čepelí k okraji zdviženou (Úradníček et al., 29). List buku představuje složitý biologický systém s vysokým stupněm látkové, funkční a strukturně morfologické organizaci. Fotosyntetické struktury listu jsou ve vzájemném souladu s dalšími strukturami a procesy. To je významné nejen pro fungování samotného fotosyntetického aparátu, ale i pro životní činnost buněk, pletiv a celé dřeviny. Pokožku listů (epiderma) pokrývá tenká vrstva kutikuly, která je na spodní straně listu tenčí. Pokožkové buňky obsahují místo chloroplastů bezbarvé leukoplasty (Bobák et al., 1992). V paždí listů se vyskytují dlouze stopkaté svazečky samčích květů (Úradníček et al., 29). Samičí květy jsou po dvou v červenavé číšce, která je zevně porostlá dlouze chlupatými, později dřevnatícími výrůstky. Buk je jednodomá dřevina a plodem jsou trojboké nažky (bukvice) uzavřené po dvou v dřevnaté číšce. Plodnost začíná mezi 2. a 4. rokem a plodná období se vyskytují v nepravidelných víceletých intervalech zpravidla 5 až 1 let (Úradníček et al., 29). Buk má kořenový systém srdčitý, a proto netrpí na vývraty (Chmelař, 199). Na živných stanovištích vytváří spíše mělký 12

13 kořenový systém, jež je ve svrchních vrstvách důkladně prokořeněn (Úradníček et al., 29). V tomto případě potřebuje mělce kořenící strom chladnou půdu, dobře zásobenou živinami (Rushforth, 26) Ekologie Buk je dřevinou oceánického až suboceánického klimatu, citlivou k suchu a pozdním mrazům. Jako optimální stanoviště mu vyhovují čerstvě vlhké, dobře provzdušněné, humózní a minerálně bohaté půdy. Jeho výškové optimum je asi od 5 do 8 m n.m. Nižší polohy charakteristické nedostatkem srážek jsou pro buk nevyhovující, a proto se zde příliš nevyskytuje. Nesnáší záplavy, zamokřené, silně oglejené a ulehlé půdy. Buk neroste rovněž na chudých, suchých písčitých půdách a v mrazových kotlinách. Svým opadem a silným zastíněním výrazně ovlivňuje půdu. (Hejný & Slavík, 199). Měsíční teploty jsou pro buk optimální v rozmezí 15 až 25 C mezi nejchladnějším a nejteplejším měsícem. Teplota nejchladnějšího měsíce v roce by měla oscilovat kolem C. Délka vegetační doby startující příznivý rozvoj dřeviny je alespoň 3 4 měsíce, ale v ideálních vlhkostních podmínkách dané oblasti se doba prodlužuje až na 7 měsíců (Mráček, 1989). Schopnost snášet silný zástin mohou mít čisté bučiny, ty mohou vytvářet několik pater, protože potlačení jedinci vydrží dlouho v podrostu. Proto na příznivých stanovištích dochází k vytlačení ostatních dřevin a vznikají jen čisté bučiny (Úřadníček, 21). Neobdělávané neúrodné půdy v Karpatech bohaté na vápno zarůstají pravděpodobně bukovým lesem. Tato přeměna trvá samozřejmě déle než jeden lidský život (Vermeulen, 24) Areál rozšíření Zkoumaná dřevina má evropský areál s rozšířením v západní, střední a jihovýchodní části kontinentu (Obr. 1). Ve východní Evropě není zastoupen. Na severu hranice probíhá z Velké Británie do jižních částí Skandinávie. Východní hranice prochází Polskem k jihovýchodnímu úpatí Karpat až na Balkánský poloostrov. Na Balkánském poloostrově se buk lesní (Fagus sylvatica L.) spontánně kříží s bukem východním (Fagus orientalis L.). Uvnitř areálu se nevyskytuje v oblastech s malým množstvím srážek (Panonská nížina, střední a jihozápadní Francie). 13

14 Obr. 1: Rozšíření buku lesního v Evropě ( Území ČR se nachází uvnitř areálu buku, a proto je u nás tato dřevina doma ve všech středohorních partiích a horských oblastech, stejně tak v hercynské i karpatské časti státu. Buk se vyskytuje v nadmořských výškách od 3 do 1 m n.m. V teplejších oblastech se mísí s dubem, v horských lokalitách tvoří směsi s jedlí a smrkem (Slavík, 24) Teplotní podmínky v bukových porostech Teplota je důležitá fyzikální veličina, protože většina biologických procesů probíhá jen za určitých teplotních podmínek a jejich intenzita je závislá právě na teplotě. Těžebně obnovní postupy mají vliv na změnu teplotních podmínek v přízemní vrstvě bučiny. Dochází k významnému posunu v denním chodu teploty vzduchu mezi holinou a plochou bez zásahu. Absolutní denní maximální teploty vzduchu jsou na plochách bez zásahu nižší než na holinách (Střelec, 199). Barna & Schieber (211) prováděli v zapojeném bukovém porostu (stáří 11 let) měření průměrných denních teplot za období 12 měsíců. Ve vegetačním období (duben-srpen) byl průběh teploty méně rozkolísaný v porovnání s mimo vegetačním obdobím. Průměrná denní teplota výrazně 14

15 narůstala od konce dubna a značně klesala v druhé polovině srpna. Během jednoho týdne poklesla průměrná denní teplota o téměř 15 C. 3.2 Rostlinná buňka a její struktura Rostlinou buňku tvoří buněčná stěna a protoplast. Název protoplast je odvozen od slova protoplazma, které se dlouhou dobu používá k označení živého buněčného obsahu. V případě rostlinné buňky se jedná o cytoplazmu s jádrem, ohraničenou plazmatickou membránou plazmalemou (Procházka et al., 27). Rostlinná buňka je významná svojí pevnou buněčnou stěnou, přítomností cytoskeletu a množstvím membránových organel. K membránovým organelám patří jádro, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, vakuoly, mitochondrie a plastidy (Helešicová, 212). Schéma rostlinné buňky zobrazuje Obr. 2. Obr. 2: Schéma rostlinné buňky, upraveno podle Campbell et al., 28 Cytoplazmatická membrána odděluje vnitřní obsah buňky (cytoplazmu) od vnějšího prostředí. Tím zajišťuje rozdílné prostředí vnitřního prostoru buňky. Membrána (plazmalema) slouží k transportu látek. Transportní proteiny vázané na membráně jsou odpovědné za selektivní transport látek přes membránu. Uvnitř eukaryotických buněk se vyvinuly kromě cytoplazmatické membrány další membránové systémy (Marek et al., 28). Protoplast obsahuje cytoplazmu, ve které se nachází jádro (nukleus) a ostatní buněčné organely (např. ribozomy, plastidy, mitochondrie). Cytoplazma kromě organel 15

16 má soustavu membrán (endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát) nazývanou endomembránový systém. Organely a membránová soustava jsou rozptýleny v nestrukturální základní substanci cytosolu, který je obsažen v cytoplazmě. U rostlinných buněk se v cytoplazmě nachází jedna nebo více vakuol vyplněných kapalinou (Procházka et al., 27). Endoplazmatické retikulum tvoří síť trubicovitých útvarů. S vnější jadernou membránou tvoří jednotný membránový systém. K povrchu endoplazmatického retikula přisedají ribosomy a na nich probíhá proteosyntéza. Endoplazmatické retikulum dále slouží jako zásobárna vápníku (Luštinec & Žárský, 25). Látky vznikající na endoplazmatickém retikulu mohou být ve váčcích. Potom dochází k oddělování váčků od endoplazmatického retikula. Váčky jsou dopravovány na Golgiho aparát a tam se dále upravují. Golgiho aparát je soubor srpkovitých váčků, které jsou propojeny kanálky. Soubory šesti až třiceti plochých váčků se pojmenovávají jako diktyozómy. Golgiho aparát má hlavní funkci v úpravě metabolických produktů endoplazmatického retikula a vylučování odpadních látek (Helešicová, 212). Plastidy obsahují vlastní DNA a ribozomy. Jedná se o lipoproteinové organely rostlinných buněk, které jsou ohraničené dvojjednotkovou membránou. V plastidech může docházet k transkripci, translaci, dělení, diferenciaci a transformaci energie. Jsou v nich uloženy kromě chlorofylu a karotenoidů také metabolické rezervy škrobu a olejů. Plastid se uvnitř rozděluje na systém membrán a téměř homogenní substanci (stroma). Plastidy se liší na základě charakteru pigmentů, které obsahují (Procházka et al., 27). Salisbury & Ross (1992) rozdělují plastidy na proplastidy, leukoplasty, chloroplasty a chromoplasty. Mitochondrie mají dvojitou membránu a uskutečňuje se v nich respirace (dýchání). Jsou velmi variabilní ve své velikosti a tvaru, od sférických až k tubulárním. Vnější membrána mitochondrií je hladká a vnitřní membrána je hodně zvlněná. Zvrásněním vnitřní membrány dochází k tvorbě přepážek tzv. krist. Část prostoru ohraničeného vnitřní membránou představuje matrix obsahující enzymy respiračního cyklu. Vnitřní membrána mitochondrie obsahuje 7 % proteinů a některé fosfolipidy vyskytující se pouze v této membráně (Marek et al., 28). 16

17 Jádro má tvar kulovitého tělesa a nachází se v cytoplazmě. V jádře je obsažena větší část buněčné deoxyribonukleové kyseliny (DNA) - jaderný genom. Obvykle se nachází v dospělé rostlinné buňce u stěny, k ní je tlačeno vakuolou a je zploštělé. Jádro je uzavřeno do jaderného obalu, které tvoří dvojitá membrána (jejíž vnější složka navazuje na endoplazmatické retikulum). Regulovatelné spojení jádra s cytoplazmou zajišťuje jaderný obal obsahující póry (Luštinec & Žárský, 25). Uvnitř jádra se vyskytuje jadérko, zpravidla jedno až dvě. Není ohraničeno membránou a tvoří ho ribonukleová kyselina (RNA) a proteiny. Funkce jadérka souvisí s metabolickými funkcemi jádra, tvoří se v něm ribozomální RNA (rrna), účastní se na syntéze některých proteinů a vytváří ribozomy (Helešicová, 212). Ribozomy vznikají v jadérku a přechází z něho do cytoplazmy. Mohou se vázat na membrány (buněčné membrány, endoplazmatické retikulum aj.) nebo jsou volné (v buněčném jádře, v chloroplastech aj.). Mezi základní funkce patří syntéza proteinů. Ribozomy produkují rrna a bazické proteiny (Procházka et al., 27). Vakuolu od cytoplazmy odděluje membrána, která se nazývá tonoplast. Ve vakuolách se nacházejí v kapalném skupenství odpadní a zásobní látky Soubor všech vakuol v buňce se označuje jako vakuom. U mladých rostlinných buněk se zpravidla vyskytuje větší počet drobných vakuolek, jež postupně splývají v jednu velkou centrální vakuolu. Centrální vakuola zatlačuje vnitřní obsah buňky k cytoplazmatické membráně. Kromě roztoků látek se ve vakuolách nachází také hydrolytické enzymy, které se podílí na udržování osmotického tlaku v buňce a fungují jako zásobárna vody. Obsah vakuol může postupně vykrystalizovat za vzniku buněčných inkluzí (Helešicová, 212). 3.3 Buněčná stěna Buněčná stěna je extraprotoplastový kompartment buňky, který je charakteristický pro rostliny. Určuje tvar a pozici buňky a vymezuje prostor pro protoplast. Často se proto pojmenovává také exoskelet (Pavlová, 26). Buněčná stěna vykonává specifické funkce důležité nejen pro existenci buňky, ale i pro celistvost rostlin. Významné jsou buněčné stěny při absorpci, transportu a sekreci látek v rostlinách, vnímání signálů v interakci s patogeny a symbionty. Hlavní funkci mají především v morfogenezi včetně regulace a realizace buněčného dlení, polarity růstu aj. (Procházka et al., 27). 17

18 3.3.1 Chemické složení buněčné stěny Buněčné stěny dřevin se z chemického hlediska skládají z celulózy, hemicelulózy a ligninu. V buněčných stěnách jsou přítomny také různé proteiny, ale zastoupení ve dřevě je velice malé (Zhang et al., 2). Přibližné zastoupení celulózy, hemicelulóz a ligninu v jednotlivých vrstvách buněčné stěny je na Obr. 3. Obr. 3: Zastoupení chemických složek dřeva v jednotlivých vrstvách buněčné stěny (Požgaj et al., 1997) Celulóza je hlavní součástí primární a sekundární stěny a skládá se z řetězce polymeru glukózy (β 1 4 glucan). Makromolekuly celulózy jsou kovalentně spojeny s vodíkovými vazbami a vytváří tak mikrofibrily (Carpita & Gibeaut, 1993). Mikrofibrily vytvářejí praménky, tzv. makrofibrily, které mají průměr,5 µm a délku až 4 µm. Celulózová kostra buněčné stěny je prostoupena matrix necelulózových molekul (Procházka et al., 27). Matrix materiály jsou složeny z pektinové látky, hemicelulózy a strukturálních proteinů (Carpita & Gibeaut, 1993). Celulóza je po chemické stránce nejstabilnější složkou buněčné stěny (především krystalická část). V buněčných stěnách doprovází celulózu hemicelulóza (Gandelová et al., 212). Fang (26) definuje hemicelulózy jako polymery různých skupin cukrů (např. xylózy), glukózy a arabinosy. V primární stěně jsou hemicelulózy velmi hojně zastoupeny. Hemicelulózy patří mezi hlavní sacharidické složky dřeva. Mají na rozdíl od celulózy menší molekulovou hmotnost (Jankovský et al., 1999). Působí na celulózovou kostru buněčných stěn jako tmelící faktor. Hemicelulózy se částečně podílí na vlastní struktuře. Mezi hemicelulózami a celulózou převládají chemické vazby 18

19 (Gandelová et al., 212). Úzké propojení je nejvíce patrné převážně u listnatých dřevin, protože nelze z bukového dřeva isolovat celulózu nekontaminovanou hemicelulózami (Jankovský et al., 1999). Hemicelulózy se rozdělují podle hlavních stavebních komponentů na tři skupiny monosacharidů: xylany, manany a galaktany. Xylany patří mezi nejdůležitější hemicelulózy listnatého dřeva. Ve dřevě jehličnatých dřevin jsou nejvíce zastoupeny manany (Požgaj et al., 1997). Lignin patří mezi polymery, které jsou ukládány především ve stěnách sekundárně zesílených buněk, a proto jsou nepropustné (Ralph et al., 24; Tronchet et al., 21). Po celulóze je druhým nejhojnějším biologickým materiálem na planetě. Hraje velmi důležitou funkci při poskytování mechanické podpory vázat rostlinná vlákna dohromady (Rippert et al., 29). Lignin chrání polysacharidy buněčné stěny před mikrobiálním rozkladem a jeho odolnost vůči rozkladu je vysoká (Taherzadeh et al., 1999). S polysacharidy je spojen fyzikálními, ale i chemickými, vazbami a hlavně s některými hemicelulózami (Gandelová et al., 212). Buněčné stěny mohou také obsahovat glykoprotein (komplex cukrů a bílkovin), který je velmi bohatý na charakteristickou aminokyselinu hydroxyprolin (Carpita & Gibeaut, 1993). V buněčných stěnách se také vyskytují kutin, suberin a vosky, jež tvoří vnější ochranné pletiva rostlinného těla (Procházka, 27) Stavba buněčné stěny Rostlinné buněčné stěny rozlišujeme podle způsobu tvorby, chemického složení, struktury a funkce na tři buněčné stěny: a) střední lamelu, b) stěnu primární, c) stěnu sekundární. Sekundární stěna se vyskytuje jen v určitých typech buněčných stěn, jako produkt tzv. druhotného tloustnutí (Luštinec & Žárský, 25). Schéma buněčné stěny na příčném a trojrozměrném zobrazení zachycuje Obr

20 Obr. 4: Schéma buněčné stěny na příčném (dole) a trojrozměrném zobrazení (nahoře). 1 vnější vrstva sekundární stěny, 2 střední vrstva buněčné stěny, 3 vnitřní vrstva sekundární stěny, 4 lumen, 5 primární stěna, 6 střední lamela, upraveno podle Bowes, Střední lamela (SL) je velmi odlišná svými vlastnostmi a chemickým složením od ostatních vrstev buněčné stěny. Její tloušťka je závislá na druhu dřeviny a stupni lignifikace. Proto je velmi úzká a silně lignifikuje (Šlezingerová & Gandelová, 22). Střední lamela obsahuje kolem 7 % ligninu a 15 % pentozanů. Lignin ve střední lamele má jinou chemickou stavbu a morfologickou strukturu než lignin v buněčné stěně. U listnáčů se nachází vyšší množství metoxylu v ligninu střední lamely (Požgaj et al., 1997). Zvětšující se nebo dělící se buňky mají primární stěnu (P), která je elastická, tj. pružná, schopná reverzibilně (limitovaně) zvětšovat plochu a je i plastická (Pavlová, 25). Primární stěna je specifická pro mladé rostoucí buňky, jež rozšiřováním se do plochy přidávají nové mikrofibrily mezi již existující (Helešicová, 212). Primární buněčná stěna je převážně složena z celulózy, hemicelulózy a pektinů (Cosgrove, 1999). Při porovnání se sekundární stěnou, má primární stěna menší zastoupení celulózy, ale obsahuje více pektinových látek (Caffall & Mohnen, 29). Vnější vrstva (P1) je typická svojí disperzní strukturou 2

21 celulózových fibril, které mají výrazný odklon od podélné osy buněk. Je pravděpodobné, že celulózové fibrily procházejí i do střední lamely. Tím se vysvětluje pevné spojení obou vrstev (Gandelová et al., 212). Hrubší a kompaktnější vnitřní vrstva primární stěny (P2) má zřetelnou tendenci k orientaci fibril. Úhel odklonu fibril od podélné osy je od do 9 (Požgaj et al., 1997). Podstatnou část buněčné stěny tvoří sekundární stěna (S), která dodává buňce charakteristický tvar (Gandelová et al., 212). Sekundární stěna nerostoucích starších buněk tloustne přikládáním nových vrstev (apozicí) směrem dovnitř buňky. Dochází tak úbytku vnitřního prostoru buňky (Helešicová, 212). Je složena převážně z celulózy (4 8 %), hemicelulózy (1 4 %) a ligninu (5 25 %). Uspořádání těchto prvků umožňuje celulózovým mikrofibrilám začlenění do ligninu (Wang & Dixon, 212). Goodwin & Mercer (1983) rozdělují sekundární stěnu do tří vrstev: vnější (S1), střední (S2) a vnitřní (S3). Tyto vrstvy se od sebe liší tloušťkou, submikroskopickou strukturou i chemickým složením. Udává se tloušťkový podíl jednotlivých vrstev sekundární stěny 1 : 8 : 1 %. Od vnější vrstvy k vnitřní vrstvě klesá podíl ligninu, ale roste podíl polysacharidů (Gandelová et al., 212). Vnější vrstva sekundární stěny (S1) je velmi podobná svým chemickým složením primární stěně. Obsahuje ještě silně lignin, ale na rozdíl od primární stěny má vyšší uspořádání fibril (Požgaj et al., 1997). Převážnou část buněčné stěny tvoří střední vrstva (S2), která je velmi důležitá (zastoupena je % celé buněčné stěny). Fibrily jsou uspořádány do lamelovité struktury. celulózy, následují hemicelulózy a V střední podíl ligninu vrstvě je nejvyšší kolísá v rozmezí obsah 5 2 % (Gandelová et al., 212). Vnitřní vrstva sekundární buněčné stěny (S3) se skládá z 6 lamel a část z nich má pravidelně uspořádané celulosové fibrily. Ve vrstvě převažuje zastoupení celulosy a hemicelulos. Lignifikace nebyla u některých listnatých dřevin zjištěna (Šlezingerová & Gandelová, 22). 3.4 Makroskopická stavba listnatých dřevin Dřevo je složeno z rostlinných buněk, které mají heterogenní strukturu. Buňky vykazují různý tvar a odlišné uspořádání ve dřevě. To má vliv na celkový povrch struktury dřeva viditelným okem makroskopicky (Dubovský, 1998). Listnaté dřeviny jsou diagnosticky významné uspořádáním cév v letokruhu a velikostí cév. Podle toho 21

22 rozdělujeme dřeva na kruhovitě, polokruhovitě a roztroušeně pórovitá. Další významné makroskopické znaky jsou zřetelnost dřeňových paprsků, výskyt zóny jádra a běle, dřeňové skvrny aj. (Gandelová et al., 212) Dřevo (xylém) Dřevo (xylém) se nachází uvnitř kůry, která se skládá z vnitřní vrstvy (floému) a vnější ochranné vrstvy (vnější kůry). Když strom roste, vzniká nové dřevo a zvětšuje se jeho průměr (Bowyer et al., 27). Dřevo je centrální část kmenů dřevin nacházející se mezi dření a kambiem. Je vytvářeno přírodními procesy za spolupůsobení ovzduší a půdy v kmeni, větvích a kořenech dřevin. Dřevo jako rostlinné pletivo má převážnou většinu buněčných elementů tvořených zdřevnatělou (lignifikovanou) buněčnou stěnou. Zastoupení dřeva ve kmeni (větví, kořenů) dosahuje k 7 93 % objemu stromu. Základními stavebními komponenty dřeva jsou celulóza, hemicelulózy a lignin. V menší míře se mohou vyskytovat extraktivní látky, organické a anorganické látky (Šlezingerová & Gandelová, 22) Letokruhy Letokruh je tloušťkový (radiální) přírůst dřeva, který se vytvořil během vegetačního období příslušného roku periodickou činností dělivých buněk kambia. V mírném a chladném pásu mají letokruhy přerušen tloušťkový růst stromu v důsledku vegetačního klidu. Na příčném řezu dřevem kmene jsou letokruhy tvořeny především koncentrickými vrstvami (roční přírůst dřeva) navazujícími na sebe a obklopujícími dřeň. Skládají se ze dvou barevně odlišných vrstev jarního a letního dřeva. Jarní dřevo se tvoří na počátku vegetačního období a má světlou barvu. V průběhu vegetačního období (druhé polovině) je vytvářena tmavší část letokruhu nazývaná letní dřevo. Letokruhy kmene na sebe soustavně nasedají, takže nový letokruh navazuje na předcházející soustavu letokruhů a dochází k tloušťkovému přírůstu. V některých případech může dojít k tvorbě dvou letokruhů za jedno vegetační období, nebo se letokruh nevytvoří. Zdvojení letokruhu je způsobeno biotickými nebo abiotickými činiteli (Šlezingerová & Gandelová, 22). Dřevo listnatých dřevin má více nebo méně rozlišené jarní a letní dřevo. 22

23 Naše listnáče se podle struktury letokruhu rozdělují na dvě základní skupiny: a) kruhovitě pórovité, b) roztroušeně pórovité. Kruhovitě pórovité dřevo má viditelné letokruhy s velkými cévami především v jarním dřevě. Letokruh na příčném řezu je tvořen výrazně pórovitou světlejší hranicí, která je viditelná okem. Tmavé letní dřevo je širší a bez zřetelných pórů. Na podélném řezu je možné jarní dřevo pozorovat jako rýhy podélně přeřezaných jarních cév. Roztroušeně pórovité dřevo nemá tak výraznou kresbu jako kruhovitě pórovité dřevo, je bez výrazného rozlišení jarního a letního dřeva. Roční letokruhy jsou viditelné v závislosti na barvě úzké zóny tvořené na konci vegetačního období (Dubovský, 1998) Běl Běl je světlejší vnější část dřeva a má tři hlavní funkce ve stromu: výživnou, vodící a ukládací. V běli dochází k vedení vody a minerálních solí z kořenů do listů. Slouží k ukládání zásobních látek, které jsou především tvořeny cukry produkovanými fotosyntézou na listech. Šířka běle je rozdílná mezi zástupci jednotlivých druhů dřevin a může být u některých jedinců individuální (Bamber, 1987). Listnaté dřeviny s kruhovitě pórovitou stavbou dřeva mají užší běl než jehličnany. Největších rozměrů dosahuje běl ve spodní části kmene a u jehličnanů může dojít se stoupáním výšky k zúžení (smrk, borovice). Běl má odlišnou fyzikální aktivitu než jádro a je více propustná pro vodu. Negativní vlastnosti běle jsou snadné podléhání napadení hmyzem a náchylnost ke hnilobě (Gandelová et al., 212) Jádro Jádro je vnitřní tmavěji zbarvená zóna dřeva, která je fyziologicky neaktivní a nepodílí se na vedení vody ve kmeni (Hejnowicz, 22). Jeho vodivé elementy (tracheje, tracheidy) jsou převážně ucpané a tím neprůchodné pro vodu. Neprůchodnost vodivých elementů u listnatých dřevin způsobují thyly a jádrové látky. Mezi jádrové látky patří třísloviny, gumy, alkaloidy, barviva, minerální látky aj. Zvyšují odolnost stromu proti houbám a mají vliv na chemické, fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva. Thyly způsobují ucpávání lumenu cév a zvyšují mechanickou pevnost dřeva. Jádro neplní ve dřevě vodivou funkci, ale zvyšuje stabilitu kmene. Z fyziologického hlediska 23

24 se jedná o mrtvou tkáň, která má vyšší hustotu než běl (Gandelová et al., 212). U listnatých dřevin se jádrové dřevo tvoří procesem stárnutí v živém stromu, jehož prostřednictvím parenchymatické buňky procházejí nevratnými změnami a dochází k odumírání parenchymu (Higuchi, 1985). Působením abiotických (nízké teploty, průnik vzduchu do dřeva) a biotických činitelů dochází k rychlejšímu odumírání parenchymu. Některé listnaté dřeviny (např. buk, bříza, javor) netvoří jádro pravidelně jako typický znak, ale vzniká porušením fyziologických procesů za určitého vlivu abiotických a biotických činitelů. Takto vzniklé jádro je označeno jako nepravé jádro (Gandelová et al., 212). Nepravé jádro představuje souvislou tmavěji zbarvenou vnitřní část kmene listnatých dřevin, u nichž není jako stálý znak pravidelná tvorba jádra. Vyznačuje se nestejnorodou stavbou, méně pravidelným tvarem a charakteristickým odstínem zbarvení (světlé až tmavočervenohnědé). Tvary bukového jádra jsou velmi mnohotvárné (Gandelová et al., 212). Typy nepravých jader podle Mahlera a Howeckého (1991) jsou: okrouhlý jednoduchý, okrouhlý dvojitý, okrouhlý mramorový (různé množství nepravidelných jader), paprskovitý či hvězdicovitý (okrouhlý s výběžky), plamencový (s radiálně orientovanými výběžky). Vznik nepravého jádra u buku je podmíněný v zásadě dvěma hlavními faktory: a) přítomností vyzrálého dřeva, b) vniknutím vzduchu do struktury dřeva. Absence jednoho z těchto dvou faktorů znemožňuje jeho tvorbu. Poranění kmene nebo větve stromu je primární příčinou, která způsobí vnikání vzduchu do kmenu stromu. Kyslík obsažený ve vzduchu způsobí oxidaci rozpustných uhlovodíků a škrobu v živých nebo částečně odumřelých parenchymatických buňkách, přičemž vznikají hnědě zbarvené polyfenolické sloučeniny, které pronikají do sousedních pletiv a zbarvují je (Račko & Čunderlík, 21). Račko & Čunderlík (26) potvrzují všeobecně známý fakt, že se stoupajícím věkem porostu stoupá podíl nepravého jádra a největší šířku nepravého jádra vykazovali jedinci ve věku roků Vyzrálé dřevo Pás tmavšího dřeva (běle) na čerstvě vytěžené kulatině se vyskytuje jen u některých dřevin (např. buk, smrk, jedle). Tmavší zbarvení bělové části je způsobeno vyšším 24

25 obsahem vody na rozdíl od středové části kmene tzv. vyzrálého dřeva. Ztráta barevného rozdílu mezi zónou běli a vyzrálého dřeva nastává po vyschnutí kmene (Gandelová et al., 212). Požgaj et al. (1993) rozdělují dřeviny podle výskytu zón na příčném řezu dřevem kmene na: a) dřeviny bělové, b) dřeviny s bělí a vyzrálým dřevem, c) dřeviny jádrové, d) dřeviny s jádrem, bělí a vyzrálým dřevem, e) dřeviny s bělí a nepravým jádrem Kůra Kůra je povrchová vrstva kmene (větví, kořenů) stromu obklopující jeho středové části (kambium, dřevo). Kůra má velice složitou stavbu a to je podmíněno její funkcí, ta je vodivá, mechanická a izolační. Morfologický vzhled kůry je velmi různorodý a souvisí s jejím vznikem. (Gandelová et al., 212). Sekundárním dělením felogénu a kambia vzniká kůra, která se skládá z vnější a vnitřní kůry. Elementy struktury vnitřní a vnější kůry jsou zcela odlišné (Bowyer et al., 23) Vnější vrstva kůry (periderm) vzniká činností korkového dělivého pletiva felogénu. K obvodu kmene produkuje felogen povrchovou korkovou vrstvu (felém) a dovnitř kmene zelenou kůru - feloderm (Gandelová et al., 212). Na periderm navazují z vnější strany mrtvé buňky, které tvoří vnější venkovní vrstvu kůry. Vnější venkovní vrstva kůry je významná tím, že ochraňuje strom před negativními vlivy okolí (Gričar, 27). Vnitřní vrstva kůry (floém) má schopnost vést cukry vzniklé fotosyntézou z listů do kořenů nebo rostoucích částí stromu (Wiedenhoeft & Miller, 25). Vzhled kůry závisí druhu dřeviny, na stanovišti, věku jedince a také někdy na zdravotním stavu. U mladších stromů se vyskytuje hladká kůra, stárnutím však vnější vrstvy kůry odumírají, odlupují se a vznikají v ní trhliny. Trhliny se věkem prohlubují a vzniklá hluboko brázditá povrchová vrstva kůry se nazývá borka. Činností felogénu a kambia dochází ke každoročnímu přírůstu kůry, ale ve srovnání s přírůstkem dřeva jsou tyto přírůstky značně menší (Gandelová et al., 212). 25

26 3.4.7 Makroskopická stavba dřeva buku Dřevo buku je narůžovělé, nahnědlé až červenohnědé a u starších jedinců se často vyskytuje nepravé jádro. Buk patří mezi dřeviny s tzv. roztroušeně pórovitým dřevem. Nemá výrazně odlišené jarní a letní dřevo. Hranici letokruhu zvýrazňuje jen tmavší a hustější zóna vláknitých mechanických pletiv (Čunderlík, 29). Dřevo je se zřetelnými dřeňovými parsky na všech řezech. Na příčném řezu tvoří dřeňové paprsky husté pásy vedené kolmo na letokruhy, na radiálním řezu jsou patrná lesklá zrcadla a na tangenciálním se vyskytují 1 5 mm vysoké svislé tmavší pásky. (Šlezingerová & Gandelová, 212). Průměrná hustota dřeva se u buku pohybuje kolem 72 kg m-3 při vlhkosti dřeva 12 % (Popovič et al., 26). Buk se řadí do dvou skupin (Šlezingerová & Gandelová, 22): a) dřeva bělová s vyzrálým dřevem, b) dřeva s výskytem nepravého jádra. Na jeho kmenech tedy můžeme pozorovat tři navzájem odlišné části kmene: běl, nepravé jádro a vyzrálé dřevo, z nichž se běl a vyzrálé dřevo vyskytuje vždy (Šlezingerová & Gandelová, 212). 3.5 Mikroskopická stavba listnatých dřevin Listnaté dřeviny mají mnohem složitější stavbu dřeva než jehličnany, protože jsou tvořeny větším počtem typů anatomických elementů s velkou mírou variability. Funkce a uložení základních anatomických elementů dřeva listnáčů zobrazuje Tab. 1. Tab. 1: Uložení, typ a funkce anatomických elementů dřeva listnáčů (Wagenführ, 1989) HLAVNÍ FUNKCE TYP BUNĚK cévice (tracheje) cévovité tracheidy vazicentrické tracheidy vláknité tracheidy libriformní vlákna parenchymatické buňky axiálního parenchymu epitelové buňky kanálků parenchymatické buňky dřeňových paprsků mechanická epitelové buňky kanálků vylučovací ULOŽENÍ vodivá zásobní vylučovací zásobní 26 ve směru podélné osy kmene kolomo na osu kmene

27 Nejdůležitějším rozdílem mezi listnatým a jehličnatým dřevem je nepřítomnost cév (trachejí) u jehličnanů (Wiedenhoeft & Miller, 25). Požgaj et al. (1997) uvádí, že jsou vodivé elementy u dřeva listnáčů tvořeny cévami a cévicemi a dřeva jehličnatých dřevin tvoří 9 % cévice a cévy se nevyskytují. Anatomické elementy listnatých dřevin mají odlišnou velikost, větší tvarovou rozmanitost a nedochází k tvorbě typické pravidelné radiální řady Cévy Cévy jsou důležité anatomické prvky pro transport vody u krytosemenných rostlin. Stromy mají cévy různě dlouhé a ve dřevě dochází k různým seskupováním (Carlquist, 21). Cévy tvoří síť axiálních vodivých drah, které v bělové části dřeva vedou vodu s rozpuštěnými minerálními látkami vzestupným proudem od kořenů do koruny. V jádrovém dřevě slouží cévy jako zdroj zásoby vody (Gandelová et al., 212). Množství vody vedené v listnatých stromech je závislé na velikosti cév (Sass & Eckstein, 1995). Větší cévy mají účinnější efekt než cévy menších rozměrů a mohou zvýšit fotosyntetickou kapacitu stromu (Hacke et al., 25). Cévy tvoří soubory nad sebou uložených mrtvých buněk, tzv. cévních článků. Během diferenciace cévy došlo k rozrušení původní příčné buněčné stěny. Zbytky příčných přehrádek vyskytující se mezi jednotlivými cévními články se nazývají perforace (Gandelová et al., 212). Požgaj et al. (1997) rozdělují perforace na jednoduché a složené. Jednoduchá perforace je zbytek příčné buněčné stěny na obvodu cévního článku a složená perforace tvoří zbytky přehrádek s otvory různého tvaru. Pro většinu listnatých dřevin je typická jedna perforace, ale např. u buku může být jednoduchá i složená. U některých dřevin se mohou vykytovat na stěnách cév (cévních článků) spirálovité ztluštěniny, které mají schopnost zvyšovat mechanickou pevnost. Mezi typické ztenčeniny stěn cév patří dvůrkaté ztenčeniny (dvojtečky). Listnáče mají dvojtečky menších rozměrů, velmi početné a na stěnách cév vytvářejí seskupení typické pro určitá dřeva (Gandelová et al., 212). Prostory (lumeny) cév mohou být za určitých podmínek vyplněny thylami nebo jádrovými látkami. Thyly tvoří parenchymatické buňky, které dvojtečkami vrůstají do lumenu cév z okolních dřeňových paprsků nebo podélného dřevního parenchymu. 27

28 Přitom je částečně nebo úplně vyplňují a vyřazují z vodivé funkce (Gandelová & Šlezingerová 22). Nejčastěji vznikají jako přirozený proces stárnutí dřeva, ale mohou vzniknout i za speciálních podmínek např. poranění, po houbové infekci, opadu listí aj. Thyly se mohou vyskytovat jako tenkostěnné (živé) nebo tlustostěnné. Tlustostěnné thyly jsou prázdné a zvyšující mechanickou pevnost dřeva (Gandelová et al., 212). Tvorba thyl v trachejích jako obranná reakce je patrná u jilmů při napadení chorobou graphióza (tracheomykóza) způsobovanou ophistomatálními houbami. Při tvorbě thyl dochází k bránění postupu mycelia do dalších částí, které brání pronikání vody do výše položených částí dřeviny (Jančařík, 1999). Velikost cév je velmi různá. Široké cévy viditelné i pouhým okem mají příčný rozměr nad 1 µm a tenčí cévy (mikropóry) mají rozměr do 1 µm (Bjurhager, 211). Nejširší cévní články se vyskytují v cévách listnatých dřevin s kruhovitě pórovitou stavbou dřeva dosahující šířky 2 4 µm. U listnatých dřevin s roztroušeně pórovitou stavbou dřeva se šířka cévních článků cév pohybuje od 2 µm do 15 µm. Křupalová (24) rozděluje listnaté dřeviny podle uspořádání a velikosti cév v příčném řezu na skupiny dřev s kruhovitě pórovitou stavbou, roztroušeně pórovitou stavbou a polokruhovitě pórovitou stavbou Obr. 5. Obr. 5: Uspořádání cév listnáčů: a) kruhovitě pórovité dřeviny radiální uspořádání malých cév (dub), b) kruhovitě pórovité dřeviny tangenciální uspořádání malých cév (jilm), c) kruhovitě pórovité dřeviny malé cévy rozptýlené (akát), d) polokruhovitě pórovité dřeviny, e) roztroušeně pórovité dřeviny (Křupalová, 24) Cévice Cévice (tracheidy) jsou přechodné typy anatomických elementů, které mají funkci vodivou, mechanickou a občas i zásobní (Gandelová et al., 212). Tracheidy 28

29 a primitivnější typy trachejí snadno zachovají vodivost a umožní zachování transportu vody a živin. Šířka tracheid je zpravidla asi 1 µm (Möllerová, 24). Požgaj et al. (1997) rozlišují tracheidy ve dřevě listnáčů na tři typy cévovité, vláknité a vazicentrické. Cévovité tracheidy jsou přechodem mezi cévnimi články cév listnáčů a jarními tracheidami dřeva jehličnanů. Mají tlustostěnný tvar otvorů a s malými cévními články bez koncových, ale jejich délka obvykle nepřesáhne,5 mm. Ve stromě slouží k vedení vody s rozpuštěnými minerálními látkami. (Wagenführ, 1989). Vazicentrické tracheidy se vyskytují v bezprostřední blízkosti cév. Jedná se o krátké uzavřené buňky, které mají na buněčných stěnách drobné okrouhlé dvojtečky. Nemají schopnost vytvářet axiální vodivé dráhy, ale mohou se podílet na vodivé funkci (Gandelová et al., 212). Vláknité tracheidy jsou přechodné anatomické elementy mezi tracheidou a libriformním vláknem. Od libriformu se odlišují přítomností dvojteček s menším zastoupením než u cévovitých tracheid (Požgaj et al., 1997). U libriformu se vyskytují pouze tečky. Při srovnání libriformních vláken a vláknitých tachcheid jsou tracheidy kratší a buněčnou stěnu mají tenčí (Matovič, 1988). Vláknité tracheidy mají především mechanickou funkci, ale mohou mít i zásobní a vodivou funkci. Společně s libriformem patří do skupiny dřevních vláken listnatých dřevin (Požgaj et al., 1997) Libriformní vlákna Libriformní vlákna mají oválný, okrouhlý až mnohoúhelníkový průřez, hrubé buněčné stěny a malý lumen. Vyplňují podstatnou část plochy mezi cévami (Dubovský et al., 1998). Svým tvarem připomínají silnostěnné trubicovité útvary. Libriformní vlákna jsou základní složkou listnatých dřevin a zastoupení ve dřevě může být až 75 % celkového objemu dřeva (Vobolis & Albrektas, 29). Mrtvé buňky vyplněné vodou a vzduchem tvoří diferenciovaná libriformní vlákna. Libriformní vlákna jsou většinou na koncích pevně propojena (Wagenführ, 1989). Tyto anatomické elementy jsou typické především svojí mechanickou funkcí (Schwarze, 2). Libriformní vlákna mají tlusté buněčné stěny a úzké lumeny tvořící hlavní mechanické buňky ve dřevě, které jsou nevodivé (Metcalfe & Chalk, 1983). V rámci dřevin jsou tvary a rozměry velice variabilní (mění se podle lokalizace 29

30 v letokruhu, kmeni, podle věku, jsou ovlivňovány klimatickými faktory, stanovištěm aj.). Šířka libriformních vláken se pohybuje v rozmezí 15 5 µm a délka od,2 do 2,2 mm. Tloušťka buněčné stěny je 3 7 µm a to je velmi významný parametr, protože ovlivňuje fyzikální, mechanické a technologické vlastnosti dřeva (Šlezingerová & Gandelová, 22). Na příčném řezu je dobře vidět tloušťka buněčných stěn i šířka lumenu. Je možné monitorovat změny jejich rozměrů v průběhu vegetačního období (v radiálním směru). Libriformní vlákna tvoří v letokruhu radiální či tangenciální řady nebo jsou nerovnoměrně uspořádána. Oba podélné řezy zobrazují libriformní vlákna jako dlouhé zašpičatělé buňky s malým počtem drobných štěrbinovitých teček na stěnách. U některých dřev se nacházejí zvláštní typy libriformních vláken, které se nazývají přehrádkovaná libriformní vlákna (Gandelová et al., 212). Mají tenké příčné přehrádky, jež nedřevnatí a rozdělují vlákno na několik sekcí. Připomínají řetězce dřevního parenchymu, ale nemají buněčný obsah (Požgaj et al., 1997) Parenchymatické buňky Ve dřevě listnáčů jsou parenchymatické buňky více zastoupeny než ve dřevě jehličnanů. Mají velikou tvarovou rozmanitost a jsou procentuálně zastoupeny ve dřevě od 8 do 35 % celkového objemu dřeva (Gandelová et al., 212). Větší zastoupení je způsobeno tím, že listnaté dřeviny potřebují více zásob na stavbu nové asimilační plochy v jarním období (Požgaj et al., 1997). Naše listnáče mají průměrnou šířku parenchymatických buněk v těsném rozmezí µm a délku µm. V bělovém dřevě nebo i vyzrálém dřevě rostoucích stromů dochází k uchování cytoplazmy, jedná se tedy u buňky živé. Buněčné stěny jsou lignifikované a na stěnách se vyskytují jednoduché ztenčeniny tzv. tečky (Gandelová et al., 212). Parenchymatické buňky ve dřevě mohou mít extrémně dlouho životnost. Jednotlivé buňky mohou žít v rozmezí 2 2 let. Vliv na životnost má především dřevina a okolní prostředí. Parenchymatické buňky mají funkci vodivou a také zásobní. Ukládají sacharidy, ty pak rozvádějí nebo v případě nutnosti uvolňují (Spicer & Holbrook, 27). Požgaj et al. (1997) rozdělují dřevní parenchym na dva základní typy: a) axiální dřevní parenchym, b) radiální dřevní parenchym. 3

31 Radiální parenchym se vyskytuje především jako krátké válečky a jejich průřez je okrouhlý až eliptický. U některých dřevin se může na okraji radiálního parenchymu vyskytnout tzv. palisádový parenchym. Axiální parenchym je tvořen vertikálními řadami buněk a řetězci krátkých válečků (Požgaj et al., 1997). Při poranění kambia vznikají parenchymatické buňky nepravidelného tvaru tzv. traumatický parenchym. Ten zavaluje poškozená místa a ve dřevě se vytvoří dřeňové skvrny (Šlezingerová & Gandelová, 22) Podélný (axiální) dřevní parenchym V jehličnatých dřevinách se podélný dřevní parenchym vyskytuje v malém množství, ale listnáče mají velkou škálu vzorů seskupení podélného parenchymu (Wiedenhoeft & Miller, 25). Parenchym je tvořen obdélníkovými, čtvercovými nebo vřetenovitými parenchymatickými buňkami. Stěny buněk mají jednoduché ztenčeniny a jsou slabě ztloustlé. Zastoupení podélného dřevního parenchymu je velice variabilní a vyskytuje se v průměru v 1 % objemu dřeva (Gandelová et al., 212). Podélný dřevní parenchym má funkci zásobní, tu vykonává v bělovém dřevě nebo v obvodových částech kmene. V parenchymatických buňkách se ukládá především škrob a jádrové dřevo může obsahovat i jádrové látky. S buňkami dřeňových paprsků jsou navzájem propojeny tečkami. (Wagenführ, 1989). Podélný dřevní parenchym vytváří ve dřevě listnáčů typické seskupení pro jednotlivá dřeva. Na příčných řezech je nejlépe patrná organizace podélného dřevního parenchymu, protože jsou buňky řezány v příčných rozměrech (Gandelová et al., 212). Listnaté dřeviny mají velmi specifické vzory podélného dřevního parenchymu. Rozdělují se do dvou skupin: apotracheální a paratracheální. Paratracheální dřevní parenchym je spojen s cévami a naopak apotracheální ve styku s cévami není (Wiedenhoeft & Miller, 25). Gandelová et al. (212) rozdělují apotrecheální dřevní parenchym na rozptýlený (difuzní), rozptýleně nakupený, svazkový, tangenciálně síťovitý až žebříčkovitý a hraniční (marginální). Podle uspořádání buněk v letokruzích se paratracheální podélný dřevní parenchym rozděluje na skupinový, vazicentrický, vazicentrický křídlovitý, vazicentricky splývavý nebo křídlovitě splývavý, svazkový a jednostranný. Vybrané podélné dřevní parenchymy na příčném řezu jsou na Obr

32 Obr. 6: Schematické znázornění seskupení podélného dřevního parenchymu na příčném řezu: A paratracheální vazicentrický, B apotracheální rozptýlený, C paratracheální vazicentrický křídlovitý, D apotracheální svazkový, E paratracheální svazkový, F apotracheální marginální (Wiedenhoeft & Miller, 25) Dřeňové paprsky Dřeňové paprsky listnatých dřevin jsou mnohem rozmanitější než u jehličnatých dřevin (Wiedenhoeft & Miller, 25). Jsou to mohutná seskupení parenchymatických buněk, ty jsou orientovány kolmo na průběh letokruhů. Dřeňové paprsky jsou ve dřevě různě vrstevnaté (jedno, více a mnohovrstevnaté) a mají rozdílnou výšku (Šlezingerová & Gandelová, 22). Matovič (1988) vymezuje vrstevnatost dřeňových paprsků maximálním počtem parenchymatických buněk. Odlišnost jednovrstevného dřeňového paprsku od vícevrstvého je v počtu vrstev buněk vedle sebe ležících. Vícevrstevný dřeňový paprsek je pak tvořen více než jednou vrstvou. Vícevrstevnému paprsku je podobný mnohovrstevný dřeňový paprsek, jenže má značný počet buněk vedle sebe. Většina listnáčů má dřeňové parsky, které jsou široké více než jedna buňka. U většiny druhů jsou široké 1 5 buněk a méně než 1 mm vysoké (Wiedenhoeft & Miller, 25). Tvar buněk se podobá zploštělým válečkům. Mají na stěnách početné jednoduché tečky, a to především v místech styku cévami, tzv. konstantní buňky (Gandelová et al., 212). Dřeňové paprsky propojují různé vrstvy 32

33 ve směru kolmém na podélnou osu kmene. Jsou důležité pro přenos a ukládání zásobních látek (Miller, 1999). Dřeňové paprsky se podle tvarového typu parenchymatických buněk rozdělují na homogenní a heterogenní. Na stavbě homogenních dřeňových paprsků se podílí tvarově stejný typ buněk buď jen tzv. stojaté, nebo ležaté. Jak název napovídá, ležaté dřeňové buňky jsou horizontální a stojaté mají buňky orientovány delší osou svisle. Stojaté dřeňové buňky jsou zpravidla kratší a někdy téměř čtvercové. Heterogenní dřeňové paprsky tvoří různé kombinace stojatých, ležatých a u některých dřev ještě tzv. čtvercové parenchymatické buňky (Wiedenhoeft & Miller, 25). Je možné rozdělit dřeňové paprsky podle vztahu k hydrosystému na kontaktní, kontaktně izolační a izolační. U kontaktních dřeňových paprsků jsou buňky v tečkovém kontaktu s cévami a v kontaktně izolačních dochází ke spojení jen u okrajových buněk. Žádný kontakt s cévami je typický pro izolační dřeňové paprsky (Braun, 197). Na příčném řezu jsou tvořeny dřeňové paprsky různě širokými pásy zpravidla obdélníkových buněk směřující kolmo na letokruhy. U listnáčů s kruhovitě pórovitou stavbou není průběh dřeňových paprsků přímočarý, protože paprsky obcházejí cévy. Na hranici letokruhů dochází u některých dřev k rozšiřování dřeňových paprsků. Na radiálním řezu tvoří dřeňové paprsky typické plošky (zrcadla). Jsou orientovány kolmo na axiálně uložené vláknité elementy a cévy. Dřeňové paprsky na tangenciálním řezu jsou podobné různě vysokým a širokým vřetenům (Gandelová et al., 212) Mikroskopická stavba dřeva buku Podle Balabána (1955) je procentuální zastoupení jednotlivých anatomických elementů ve dřevě buku následující: 37,4 % libriformní vlákna a cévice, 31 % cévy, 27 % dřeňové paprsky a 4,6 % dřevní parenchym (Obr. 7). Cévy buku jsou velmi četné a hustě uspořádané. Mohou se vyskytovat v radiálních skupinách po čtyřech. V jarním dřevě tvoří širší cévy jednoduchou perforaci a v pozdním dřevě mají užší cévy žebříčkovitou perforaci (Balabán, 1955). Ve dřevě buku je vodivá funkce zabezpečována především cévami (částečně taky cévicemi), které jsou svým tvarem dobře přizpůsobeny na osové vedení vody s rozpuštěnými minerálními látkami ve kmeni stromu (Čunderlík, 29). V nepravém jádru se v cévách vyskytují thyly a jádrové látky. Dřeňové paprsky jsou homogenní a na hranicích letokruhů se rozšiřují. 33

34 Na tangenciálním řezu jsou dobře viditelné jedno až mnohovrstevné (až 25 vrstev) dřeňové paprsky (Šlezingerová & Gandelová, 212). Ve dřevě jsou značně zastoupeny vláknité, cévovité a vazicentrické tracheidy. Tvoří přechod k libriformním vláknům. Dřevní parenchym je četně rozptýlen mezi dřevními vlákny a doprovází tracheje a tracheidy (Balabán, 1955). Podélný dřevní parenchym je apotracheální difúzní až rozptýleně nakupený (Šlezingerová & Gandelová, 212). Dřevní parenchym a především libriformní vlákna zajišťují ve dřevě buku mechanickou funkci. Rozměry libriformních vláken se mění v závislosti od polohy ve kmeni. Proto u buku v dolní části kmene je délka dřevních vláken 1,2 mm a ve středové části je průměrná délka vláken až 1,5 mm. Naopak v podkorunové části kmene klesá průměrná délka vláken na 1,5 mm a v tenkých korunách už jen na,94 mm (Čunderlík, 29). 5% 27% 37% libriformní vlákna a cévice cévy dřeňové paprsky dřevní parenchym 31% Obr. 7: Procentuální zastoupení anatomických elementů ve dřevě buku, upraveno podle Balabána (1955) 3.6 Mikroskopická stavba kůry Kůra je složitý komplex několika vrstev, jejichž anatomická stavba se velmi liší. Má mnohem složitější stavbu než dřevo. Souvisí to s její funkcí, s jejím vznikem a schopností jejích buněk vytvářet nové typy, růst a dělit se. Kůra má především funkce vodivou, ochranou, mechanickou a izolační (Gandelová et al., 212). Je tvořena několika dělivými pletivy: kambiem, felogenem a parenchymem s dělivou schopností (dřevo tvoří jenom kambium). Buňky dřeva po diferenciaci z kambia už svůj tvar nemění, zatím co parenchym lýka, primární kůry a felogenu tvoří v kůře nové typy buněk (Požgaj et al., 1997). Podle funkce je kůra složena ze dvou vrstev: vnější (vlastní) 34

35 kůry a vnitřní kůry (lýka). Vnější kůra se vytváří působením korového dělivého pletiva felogenů a má funkci ochrannou, mechanickou a izolační. Lýko vzniká činností kambia a má především funkci vodivou (Šlezingerová & Gandelová, 22) Stavba lýka listnatých dřevin Lýko (floém) má hlavní funkci při transportu asimilátů z listů do ostatních částí stromů (Bobák et al., 1992). Hlavními vodivými drahami jsou ve floému sítkové elementy. Při vývoji v nich degraduje jádro, ale protoplast zůstává zachován. Stěny sítkových elementů mají plošky proděravělé drobnými otvory. Těmi prochází protoplazmatická vlákna sítková políčka (Marek et al., 28). Lýko je tvořeno kambiem, které každoročně směrem k obvodu kmene odděluje koncentrické vrstvy lýka. Tyto vrstvy se mohou rozlišit na jarní vrstvu (měkké lýko) a pozdní vrstvu (tvrdé lýko). Lýko je zastoupeno v 4 8 % objemu kůry a jeho mikroskopická stavba je podobná dřevu. Listnáče mají složitější anatomickou stavbu kůry než jehličnany. Lýko listnatých dřevin je tvořeno (Šlezingerová & Gandelová, 22): a) sítkovicemi, b) doprovodnými buňkami sítkovic, c) lýkovým parenchymem, d) lýkovými vlákny. Sítkovice rozvádí v lýku organické látky sestupným a vzestupným směrem. Pokud dochází k plnění této funkce, tak jsou sítkovice živé. Většinou odumírají po prvním roku, v některých případech mohou být výjimečně živé až 4 roky (Požgaj et al., 1997). Otvory v sítkových políčkách často lemuje kalóza. Ta nejprve potáhne stěnu sítkovic, potom tloustne, provazce cytoplazmy se ztenčují, až jsou zcela přerušeny a vnitřek otvorů je vyplněn kalózou. Zároveň dochází k ukládání kalózy na plochu sítkového políčka, než se vytvoří zátka, která se u některých dřevin na jaře rozpouští a sítkovice může fungovat další vegetační sezonu (Marek et al., 28). Odumřelé sítkovice stlačují sousední buňky a jejich lumeny zanikají. Na příčném řezu jsou sítkovice tvořeny hranatými buňky o průměru 2 3 µm a délka je několik desetin milimetru (kolem,5 mm). Buněčné stěny mají tenké, nelignifikované a jsou tvořeny jen lepící lamelou a primární stěnou (Šlezingerová & Gandelová, 22). 35

36 Doprovodné buňky sítkovic jsou živé parenchymatické buňky s velkým jádrem a mají dobře vyvinutý membránový systém. Jejich funkce není zcela objasněna. Odumírají skoro ve stejnou dobu jako sítkovice (Gandelová et al., 212) Stejně jako dřevo má dřevní parenchym, tak i lýko obsahuje buňky, které se nazývají lýkový parenchym. Buňky podélného parenchymu tvoří podélné řada a vznikají dělením vřetenovitých buněk kambia. Buněčné stěny jsou tenké, celulózové a vyskytuje se v nich hodně ztenčenin. Lýkový parenchym je tvořen dlouho živými buňkami. V pokročilejším stádiu vývinu dochází k postupnému odumírání protoplastu (Bobák et al., 1992). Hlavní funkce buněk lýkového parenchymu je shromážděná zásobních látek. Některé dřeviny z nich tvoří skleridy, což jsou mrtvé buňky s tlustou zdřevnatělou buněčnou stěnou s mechanickou funkcí. Velmi často se vyskytují u dřevin (např. buk, habr), které nemají typickou borku (Šlezingerová & Gandelová, 22). Lýková vlákna jsou významná mechanická vlákna floému, která mají stěny tvořené výhradně z husté struktury (Gorshkova et al., 21). Buňky mají prozenchymatický tvar a brzy odumírají. Buněčné stěny jsou tlusté s úzkými štěrbinovitými tečkami (Gandelová et al., 212). Z biotechnologického hlediska jsou velmi důležitá lýková vlákna, jež se nejčastěji používají v textilním průmyslu (Lev-Yadun, 29). 3.7 Kambium Pojem kambium slouží pro označení laterálního (bočního) dělivého pletiva, které tvoří souvislou vrstvu mezi dřevní a lýkovou částí vodivého systému (Gryc et al., 21). Anatomické a cytologické vlastnosti kambia jsou úzce spojeny s jeho specifickou dělivou funkcí (Vaganov et al., 1985). Radiální růst stromů je výsledkem působení dvou laterálních meristémů: vaskulárního (vodivého) kambia a korkového kambia (felogenu). Vaskulární kambium vytváří buňky sekundárního xylému (dřeva) v centripetálním směru a buňky sekundárního floému (lýka) v centrifugálním směru. Felogen produkuje pletiva sekundárního ochranného pletiva (Panshin & de Zeeuv, 198; Larson, 1994). Velmi variabilní je počet buněk kambiální zóny jak u jednotlivých dřevin, tak i v průběhu roku (Gandelová et al., 212). Počet kambiálních buněk také závisí na části kmene, věku a vitalitě stromu (Larson, 1994). V období vegetačního klidu se vrstva kambiální zóny skládá z 3 až 6 řad buněk. V průběhu vegetačního období se může v některých dřevinách vyskytovat 15 až 2 řad buněk (Požgaj et al., 1997). Šířka 36

37 kambiální zóny se nemusí během ročního období u všech dřevin tak výrazně změnit. Například u jasanu ztepilého a borovice lesní bylo zjištěno v průměru 4 5 buněk v radiálním směru v době vegetačního klidu a také ve vegetačním období (Gandelová et al., 212). Kambiální iniciály rozdělujeme na dva základní typy: vřetenovité kambiální iniciály a iniciály dřeňových paprsků (Larson, 1994). Vřetenovité kambiální iniciály tvoří axiálně protáhlé buňky, mnohokrát delší než jejich příčné rozměry, tangenciálně zploštělé a na obou koncích zašpičatělé. Pro jednotlivé dřeviny jsou značně tvarově a rozměrově proměnlivé (Gandelová et al., 212). Délka vřetenovitých kambiálních iniciál se u listnatých dřevin pohybuje v rozpětí,14 1,62 mm. (Chovanec et al. 1977). Druhým typem jsou izodiametrické parenchymatické buňky, které mají tvar krátkých okrouhlých válečků nebo mnohoúhelníkových hranolů. Vznikají příčným dělením nebo bočním oddělením z vřetenovitých iniciál. Oba typy iniciál mají velké, centrálně uložené jádro s jedním jadérkem, s množstvím vakuol, bohaté na ribozómy, Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum (Požgaj et al., 1997). Činnost kambia je sezónní záležitost ve stromech mírných klimatických oblastí (Evert, 26). V zimě je kambiální činnost neaktivní a počet buněk v kambiální zóně je snížený (Larcher, 23). Samuels et al. (26) provedli podrobné studie o aktivitě kambia u různých dřevin mírných klimatických oblastí a zjistili, že kambium začíná být aktivní od jara do pozdního léta nebo začátku podzimu. Na začátku vegetačního období je tvorba nových buněk pomalá a v případě plně aktivování kambia probíhá dělení rychleji. Maximální aktivita nastává od poloviny června do poloviny srpna (vytvořeno až 75 % z celkového přírůstu dřeva) a koncem srpna ustává (Gandelová et al., 212). Kambiální činnost závisí na druhu dřeviny, stanovišti a klimatických podmínkách v daném vegetačním období (Gryc et al., 21). U listnáčů s roztroušeně pórovitou stavbou dřeva je délka činnosti kambia několik týdnů při bázi pupenů. Až po vyrašení listů začíná činnost ve výhoncích, která následně postupuje do větví a dále na bázi kmene. Na straně xylému je dělivá činnost kambia za normálních podmínek intenzivnější než na straně floému. Proto je xylému ve kmeni mnohem více (Gričar & Čufar, 28). Pokud má ale strom sníženou vitalitu, tvorba xylému se snižuje a poměr mezi xylémem a floémem se postupně zmenšuje (Gričar et al., 29). 37

38 3.7.1 Diferenciace anatomických elementů dřeva Diferenciace buněk dřeva a lýka není jednoduchý proces, protože je ovlivněn řadou vnějších a vnitřních faktorů (Gryc et al., 21). Zvětšováním svých rozměrů a ztrátou meristematického charakteru (dělivé schopnosti) přestávají být mateřské buňky dřeva, kambiální iniciály nebo deriváty mateřských buněk, součástí kambiální zóny. Dochází k procesu diferenciace určitých anatomických elementů dřeva (Šlezingerová & Gandelová, 22). Při diferenciaci buněk oddělených vřetenovitými kambiálními iniciálami, eventuálně mateřskými buňkami dřeva, se tvoří anatomické elementy dřeva, které jsou orientovány axiálně tj. delší osou rovnoběžně s osou kmene. Diferenciací buněk oddělených iniciálami dřeňových paprsků vznikají anatomické elementy orientované kolmo na podélnou osu kmene (Gandelová et al., 212). Nejčastěji se diferenciace rozděluje na tři fáze (Wodzicki 1971; Larson 1994): a) embryonální, b) radiální rozšiřování, c) dozrávání. V první fázi získává buňka svůj tvar a velikost. Tato buňka oddělená v kambiální zóně roste do tvaru určitého anatomického elementu (cévy, libriformní vlákna, tracheidy aj.). Buněčnou stěnu tvoří střední lamela a primární stěna. Buňky obsahují základní cytoplazmu s organelami. Ve druhé fázi dochází k sekundárnímu tloustnutí buněčné stěny ukládáním celulózových lamel. Buňka přechází už do fáze dozrávání. Ve třetí fázi dochází k sekundárnímu tloustnutí buněčné stěny. Vytvoří se jednotlivé vrstvy sekundární buněčné stěny a buňky stále obsahují cytoplazmu. Dále nastává lignifikace buněčné stěny (Barnett, 1981). V průběhu lignifikace se většina buněk změní na buňky mrtvé. Parenchymatické buňky si po delší dobu zachovávají buněčný obsah. Tyto buňky mají životnost několik roků, záleží na druhu dřeviny a podmínkách růstu (Požgaj et al., 1997). Nově se tvořící letokruh se rozděluje na následující zóny: a) zóna dělících se mateřských buněk nebo jejich derivátů v kambiální zóně, b) zóna diferenciační, c) zóna zralého dřeva. 38

39 Zónu diferenciační lze ještě členit na dvě fáze: fáze radiálního rozšiřování a fáze dozrávání (Gryc et al., 21). 3.8 Xylogeneze listnatých dřevin Většina prováděných výzkumů na kambiální aktivitu a tvorbu dřeva ve vztahu ke klimatickým podmínkám se zaměřovala především na jehličnaté dřeviny, protože mají jednoduchou anatomickou strukturu dřeva a interpretace výsledků je mnohem snadnější. Studie zabývající se činností kambia a tvorbou dřeva listnáčů jsou velice náročné vzhledem k jejich složitější anatomické stavbě dřeva, proto je podstatě méně informací o listnatých dřevinách. Činností kambia se zabýval Matovič (1975) na jasanu ztepilém (Fraxinus excelsior L.) a na jasanu úzkolistém (Fraxinus angustifolia Vahl.). Kambiální aktivita byla sledována na semenáčcích resp. sazenicích od 1 do 6 roků, protože v té době bylo možné analyzovat radiální přírůst dřeva jen u méně rozměrných jedinců. Výzkum byl nejdříve zaměřen na semenáčky resp. sazenice jasanu úzkolistého (Fraxinus angustifolia Vahl.) a potom byl výzkum ještě rozšířen na semenáčky resp. sazenicemi jasanu ztepilého (Fraxinus excelsior L.). Začátek činnosti kambia stanovil při déle trvajících teplotách 9 11 C. Kambiální aktivita byla u obou druhů jasanů velmi podobná a počet buněk v kambiální zóně se měnil s věkem sazenic. Horáček et al. (23) se zabývali analýzou kambiální aktivity a tvorbou dřeva dubu letního (Quercus robur L.) na zkušební ploše v lužním lese 2 km od města Lednice na Moravě. Kambiální aktivita byla zjištěna na konci dubna (teplota > 8 C) a v kambiální zóně byly 4,36 buňky. Maximálního počtu buněk bylo dosahováno na konci srpna a kambiální zóna byla tvořena 5,57 buňkami. Potom počet buněk poklesl a v kambiální zóně byly pozorovány na konci října 4,65 buňky. Činnost kambia byla ukončena, jakmile nedocházelo k přírůstu dřeva (od konce září do října). Maximální přírůst dřeva byl pozorován v období od konce května do konce června. Průměrné hodnoty přírůstu v tomto období činily 248,21 µm. Na dubu zimním (Quercus sessiliflora Salisb.) zkoumala činnost kambia také Gričar (27). Kambiální aktivitu pozorovala již koncem března a ukončena byla v druhé polovině srpna. Čufar et.al. (211) zkoumala kambiální aktivitu a dynamiku xylému na kaštanovníku jedlém (Castanea sativa Mill.) v blízkosti italského města Viterbo. Na začátku dubna začala činnost kambia a v kambiální zóně 39

40 bylo pozorováno 7 6 buněk. V průběhu vegetačního období se počet buněk v kambiu měnil a maximmum bylo zjištěno na konci dubna a začátku května. Kambiální činnost byla ukončena na začátku října a kambium obsahovalo 5 6 buněk. V polovině srpna byla ukončena tvorba dřeva a lýka, ale diferenciace anatomických elementů dřeva trvala až do poloviny října. Floémová vrstva byla dokončena začátku října. Šířka letokruhu u zkoumaných vzorníků byla v průměru 227 μm a floémová vrstva široká 265 μm. Kambiální aktivitou u buku lesního (Fagus sylvatica L.) se zabývali van der Werf et al. (27) při svém experimentu v Nizozemsku v Oosterengu. Byl zjištěn rychlý růst buku od poloviny května do poloviny července a jeho následné zpomalen. Od poloviny září do poloviny října se růst opět zrychlil. Morfologii buněk a jejich počet v kambiální zóně u buku lesního zkoumali Čufar et al. (28) v blízkosti města Ljubljana (Slovinsko). Zjistili, že před začátkem vegetačního období tvoří kambium 3 5 buněk s typickými buněčnými stěnami. V druhé polovině dubna nastala kambiální aktivita a počet buněk v kambiální zóně se zvýšil na 1 buněk. Navíc došlo k zeštíhlení buněčných stěn. Maximální šířka kambia byla zaznamenána na konci května. Došlo k vyvrcholení kambiální aktivity a kambium bylo tvořeno 1 13 buňkami. Počet buněk v kambiální zóně na úrovni 1 buněk byl stálý až do konce června a následně počet buněk začal klesat. Na buku východím (Fagus orientalis Lipsky) prováděli Oladi et al. (21) výzkum v centrální části Hyrcanianských lesů na severním svahu Alborz (Írán). Činnost kambia začala již v polovině března a v polovině dubna bylo dosaženo maximálního počtu buněk v kambiální zóně. Ukončení kambiální aktivity nastalo až od konce srpna do poloviny listopadu. Prislan et al. (211) studovali na výzkumné ploše Panška Reka a Menina planina (Slovinsko) sezónní strukturální změny kambiálních buněk u dospělých bukových porostů v nadmořské výšce 4 m n.m. a 12 m n.m. V polovině března byly pozorovány u vzorníků z nižších poloh v kambiální zóně 4 buňky. Kambiální aktivita začala od poloviny dubna do poloviny května. Od začátku dubna do začátku června se zvětšoval průměrný počet buněk v kambiální zóně. Kambium bylo tvořeno maximálně 1 buňkami. Dalších šest týdnu se počet buněk příliš neměnil a začátkem září bylo kambium tvořeno 4 5 buňkami. Kambiální aktivita byla ukončena od konce července do začátku září. Vzorníkové stromy ve vyšších nadmořských výškách měly stejně jako 4

41 stromy v nížinách v polovině dubna 4 buňky v kambiu. Činnost kambia u nich nastává o 4 týdny později (v polovině května). Na konci května a června je v kambiální zóně průměrně 8 buněk. Potom dochází k poklesu počtu buněk. Od konce července do poloviny srpna dochází k ukončení činnosti kambia. 41

42 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Místo odběru vzorků (popis lokality) Vzorky byly odebírány na výzkumné ploše Rájec Domanka (63 m n.m.), která se nachází v oblasti Drahanské vrchoviny v lokalitě Smíšený porost (Obr. 9). Zeměpisné souřadnice polohy výzkumné plochy jsou s. z. š. a v. z. d. a navazuje na komplex lesů na Holíkově. Jedná se o kostřavovou bučinu s dominantní kostřavou nejvyšší (Festuca altissimae) a kyčelnicí cibulkonosnou (Dentaria bulbifera). Věk lesního porostu se pohybuje okolo 13 let (Skořepa, 1999; Chytrý et al., 21). Podle růstových podmínek stanoviště se porost nachází na převládajícím lesním typu 5S1- svěží jedlová bučina šťavelová (Plíva, 1987). Pivec (1992) uvádí průměrný roční úhrn srážek 638 mm (stanice Protivanov, 11 km od výzkumné plochy). Na výzkumné ploše byla v roce 21 průměrná roční teplota 6,5 C a průměrná roční půdní vlhkost 14 %. V roce 211 byla naměřena průměrná roční teplota 9, C a průměrná roční půdní vlhkost 13 %. Průměrnou teplotu vzduchu a průměrnou půdní vlhkost Mě síc v roce Průmě rná pudní vlhkost [%] XI 211 IX VII V III I XI IX 21 2 VII 21 2 V III I 21 Průmě rná te plota vzduchu [ C] v jednotlivých měsících zobrazuje Obr. 8. Teplota vzduchu Půdní vlhkost Obr. 8: Diagram průměrné teploty vzduchu a průměrné půdní vlhkosti v roce 21 a 211 na výzkumné ploše Rájec Domanka. Data poskytl Ústav ekologie lesa (LDF) v Brně 42

43 Výzkumnou plochu tvoří smíšený porost a zastoupení jednotlivých dřevin je následující: 5 % buk lesní (Fagus sylvatica L.), 43 % smrk lesní (Picea abies (L) Karst.) a 7 % jedle bělokorá (Abies alba Mill.) s vtroušenou borovicí lesní (Pinus sylvestris L.) a modřínem opadavým (Larix decidua Mill.). Buk na dané lokalitě dosahuje průměrnou výšku 32,6 m a průměrná tloušťka kmene je 39,4 cm. Dendrometrické parametry pro jednotlivé stromy jsou uvedeny v Tab. 2. Půdní typ je kambizem modální oligotrofní s formou povrchového humusu moder. Nadložní vrstva humusu se pohybuje v rozmezí 4 5 cm (obsahuje všechny vrstvy: L, F, H) a fyziologická hloubka půdního profilu je 4 45 cm (Menšík, 21). Obr. 9: Výzkumná plocha Rájec Domanka (foto: Menšík). Tab. 2: Přehled dendrometrických parametrů vzorníkových stromů na výzkumné ploše Číslo vzorníku Výčetní tloušťka [cm] Výška stromu [m] Výška nasazení koruny [m] B4 35,1 32,7 14,3 B5 36,9 33,9 14,8 B6 42,1 34,

44 4.2 Odběr vzorků Pro odběr vzorků byly náhodně vybrány tři vzorníkové stromy buku lesního (Fagus sylvatica L.) s označením B4, B5, B6. Odběr vzorků byl prováděn v pravidelných týdenních intervalech v roce 21 od do a v roce 211 od do Celkový přehled odběru vzorků je v Tab. 3. K samotnému odběru sloužil nástroj Trephor (Obr. 1) a odběr se provedl spirálovitě kolem obvodu kmene. Z každého stromu byly odebrány dva vzorky. Trephor umožňuje rychlý a vysoce kvalitní odběr vzorků. Získané vzorky tímto nástrojem mají průměr kolem 1,8 mm. Při odběru vzorků by nemělo docházet k poškození stromu (Rossi et al., 26). Je důležité dávat pozor na možné poškození kambia. Buk má velice tvrdé dřevo, a proto se řezací část Trephoru zarážela do dřeva pomocí gumového kladiva. Délka odebraného vzorku byla kolem cca 1 mm. Odebraný vzorek obsahoval floém, kambium a vnější xylém. Trephor by se měl vytáhnout točivým pohybem k oddělení vzorku od dřeva. Vzdálenost mezi dvěma sousedními mikrovývrty by měla být alespoň 2 cm, tak aby odebrané vzorky neobsahovaly traumatické tkáně (Vavrčík et al., 213). Vzorky byly po odebrání ze vzorníkových stromů uloženy do plastových kazetek. Každá kazetka byla popsána údaji o datu odběru a číslem stromu. Obr. 1: Trephor nástroj na odběr vzorků 44

45 Tab. 3: Přehled odběrů vzorků za vegetační období 21 a 211 Datum odběru Číslo odběru Datum odběru 211 Číslo odběru Datum odběru 211 Číslo odběru Vzorky v kazetkách byly ihned po odběru vloženy do fixačního roztoku FAA (formalin-alcohol-acetic acid). Fixační směs FAA o objemu 1 ml má následující složení: 9 ml 5 7% etanolu, 5 ml ledové kyseliny octové a 5 ml formaldehydu. Fixací dochází k náhlému, okamžitému a trvalému zastavení životních procesů všech buněk. Fixovaný objekt musí být co nejmenší a objem tekutiny musí být 5 až 1krát větší (Dušková, 1995). Vložením vzorků po odběru do fixační kapaliny se zachytí stav tvorby nového letokruhu k datu odběru (Gryc et al., 21). Vzorky byly ponořeny ve fixační kapalině jeden týden. Potom byly vzorky v laboratoři opláchnuty, umístěny do nádobky s 3% etanolem a připraveny na další zpracování. 4.3 Příprava vzorků na zalití Před vlastním krájením na mikrotomu je zapotřebí vzorky náležitě označit a zalít do parafínu. Odebrané vzorky měly stejný průměr, ale v délce byly jednotlivé vzorky odlišné. Délka je různá podle síly zaražení Trephoru do kmene stromu. V předešlých výzkumech se tyto různě dlouhé vzorky zakracovaly a mohlo dojít k poškození kambiální zóny. Proto se vzorky nezakracovaly na požadovanou velikost a ponechávaly se v nezměněné délce. Plastová kazetka se vyndala z nádoby s 3% etanolem, odebraly se oba vzorky a jeden byl položen na dřevěné prkénko (vybírá se lepší vzorek, protože se může vyskytnout již lehce poškozený vzorek). U vybraného vzorku je zapotřebí najít 45

46 transverzální stranu, která je tmavěji zabarvená. Tato tmavší (transverzální) strana se označí grafitovou tužkou. Manipulace se vzorky byla prováděna pinzetou. Vzorky se chytaly za dřevní část a oba vzorky byly označeny. Zpět byl vrácen jen jeden z nich (nachystaný na průchod etanolovou řadou) a druhý vzorek se vložil jako náhradní do plastové lahvičky o objemu 2 ml. Pipetou se do plastové lahvičky nalil 3% etanol a lahvička byla označena příslušným datem - náhradní vzorek (Obr. 11). Obr. 11: Nezkrácený vzorek v plastové kazetce a náhradní vzorek Ze vzorků se musela odstranit veškerá voda, a proto byla použita etanolová řada (dehydratace vzorků). Etanolová řada má vzestupnou koncentraci etanolu a je složena ze sedmi nádobek. Nejdříve se na dvě hodiny umístily vzorky do nádobky se 7% etanolem. Ve druhé nádobce opět se 7% etanolem zůstaly vzorky stejnou dobu. V dalších nádobkách byly vzorky ponořeny pouze 1 hodinu a byl v nich následující obsah etanolu: ve 2 nádobkách 9% etanol, v 1 nádobce 95% etanol a posledních 2 nádobkách 1% etanol. Po dehydrataci se vzorky umístily do Petriho misek s parafínem a následně do sušící pece. V sušící peci se nechaly při teplotě 6 C po dobu 4 hodin. Do mezibuněčných prostorů se dostává parafín a nahrazuje vodu. Nedochází k velkým změnám tvaru buněk a buňky zvětšují svoji odolnost proti mechanickému poškození. Takto připravené vzorky není možné krájet mikrotomem, protože jsou malé a měkké. Musely být tedy ještě upraveny tak, aby měly zpevněnou strukturu. Proto se zalévají do parafínu, který je pro tyto účely nejrozšířenější (Dušková, 1995). 46

47 4.4 Zalévání vzorků parafínovým přístrojem K zalévání vzorků do parafínu sloužil parafínový přístroj LEICA EG 112 a elektricky nahřívané kleště LEICA EG F (Obr. 12). Také byly ještě používány kovové formičky a dvě větší Petriho misky. Parafínový přístroj a elektricky nahřívané kleště bylo zapotřebí nahřát na pracovní teplotu 65 C. Elektricky nahřívané kleště mají velice dobré vlastnosti a umožňují tak jednoduchou manipulaci se vzorky. Před začátkem zalévání vzorků se do jedné Petriho misky napustila studená voda (sloužila ke chlazení parafínu). Ze sušící pece se postupně vytahovaly vzorky uložené v Petriho miskách. Pokládaly se na vyhřívanou plochu přístroje LEICA EG 112, aby se zabránilo rychlému utuhnutí parafínu. Na vyhřívanou plochu parafínového přístroje se také umisťovaly kovové formičky a po nahřání se do nich nalilo menší množství parafínu. Do formičky s malým množstvím parafínu byl vzorek z Petriho misky vytažen elektricky nahřívanými kleštěmi. Důležité bylo vzorek do formičky umístit úhlopříčně transverzální stranou nahoru, která byla označena grafitovou tužkou při zkracování. Přitom lýková část musela být orientována do levého horního rohu formičky (z pohledu prováděné osoby). Obr. 12: Parafínový přístroj LEICA EG 112 a na levé části obrázku elektricky vyhřívaná pinzeta LEICA EG F 47

48 Jakmile byl vzorek správně umístěn, následovalo krátké ponoření formičky se vzorkem do Petriho misky se studenou vodou a parafín začal tuhnout. Parafín nesmí ztuhnout úplně, jinak nedojde ke spojení s další vrstvou parafínu. Následně se formička umístila na druhou Petriho misku, která měla funkci podložky, a do formičky se dolil po horní okraj parafín z parafínového přístroje LEICA EG 112. Z důvodu identifikace vzorku a data odběru se přiklopila ze shora popsaná část plastové kazetky. Plastová kazetka se musela spojit s parafínem, proto byl parafín dolíván po horní okraj, aby došlo k vzájemnému spojení s plastovou kazetkou. Zalité vzorky se umístily do chladničky přibližně na 15 minut a tím se urychlilo tuhnutí parafínu. Jakmile dojde ke ztuhnutí parafínu, je zapotřebí vyjmout zalité vzorky z kovových formiček. Pro snadné vyjmutí byla použita preparační jehla. Vzorek zafixovaný v parafínu měl velkou plochu, která je nevhodná pro krájení na mikrotomu, proto se vzorek ořízl olamovacím nožem s kovovou výztuhou a plastovou rukojetí na požadovanou plochu o velikosti 1 1 cm 2 (Obr. 13). Po seříznutí se parafínový bloček se vzorkem umístil do mikrotomu, kde došlo k odstranění svrchní vrstvy parafínu tzv. zatrimování. Takto upravené vzorky se vložily do nádoby s destilovanou vodou. V destilované vodě byly vzorky ponechány alespoň jeden den, tak aby nedocházelo k trhání pásu řezů při krájení mikrotomem. Obr. 13: Vzorek zalitý do parafínu a oříznutý na plochu o velikosti 1 1 cm2 4.5 Krájení vzorků pomocí mikrotomu Dostatečně vlhké vzorky se krájely na rotačním mikrotomu LEICA RM 2245, který byl nastaven na krájení vzorků o tloušťce v rozmezí 8 1 μm. Parafínový bloček se upevnil do držáku kazetek rotačního mikrotomu. Musel mít při pohledu na mikrotom na levé straně úhlopříčky xylém a na právě straně floém. Z takto správně umístěného 48

49 parafínového bločku byl nakrájen souvislý pásek řezů, který vznikl na principu rychlého otáčení kola a uvedením mikrotomu do pohybu na držák s čepelkou. Ze souvislého pásu se vybraly čtyři nejlepší řezy a umístily se pomocí dvou preparačních jehel nebo pinzety do vodní lázně LEICA HI 121 (Obr. 14). Obr. 14: Rotační mikrotom LEICA RM 2245, na kterém probíhalo krájení vzorků Ve vodní lázni byla destilovaná voda zahřátá na teplotu 4 C. Po vložení parafínového pásku s řezy do vodní lázně způsobuje teplá voda jeho vyrovnání na hladině. Ještě před vložením do vodní lázně se nachystalo podložní sklíčko, které se natíralo lepidlem Albumine Mallo (glycerín + bílek). Lepidlo bylo použito k lepšímu přilnutí řezů na podložní sklo. Parafínový pásek s řezy musel být během krátké doby opatrně vytažen z vodní lázně. To se provádělo podebíráním a přenesením parafínových pásků na podložní sklíčko natřené lepidlem. Přibližně na dobu 5 minut se podložní sklíčka se vzorky umístila do sušárny, teplota v sušárně se pohybovala kolem 6 C. 4.6 Výroba trvalých mikroskopických řezů Do malého plastového kontejneru (přihrádky až na 12 podložních sklíček) se umístila podložní sklíčka. Plastový kontejner se v digestoři postupně ponechával v různých chemikáliích a docházelo k odvodnění a barvení vzorků. Nejdříve byly vzorky umístěny do nádobky s Bio clearem, kde zůstaly ponechány 2 minut. 49

50 Po uplynutí této doby se vzorky přemístily opět do nádobky s Bio clearem na stejnou dobu. Pomocí Bio-clearu se odstranil parafín z řezů. V dalších dvou nádobkách byl etanol s koncentrací 96 % a vzorky byly ponechány v každé této nádobce 15 minut. Dále se vzorky přesunuly na 1 minut do nádobky se Safraninem a Astra blue. Tato nádobka obsahovala 5 mg Safraninu, 12 mg Astra Blue, 1 ml destilované vody a 2 ml kyseliny octové. Safranin má vlastnost zbarvovat lignin červeně (Doğu & Grabner, 21) a Astra Blue barví nelignifikované buňky modře. Po tomto zbarvení nastal ještě proplach v jedné nádobě, která obsahovala 96% etanol. Časové intervaly pro jednotlivé chemikálie ukazuje Tab. 4. Tab. 4: Přehled chemických látek a časy, které strávily vzorky v jednotlivých látkách. Bio Clear 2 Bio Clear 2 Etanol (96%) 15 Etanol (96%) 15 Safranin + Astra Bule 1 Etanol (96%) Proplach Po projití všemi chemickými látkami se vzorky nechaly krátce osušit. Po oschnutí se vzorek na podložním sklíčku vytáhl z malého plastového kontejneru a musel být ještě upraven, aby se z něj stal trvalý preparát. Bylo ještě zapotřebí spojit vzorek na podložním sklíčku s krycím sklíčkem. To se provedlo nakapáním tří kapiček Euparalu na levou stranu od pásků s řezy a opatrným spouštěním krycího sklíčka po preparační jehle na řezy. K lepšímu zabezpečení rovnosti řezu a vytečení přebytečného Euparalu se krycí sklíčko zatížilo magnetky. Po zaschnutí Euparalu byly vytvořeny trvalé preparáty, které se již mohly pozorovat pod mikroskopem (Obr. 15) Obr. 15: Trvalý preparát se zaschnutým připravený na práci pod mikroskopem 5

51 4.7 Vyhodnocení trvalých preparátů Trvalé preparáty byly pozorovány pomocí mikroskopu LEICA DMLS, který byl vybaven digitální kamerou LEICA DFC 28. Pod mikroskopem byl spočítán počet buněk v kambiální zóně a výsledky se zapsaly do příslušné tabulky v programu OpenOffice. Digitální kamerou LEICA DFC 28 se pořídily snímky trvalých preparátů a zobrazily se v programu Image J. Image J je výkonný analyzující program, jenž byl vytvořen v Národním institutu zdraví. Pracuje v různých operačních systémech a jeho velkou výhodou jsou časté aktualizace (Reinking, 27). Program byl nainstalovaný v počítači a propojen s digitální kamerou. Byl využíván k pořizování snímků. Při pořizování snímků byly buňky xylému (zlignifikované buňky obarvené červeně) na levé straně monitoru PC a buňky floému na pravé straně (modře zbarvené buňky). Na uložených snímcích se měřil opět v programu Image J radiální přírůst xylému a floému v průběhu vegetačního období. Naměřené hodnoty se zapisovaly do tabulky. Prováděla se také analýza časového intervalu vzniku cév, jejich diferenciace a čas plné lignifikace. Při rozlišování buněk ve fázi radiálního rozšiřování se použila metoda pozorovací techniky ve světelné mikroskopii, tzv. polarizační mikroskopie. Při použití polarizační mikroskopie byly pozorovány svítící a tmavé buňky, které ukazuje Obr. 16. Opticky aktivní prvky mění směr polarizace a pod mikroskopem jsou pozorovány jako světlé plochy. (Halliday et al., 2). U tmavých buněk je buněčná stěna tvořena vrstvami primárních stěn P1 a P2. Buněčná stěna u svítících je již tvořena vnější, střední a vnitřní vrstvou sekundární buněčné stěny (S1, S2, S3). Krystalická celulóza mění směr polarizace (opticky aktivní prvek), a proto tyto buňky svítí. Pomocí programu Image J byla na snímcích měřena šířka fáze radiálního rozšiřování (PC), tvorby sekundární buněčné stěny (SW) a plně lignifikovaných buněk (MT). Při tvorbě sekundární buněčné stěny nejsou buňky lignifikované a buněčné stěny mají modrou barvu. Na tomto principu bylo založeno měření, protože dospělé buňky mají buněčné stěny červené, plně lignifikované. 51

52 A SW PC CC B L SW D PC CC Obr. 16: : Polarizační mikroskopie. A Snímek trvalého preparátu s kambiální zónou (CC), buňky ve fázi radiálního rozšiřování (PC) a tvorby sekundární buněčné stěny (SW) B Při použití polarizační mikroskopie svítí buňky, které mají vytvořenou sekundární buněčnou stěnu (L), (D) buňky, které mají jen primární buněčnou stěnu. 4.8 Gompertzova funkce Mnoho modelů popisuje velmi omezeně růstové procesy (Zeide, 1993), proto pro vyrovnání křivek byla použita Gompertzova funkce, jenž poskytuje vhodné vyobrazení růstového schématu xylému s ohledem na rychlost růstu a přírodní podmínky. Podstatou Gompertzovy funkce je eliminovat variabilitu v počtu buněk nebo v šířce letokruhu měřených v týdenním intervalu. K tomu jsou použity různé funkce související s biologickými trendy sezónního růstu stromu (Rossi et al., 23). Funkce byla aplikována v programu SigmaPlot (TableCurve 2D v5.1). Gompertzova funkce je velice vhodná pro listnaté dřeviny, které mají složitější xylém skládající se z morfologicky různých typů prvků. Navíc měření xylému pomocí této funkce je rychlejší (Gričar et al., 28). 52

53 Vzorec Gompertzovy funkce: y = A exp[- exp(b -kt )] y rostoucí suma buněk po týdnech t čas ve dnech A horní asymptota maximálního počtu buněk b x ová osa umístění parametru k míra změny parametru (Rossi et al., 23). 53

54 5 VÝSLEDKY 5.1 Analýza kambiální aktivity Vzorníkový strom B4 Ze zkoumaného vzorníkového stromu byly odebírány vzorky v letech 21 a 211. Vyhodnocení roku 21 V roce 21 začala kambiální aktivita u tohoto stromu s příznivými klimatickými podmínkami od 6. května, tedy hned v prvním týdnu května, přičemž průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 11,1 C. Průměrná půdní vlhkost byla 18,4 %. Kambium bylo tvořeno v klidovém stádiu 5 buňkami. Od této doby nastává zvýšení počtu buněk v kambiální zóně a mění se tak počet buněk oproti klidovému stádiu. V období od 15. dubna do 6. května bylo kambium tvořeno 6 7 buňkami. Maximální počet buněk byl pozorován na konci května (27. 5.), přičemž se v kambiální zóně nacházelo v průměru 1 buněk (min. 8 + max. 11 buněk). Od 27. května do 19. srpna obsahovalo kambium 8 1 buněk. V polovině srpna (12. 8.) byla ukončena činnost kambia. Průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech dosáhla hodnoty 17,2 C a průměrná půdní vlhkost byla 18,2 %. Počet buněk se v kambiální zóně přestal zvyšovat a kambium obsahovalo 4 7 buněk. Délka činnosti kambia v roce 21 trvala přibližně tři a půl měsíce Vyhodnocení roku 211 Zvyšování počtu buněk v roce 211 začalo 21. dubna, kdy průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech dosáhla hodnoty 9,3 C a průměrná půdní vlhkost byla 15,6 %. Kambium obsahovalo v klidovém stádiu 5 buněk. Od 14. dubna do 5. května se v kambiu vyskytovalo 6 8 buněk. Maximální počet buněk byl zaznamenán 19. května a kambium bylo tvořeno průměrně 9 buňky (min. 8 + max. 9 buněk). V období od 2. června do 28. července se v kambiální zóně nacházelo 6 8 buněk. K ukončení kambiální aktivity dochází na konci července, přesně 28. července kdy průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 14,2 C a průměrná půdní vlhkost 12,1 %. Počet buněk v kambiu se ustálil a kambium bylo tvořeno 4 7 buňkami. Kambiální aktivita byla dlouhá přes tři měsíce. 54

55 5.1.2 Vzorníkový strom B5 Vyhodnocení roku 21 V roce 21 bylo zvyšování počtu buněk v kambiální zóně patrné u tohoto stromu od 6. května a byla tím zahájena kambiální aktivita. Průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 11,1 C a průměrná půdní vlhkost 18,4 %. V kambiální zóně se vyskytovalo v klidovém stádiu 5 buněk. Do 27. května mělo kambium ve fázi radiálního rozšiřování v průměru 5 7 buněk. Maximální počet buněk byl zaznamenán 17. června. Kambiální zóna byla tvořena v průměru 1 buňkami a od toho období klesl počet buněk v kambiální zóně na průměrných 8 buněk. Na Obr. 17 je zobrazen vzhled kambiální zóny. Změna nastala až 5. srpna při poklesnutí počtu buněk na 5 buněk v kambiální zóně a došlo k ukončení činnosti kambia. Kambiální aktivita byla ukončena, když průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 18,3 C a průměrná půdní vlhkost 18,8 %. Po ukončení kambiální aktivity nedošlo k výrazným změnám v počtu buněk a kambium obsahovalo 4 6 buněk. U vzorníkového stromu trvala kambiální aktivita tři měsíce. Vyhodnocení roku 211 Začátek kambiální aktivity v roce 211 byl pozorován 7. dubna. Průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 9,3 C a průměrná půdní vlhkost 19,5 %. V klidovém stavu měla kambiální zóna 5 buněk. Fáze radiálního rozšiřování probíhala do 5. května, v kambiální zóně se vyskytovalo 6 8 buněk. Maximální počet buněk byl pozorován 19. května a v kambiální zóně se nacházelo průměrně 9 buněk (min. 8 + max. 9 buněk). Pokles počtu buněk byl zaznamenán 14. července a kambium mělo průměrně 8 buněk. Činnost kambia skončila o týden později 21. července, poté co průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 17,7 C a průměrná půdní vlhkost 8,5 %. Po ukončení činnosti kambia neprobíhaly žádné velké změny v počtu buněk a kambium bylo tvořeno 4 6 buňkami. Kambium bylo aktivní tři a půl měsíce. 55

56 A CC B CC C CC Obr. 17: Vzhled kambiální zóny (CC) v průběhu vegetačního období. A na začátku vegetačního období , B během vegetačního období , C na konci vegetačního období Měřítko = 1 µm Vzorníkový strom B6 Vyhodnocení roku 21 Začátek kambiální aktivity byl doprovázen první vytvořenou buňkou v kambiální zóně. Aktivace kambia byla pozorována od 6. května a průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 11,1 C. Průměrná půdní vlhkost byla 18,4 %. V klidovém stádiu tvořilo kambium 4 buňky. V časovém období 22. dubna do 27. května obsahovalo kambium 5 7 buněk. Největší kambiální aktivita byla od 3. do 17. června a kambium obsahovalo v průměru 9 buněk (min. 8 + max. 1 buněk). Od 24. června došlo k poklesu buněk a kambiální zóna byla tvořena v průměru 7 8 buňkami. Konec kambiální aktivity nastal , přičemž průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 17,2 C a průměrná půdní vlhkost 18,2 %. Po ukončení činnosti kambia se počet buněk ustálil a kambium mělo 4 6 buněk. Kambium bylo aktivní tři měsíce. 56

57 Vyhodnocení roku 211 Kambiální aktivita byla pozorována na konci dubna (28. 4.), potom co průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech dosáhla hodnoty 11,4 C a průměrná půdní vlhkost byla 14,1 %. Kambiální zóna měla v klidovém stavu 4 buňky. Do začátku května (5. 5.) bylo kambium tvořeno 5 8 buňkami. Nejvyšší aktivita kambia byla 26. května a kambium bylo tvořeno průměrně 9 buňkami (min. 8 + max. 9 buněk). Do poloviny července (21. 7.) se vyskytovalo v kambiální zóně 7 8 buněk. O týden později dochází k ukončení činnosti kambia. Průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 14,2 C a průměrná půdní vlhkost 12,1 %. Po ukončení kambiální aktivity nedocházelo k výrazným změnám v počtu buněk a kambium obsahovalo 4 6 buněk. Aktivita kambia trvala tři měsíce Shrnutí výsledků kambiální aktivity u všech stromů Kambiální zóna byla tvořena úzkou vrstvou, která obsahovala 4 5 buněk. K aktivaci kambia v roce 21 došlo na začátku května (6. 5.), přičemž průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech byla 11,1 C a průměrná půdní vlhkost 18,4 %. V roce 211 byl začátek kambiální aktivity pozorován od 7. do 28. dubna a průměrná denní teplota vzduchu v tomto období se pohybovala kolem 9,7 C. Průměrná půdní vlhkost byla v tomto roce 15,8 %. Časování kambiální aktivity zobrazuje Obr. 18. Den v roce A B Ø B4 B5 B6 Ø 21 B4 B5 B6 211 Obr. 18: Časování kambiální aktivity v roce 21 a 211: A začátek kambiální aktivity, B konec kambiální aktivity. Chybové úsečky u průměrů znamenají směrodatnou odchylku. 57

58 Statistickým šetřením nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl v začátku kambiální aktivity (p =,6567). Po aktivaci kambia docházelo k nárůstu buněk v kambiální zóně oproti klidovému stádiu a kambium bylo v obou letech tvořeno 5 8 buňkami. Nejvíce buněk v kambiální zóně bylo v roce 21 pozorováno od konce května (27. 5.) do poloviny června (17. 6.) a počet těchto buněk byl v průměru 9 1 buněk. V roce 211 byl zaznamenán maximální počet buněk od 19. do 26. května a kambium bylo tvořeno průměrně 9 buňkami (Obr. 19). Činnost kambia u vzorníkových stromů v roce 21 byla ukončena 12. srpna. Průměrná denní teplota vzduchu v předchozích pěti dnech dosáhla hodnoty 17,6 C a průměrná půdní vlhkost byla 18,4 %. V roce 211 nastal konec kambiální aktivity v rozmezí od 21. do 27. července. V tomto časovém období byla průměrná denní teplota vzduchu 14,1 C a průměrná půdní vlhkost 11,9 %. Pomocí jendofaktorové analýzy byl statistickým šetřením zjištěn významný rozdíl koncem kambiální aktivity (p =,2). Závislost počtu buněk v kambiální zóně (CC) na teplotě vzduchu a půdní vlhkosti je zobrazena na Obr. 2 a Obr. 21. Po ukončení kambiální aktivity v obou letech nedochází k výrazným změnám v počtu buněk a kambium obsahovalo 4 7 buněk. Průměrná délka činnosti kambia byla u vzorníků tři až tři a půl měsíce. 12 Počet buněk 1 B4 (211) B5 (211) B6 (211) Ø B4 (21) B5 (21) B6 (21) Ø Den v roce Obr. 19: Počet buněk v kambiální zóně u vzorníkových stromů během roku 21 a

59 Průměrná teplota vzduchu [ C] Počet buněk v CC 21 Den v roce Počet buněk Teplota vzduchu Obr. 2: Počet buněk v kambiální zóně (CC) v závislosti na teplotě Den v roce Počet buněk Půdní vlhkost Obr. 21: Počet buněk v kambiální zóně (CC) v závislosti na půdní vlhkosti 59 Průměrná pudní vlhkost [%] Počet buněk v CC 21

60 5.2 Analýza procesu diferenciace Vzorníkový strom B4 Vyhodnocení roku 21 V roce 21 se objevily první buňky ve fázi radiálního rozšiřování 2. května a její šířka byla 8,5 µm. Fáze radiálního rozšiřování pozvolně stoupala až do 24. června, kde dosáhla svého maxima a měla rozměr 64 µm. Od začátku července (1. 7.) se snižovala šířka zóny a na konci srpna (26. 8.) byla fáze radiálního rozšiřování ukončena. Sekundární buněčná stěna se začala u daného stromu tvořit 3. června a tato zóna měřila 52 µm. V dalším časovém období se šířka tvorby sekundární buněčné stěny zvětšuje. Maximální šířka tvorby sekundárné buněčné stěny byla na začátku července (1. 7.) a měřila 62 µm. Po dosažení maxima poklesla šířka tvorby sekundární buněčné stěny a buněčná stěna se začíná pomalu lignifikovat. Ve druhé polovině září (23. 9.) nastal konec tvorby sekundární buněčné stěny. První plně lignifikové cévy a kolem nich ligifikovaná dřevní vlákna byly pozorovány na začátku července (1. 7.) a jejich šířka byla 89 µm. V dalších týdnech docházelo ke zvětšování šířky lignifikovaných buněk a naopak šířka nesignifikovaných buněk se zmenšovala. Na konci srpna byla zaznamenána ještě nelignifikovaná poslední libriformní vlákna. V druhé polovině září (23. 9.) byl letokruh plně lignifikovaný. Vyhodnocení roku 211 Postkambiálního růst buněk byl v roce 211 pozorován na začátku května (5. 5.) a měřil 52 µm. Od 12. do 19. května došlo k prudkému nárůstu fáze radiálního rozšiřování a maximum bylo pozorováno 12. května a mělo hodnotu 162 µm. Pokles fáze radiálního rozšiřování byl zaznamenán a ukončení postkambiálního růstu nastalo na konci července (28. 7.). Tvorba sekundární buněčné stěny byla pozorována 12. května a měla velikost 59 µm. Následně dochází ke zvětšování šířky tvorby sekundární buněčné stěny. Největší šířka tvorby sekundárné buněčné stěny byla pozorována v polovině června (16. 6.) a měla rozměr 593 µm. Konec tvorby sekundární buněčné stěny byl patrný v polovině srpna (19. 8.). Lignifikace prvních cév začala 7. července a lignifikované cévy měli šířku 84 µm. Šířka lignifikovaných buněk se zvětšovala a kompletní lignifikace letokruhu nastala v druhé polovině srpna (19. 8.). 6

61 5.2.2 Vzorníkový strom B5 Vyhodnocení roku 21 Fáze radiálního rozšiřování byla zpozorována v roce 21 v polovině května (13. 5.) a měřila 9 µm. Postkambiální růst buněk pomalu stoupal do 24. června, kdy byla naměřena maximální šířka 61 µm. O týden později došlo k poklesu a konec fáze radiálního rozšiřování byl zaznamenán 12. srpna. Začátek tvorby sekundární buněčné stěny byl pozorován 27. května a nově vytvořená sekundární buněčná stěna měla velikost 32 µm. V dalším časovém období docházelo ke zvětšování šířky tvorby sekundární buněčné stěny. Maximální šířka tvorby sekundární buněčné stěny byla dosažena na konci července (29. 7.) a její šířka měla rozměr 778 µm. Po dosažení maxima došlo k poklesu tvorby sekundární buněčné stěny. Tvorba sekundární buněčné stěny byla ukončena v polovině září (16. 9.). Začátek lignifikace u prvních cév byl pozorován 1. července a šířka lignifikovaných buněk měla velikost 92 µm. Následně docházelo ke zvyšování počtu lignifikovaných buněk a proto se šířka zvětšovala. Na konci srpna proběhla poslední fáze lignifikace a střední vrstva (S2) byla částečně lignifikovaná. Kompletní lignifikace letokruhu proběhla v polovině září (16. 9.) Vyhodnocení roku 211 V roce 211 nastala fáze radiálního rozšiřování na začátku května (5. 5) a měla šířku 11 µm. Maximální fáze radiálního rozšiřování byla pozorována 9. června a měřila 128 µm. Další týdny následovalo snižování velikosti a postkambiální růst buněk skončil 28. července. Tvorba sekundární buněčné stěny začala v polovině května (12. 5.) a měřila 32 µm. Potom se zvětšovala šířka tvorby sekundární buněčné stěny. Největší šířka tvorby sekundární buněčné stěny byla pozorována 23. června a měřila 195 µm. Následně nastal pokles tvorby sekundární buněčné stěny. Konec tvorby sekundární buněčné stěny byl v druhé polovině srpna (25. 8.). První plně lignifikované cévy byly pozorovány 23. června a jejich šířka byla 15 µm. V dalších týdnech se zvyšovala šířka lignifikovaných buněk. Letokruh byl plně lignifikovaný na konci srpna (25. 8.) Vzorníkový strom B6 Vyhodnocení roku 21 První céva ve fázi radiálního rozšiřování se objevila v roce 21 v polovině května (13. 5.) a měřila 11 µm. Do 24. června docházelo ke zvětšování fáze radiálního 61

62 rozšiřování. K tomuto datu byla také naměřena největší fáze radiálního rozšiřování a měřila 131 µm. Potom byl pozorován snižující se trend radiálního rozšiřování a až nakonec 19. srpna došlo k ukončení tohoto rozšiřování. Začátek tvorby sekundární buněčné stěny nastal 27. května a její rozměr byl 33 µm. Šířka tvorby sekundární buněčné stěny se v následujícím časovém období zvětšovala. Na začátku července (1. 7.) byla dosažena maximální šířka tvorby sekundární buněčné stěny a její šířka měla rozměr 117 µm. Potom došlo ke snížení šířky tvorby sekundární buněčné stěny. Konec tvorby sekundární buněčné stěny nastal 3. září. Začátek lignifikace u prvních cév byl pozorován 1. července a šířka lignifikovaných cév byla 73 µm. Potom docházelo u zkoumaného stromu k nárůstu šířky lignifikovaných buněk. Koncem srpna byly zaznamenány ještě nelignifikované poslední libriformní vlákna. Ke kompletní lignifikaci letokruhu došlo na konci září (3. 9.). Vyhodnocení roku 211 Fáze radiálního rozšiřování byla u první cévy zpozorována 12. května s rozměrem 19 µm. Svého maxima dosáhla fáze radiálního rozšiřování na začátku června (2. 6.) a její šířka byla 75 µm. Potom nastal pokles postkambiálního růstu buněk a na začátku srpna (4. 8.) byl ukončen. Tvorba sekundární buněčné stěny začala 19. května a její šířka byla 22 µm. V dalších týdnech se zvětšovala šířka tvorby sekundární buněčné stěny. Největší šířka tvorby sekundární buněčné stěny byla pozorována v polovině června (16. 6.) a měřila 497 µm. Po dosažení maxima se snižovala šířka tvorby sekundární buněčné stěny. V druhé polovině srpna (25. 8.) došlo k ukončení tvorby sekundární buněčné stěny. První plně lignifikové cévy u tohoto stromu byly zpozorovány v polovině června (16. 6.) a šířka plně lignifikovaných buněk měla rozměr 94 µm. Následně se zvětšovala šířka lignifikovaných buněk koncem srpna (25. 8.) byly buňky plně lignifikované Shrnutí výsledků procesu diferenciace u všech stromů V roce 21 se objevily první buňky ve fázi radiálního rozšiřování od 13. do 2. května a velikost tohoto rozšíření byla průměrně 9,5 µm. Začátek postkambiálního růstu buněk byl v roce 211 zjištěn od 5. do 12. května a fáze rozšiřování měřila průměrně 27 µm. Následně v obou letech došlo ke zvětšování fáze radiálního rozšiřování. Maximální fáze radiálního rozšiřování měřila v roce 21 od 61 do 131 µm 62

63 a byla pozorována 24. června. V roce 211 dosáhla svého maxima od 12. května do 9. června a její šířka byla µm. Jakmile nastalo maximum, docházelo o týden později u obou zkoumaných let ke snižování velikosti fáze radiálního rozšiřování. Ukončení postkambiálního růstu bylo v roce 21 od 12. do 26. srpna a v roce 211 od 28. července do 4. srpna. Sekundární buněčná stěna se začala v roce 21 tvořit od 27. května do 3. června a měřila µm. V roce 211 byla tvorba sekundární buněčné stěny pozorována od 12. do 19. května. Nově vytvořená sekundární buněčná stěna měla šířku v rozmezí µm. V dalších týdnech v obou časových obdobích docházelo ke zvětšování šířky tvorby sekundární buněčné stěny. V roce 21 byla dosažena maximální šířka tvorby sekundární buněčné stěny od 1. do 29. července a šířka měla průměrný rozměr 856 µm. Maximální šířka tvorby sekundární buněčné stěny byla v roce 211 pozorována od 16. do 23. června a měřila průměrně 728 µm. V obou letech po dosažení maxima poklesla šířka tvorby sekundární buněčné stěny a buněčná stěna se začala pomalu lignifikovat. V roce 21 nastal konec tvorby sekundární buněčné stěny v září a v roce 211 v srpnu. Dynamika tvorby radiálního přírůstu během dvou vegetačních období je zachycena na Obr. 22. První plně lignifikové cévy byly v roce 21 pozorovány na začátku července (1. 7.) a šířka lignifikovaných buněk měla velikost v rozmezí µm. V roce 211 trvala lignifikace prvních cév od poloviny června (16. 6.) do začátku července (7. 7.). V dalších týdnech ve zkoumaných časových úsecích dochází ke zvětšování šířky lignifikovaných buněk. V roce 21 probíhala kompletní lignifikace letokruhu od poloviny září (16. 9.) do konce září (3. 9.) a v roce 211 od druhé poloviny srpna (19. 8.) do konce srpna (25. 8.). Na Obr. 23 je zobrazeno časování jednotlivých fází diferenciace a u průměrných hodnot je vypočítaná směrodatná odchylka s ukazatelem kladných a záporných chyb. Jednofaktorovou analýzou rozptylu byl zjištěn statisticky významný rozdíl mezi následujícími fázemi: tvorbou sekundární buněčné stěny (p =,98), koncem radiálního rozšiřování (p =,2), koncem lignifikace (p =,13). Statisticky významný rozdíl nebyl zaznamenán v začátku radiálního rozšiřování (p =,21412) a v začátku lignifikace (p =,969). 63

64 21 B B5 Přírůst letokruhu [µm] B Den v roce PC SW MT XR Obr. 22: Dynamika tvorby radiálního přírůstu během vegetační sezóny 21 a 211: PC fáze postkambiálního růstu, SW fáze tvorby sekundární buněčné stěny, MT fáze dospělých buněk, XR celkový přírůst 64

65 A B Ø B4 B5 B6 Den v roce C Ø B4 B5 B6 Ø B4 B5 B6 D Ø B4 B5 B6 Ø B4 B5 B6 E Obr. 23: Časování jednotlivých fází diferenciace během roku 21 a 211: A fáze radiálního rozšiřování, B fáze tvorby sekundární buněčné stěny, C první lignifikované cévy, D konec fáze radiálního rozšiřování, E konec lignifikace letokruhu. Chybové úsečky u průměrů znamenají směrodatnou odchylku. 65

66 5.3 Analýza radiálního přírůstu dřeva Vzorníkový strom B4 Vyhodnocení roku 21 Začátek tvorby letokruhu v roce 21 u toho stromu byl patrný již 27. května a nově vytvořený letokruh měřil 51 µm. Přírůst se zvětšoval až do 15. července a jeho velikost byla 113 µm. V druhé polovině července (22. 7.) došlo ke snížení přírůstu a šířka letokruhu byla 796 µm. O týden později (29. 7.) měřil letokruh 1551 µm a od tohoto období se velikost letokruhu (až na jednu výjimku) pohybovala v rozmezí od 13 µm do 155 µm. Od 22. července oscilovala hodnota šířky letokruhu kolem průměrné hodnoty 1425 µm. Vyhodnocení roku 211 V roce 211 se nový letokruh začal tvořit na začátku května (5. 5.) a byl široký 52 µm. Následně docházelo k rozšiřování přírůstu a 21. července dosahoval velikosti 166 µm. Na konci července (28. 7.) poklesla šířka letokruhu na 698 µm. Šířka letokruhu u vzorníkového stromu se od 4. srpna pohybovala průměrně kolem 626 µm Vzorníkový strom B5 Výsledky zkoumání u druhého vzorníku: Vyhodnocení roku 21 V roce 21 se začal nový letokruh vytvářet 2. května a jeho první naměřená šířka byla 33 µm. Přírůst se zvětšoval až do 22. července a dosahoval velikosti 212 µm. O týden později tato velikost klesla a naměřené hodnoty šířky letokruhu se až do 3. září pohybují v průměru mezi µm. Vyhodnocení roku 211 Tvorba nového letokruhu byla v roce 211 pozorována a nově vytvořený letokruh měl šířku 66 µm. Od poloviny května (19. 5.) docházelo k rozšiřování letokruhu. Šířka letokruhu se ustálila od 23. června do 11. srpna a hodnota oscilovala kolem 125 µm. V polovině srpna (18. 8.) došlo k poklesu šířky letokruhu na 169 µm. Od tohoto období byla velikost letokruhu průměrně 86 µm. 66

67 5.3.3 Vzorníkový strom B6 Získaná data pro 3. vzorníkový strom jsou blíže popsány v následujícím textu. Vyhodnocení roku 21 Dostatečně patrný začátek letokruhu v roce 21 byl naměřen 3. června a jeho velikost byla již 166 µm. Jakmile byla zpozorována první tvorba letokruhu, docházelo k přirůstání letokruhu. Od začátku července (1. 7.) se velikost letokruhu ustálila. Naměřené hodnoty oscilovaly kolem průměrné hodnoty 135 µm. Vyhodnocení roku 211 V roce 211 se začal tvořit nový letokruh v polovině května (19. 5.) a měřil 88 µm. Nárůst tvorby letokruhu byl patrný až do 4. srpna, kdy letokruh byl široký 234 µm. Následně se velikost letokruhu do 8. září příliš neměnila a dosahovalo hodnot v průměru mezi 18 2 µm. V rozmezí od 15. září do 27. listopadu byl zaznamenán pokles šířky letokruhu, a to na velikost průměrně 1 µm Shrnutí výsledků radiálního přírůstu u všech stromů V roce 21 se začal tvořit letokruh od 2. května do 3. června. Jeho počáteční šířka byla naměřena od 33 µm do 166 µm. Tvorbu letokruhu v roce 211 začala od 5. května do 19. května a jeho šířka dosahovalo hodnot v rozmezí µm. Od těchto období došlo v obou letech k přirůstání letokruhu. Průběh radiálního přírůstu během dvou let zobrazuje Obr. 24. Radiální přírust [um] B4 (211) B5 (211) B6 (211) Ø B4 (21) B5 (21) B6 (21) Ø Den v roce Obr. 24: Radiální přírůst dřeva u vzorníkových stromů v roce 21 a

68 Na konci července roku 21 se velikost letokruhu ustálila (došlo i k naměření výrazně odlišných hodnot z důvodu odebírání vzorků po obvodu kmene). Od srpna v roce 211 dochází k naměření podobných hodnot, ale vyskytuje se i snížení velikosti letokruhu na konci měření. 5.4 Analýza radiálního přírůstu pomocí Gompertzovy funkce Naměřené hodnoty přírůstu dřeva u zkoumaných vzorníkových stromů (B4, B5, B6) byly proloženy pomocí Gompertzovy funkce. Tato funkce umožňuje proložení hodnot radiálního přírůstu a výsledná křivka je rychlostí růstu vzorníkového stromu během vegetačního období. Grafy s výslednou křivkou rychlosti růstu letokruhu pro jednotlivé stromy znázorňuje Obr. 25. Na těchto grafech je ještě zobrazen denní přírůst dřeva. Z vypočtené Gompertzovy funkce byl stanoven maximální radiální přírůst, průměrný radiální přírůst dřeva za den a doba potřebná na vytvoření letokruhu. Výsledné hodnoty pro jednotlivé vzorníkové stromy jsou uvedeny v Tab. 5. Z vytvořených křivek Gompertzovy funkce je patrné, že radiální přírůst začal v roce 21 v rozmezí od 14. dne (2. května) do 147. dne v roce (27. května). V roce 211 proběhl radiální přírůst dřeva ve dnu v roce. Potom následovalo období charakteristické zvýšením radiálního přírůstu. V roce 21 zvyšování radiálního přírůstu skončilo ve 21. dnu v roce (29. července) a v následujícím roce od 174. dne (23. června) do 195. dne v roce (14. července). Maximální radiální přírůst v roce 21 u stromu B4 měřil 1441 µm, u stromu B5 byl 1644 µm a u stromu B6 až 1912 µm. Porovnání radiálního přírůstu dřeva z Gompertzovy funkce v jednotlivých vegetačních obdobích je na Obr. 26. V roce 211 dosáhl hodnoty tento přírůst u stromu B5 663 µm, u stromu B5 byl 134 µm a u stromu B6 až 1314 µm. V roce 21 se pohybovala doba potřebná na vytvoření letokruhu v rozmezí od 58 do 78 dnů a průměrná doba u zkoumaných stromů byla 65 dní. Doba potřebná na vytvoření letokruhu byla v roce 211 od 51 do 7 dnů a průměrná doba u stromů trvala 61 dní. V roce 21 byl maximální přírůst dřeva vypočten do časového období od 168. dne (17. června) do 175 dne v roce (24. června) a v roce 211 od 139. dne (19. května) do 16. dne v roce (9. června). 68

69 B B5 Přírůst letokruhu [µm] B Den v roce T D Denní přírůst letokruhu 21 G Obr. 25: Radiální přírůst xylému u vzorníkových stromů B4, B5, B6 (T) s vyrovnaným přírůstkem letokruhu (G) a denním přírůstkem letokruhu (D) během vegetačního období 21 a 211 pomocí Gompertzovy funkce 69

70 Tab. 5: Parametry tvorby letokruhu pomocí Gompertzovy funkce pro zkoumané vzorníkové stromy B4, B5 a B6 na výzkumné ploše Rájec Domanka v roce 21 a Parametr B4 Max. radiální přírůst letokruhu [µm] B5 B Průměr 1666 B4 B5 B Průměr 14 Délka tvorby letokruhu (dny) Inflexní bod na ose x (den v roce) Max. denní radiální přírůst [µm] Prům. přirůst letokruhu za den [µm] Max. denní přírůst (den v roce) A B Obr. 26: Radiální přírůst dřeva v jednotlivých časových intervalech (šipky) u vzorníkového stromu B4 během vegetačního období A v roce 21 a B v roce 211. Měřítko = 9 µm S nastávajícím výrazným radiálním rozšiřováním začíná stoupat denní přírůst letokruhu a při dosažení maxima dochází k poklesu tohoto denního přírůstu. Maximální denní přírůst letokruhu pro jednotlivé stromy ukazuje Obr. 27 a je z něho zřejmé, že se v roce 21 pohybuje od 17. června do 1. července (od 168. do 182. dne v roce). V roce 211 došlo k maximálnímu dennímu přírůstu letokruhu u vzorníkových stromů 7