Vliv borovice kleče (Pinus mugo) na strukturní půdy české části Vysokých Sudet

Transkript

1 Treml V. & Křížek M. 2006: Vliv borovice kleče (Pinus mugo) na strukturní půdy české části Vysokých Sudet. Opera Corcontica, 43: Vliv borovice kleče (Pinus mugo) na strukturní půdy české části Vysokých Sudet Effects of dwarf pine (Pinus mugo) on patterned ground in the Czech part of the High Sudetes Václav Treml & Marek Křížek Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze, Katedra fyzické geografie a geoekologie, Albertov 6, Praha 2, treml@natur.cuni.cz Borovice kleč (Pinus mugo) je významným činitelem, ovlivňujícím mikroklimatické podmínky vrcholových oblastí Vysokých Sudet. Může tak ve strukturních půdách působit na aktivitu procesů vázaných na regelaci a teplotní extrémy. Zároveň je schopna tlakem větví a kořenovým systémem měnit morfologii strukturních půd. Až kolem 40 % tříděných i netříděných pruhů, tj. strukturních půd ve svahových polohách, je porostlých klečí. Z morfologicky nejunikátnějších tvarů jsou nejvíce porostlé klečí půdní kopečky v oblasti Keprníku. V této lokalitě je mocnost promrzání strukturních půd ovlivněna přítomností kleče, vyklenutím kopečků a mírou deflace. Potenciální generativní i vegetativní rozšiřování klečových výsadeb v oblasti Keprníku může znamenat postupnou degradaci až destrukci zdejších strukturních půd. Toto obecně platí i pro ostatní oblasti Vysokých Sudet. Dwarf pine (Pinus mugo) is significant agent influencing microclimatic conditions of the exposed summit areas of the High Sudetes. A pressure of the dwarf pine branches and roots enables to change a morphology of the patterned ground. Almost 40 % area of sorted and nonsorted stripes (e.g. patterned ground on slopes) is covered by dwarf pine shrubs. Earth hummocks in the Keprník area are supposed to have the most extensive dwarf pine cover within the morphologically unique group of patterned ground. Frozen horizon thickness in the earth hummocks depends on presence or absence of dwarf pine, hummock height and on intensity of deflation. Both clonal growth and generative reproduction of current dwarf pine shrubs could induce degradation or even destruction of recently active earth hummocks. This is a generall rule, which seems to be valid also for other areas and types of patterned ground in the High Sudetes. Klíčová slova: Keywords: Vysoké Sudety, Krkonoše, Hrubý Jeseník, Králický Sněžník, borovice kleč, Pinus mugo, strukturní půdy, působení mrazu High Sudetes, Giant Mountains, Hrubý Jeseník Mts., Králický Sněžník Mts., dwarf pine, Pinus mugo, patterned ground, frost action ÚVOD Strukturními půdami se obvykle rozumí široká skupina periglaciálních mikrotvarů, které na povrchu terénu vytvářejí geometrické struktury v důsledku působení mrazu. Jedná se o symetrické, 45

2 tříděné či netříděné polygony, kruhy, sítě a pruhy (Washburn 1979). Vyklenuté formy netříděných kruhů, obecně zvané mrazové kopečky (sensu Křížek & al. 2006), bývají dle převažujícího materiálu členěny na půdní a rašelinné kopečky (earth and peat hummocks dle terminologie International Permafrost Association /IPA/, Van Everdingen 1994). Používanými místně omezenými synonymy pro mrazové kopečky jsou termíny pounus (Van Vliet-Lanoë & Seppälä 2002, Kociánová 2005), pro půdní kopečky pak thufur (Grab 2005, Prosová 1958). Strukturní půdy mají zpravidla polygenetický vývoj, na jejich vzniku se podílí procesy jako jsou objemové změny různě namrzavých substrátů, pukání (teplotní nebo z vysušení), vymrzání klastů a procesy spojené se změnami výšky hladiny podzemní vody a hydrostatického tlaku vody (Washburn 1979, Van Vliet-Lanoë 1998, Grab 2005). Vesměs, až na výjimky představují ve Vysokých Sudetech strukturní půdy tvary fosilní, vzniklé na konci posledního glaciálu (Traczyk & Migoń 2003). Půdní a rašelinné kopečky však v této oblasti vznikaly ve svrchním holocénu (Treml & al. 2006). Některé z půdních a rašelinných kopečků a tříděných kruhů vykazují aktivní vývoj podmíněný mrazovými procesy (případně spolupůsobením vegetace, Kociánová & al. 2005) i dnes. Jde zejména o rašelinné kopečky u Jantarové cesty, tříděné kruhy v Modrém sedle (obě lokality se nachází ve východních Krkonoších), půdní kopečky na vrcholu Keprníku, Červené hory a U Tabulových kamenů (Hrubý Jeseník) a tříděné kruhy na severozápadním úbočí Králického Sněžníku (Treml & al. 2005, Klementowski 1998). Zmíněné lokality výskytu tříděných kruhů nejsou porostlé vegetací. Na určitou aktivitu tříděných polygonů a sítí v oblasti Obřího hřbetu a Luční hory (Krkonoše) upozorňují Walczak (1948), resp. Soukupová & al. (1995). Vzhledem k tomu, že vznik a aktivní formování strukturních půd je podmíněno buď přítomností permafrostu nebo alespoň sezonního (a někdy i diurnálního) promrzání, je jejich vývoj omezen tam, kde je půda izolována od přímého působení záporných teplotních extrémů a častých regelačních cyklů. Takovým izolátorem může být buď silná vrstva sněhové pokrývky nebo přítomnost křovitých či stromových porostů (Harčarik 2002, Luoto & Seppälä 2002). Určitý, i když nesrovnatelně menší vliv na mocnost promrzání, ve srovnání s křovinnou či stromovou vegetací, může mít i typ bylinného společenstva (Harčarik 2002). Ve Vysokých Sudetech mohou jako izolant působit především porosty borovice kleče. Ta snižuje maximální a minimální dosažené teploty v půdě (Svoboda 2001, Harčarik 2002), což vede ke zmenšení intenzity procesů rozpínání a smršťování půdních částic vlivem jejich objemových změn (Van Vliet-Lanoë 1991). To může následně vést k degradaci těch typů strukturních půd, které se v aktivní podobě ve Vysokých Sudetech vyskytují. V periglaciálních oblastech s výskytem mozaiky křovinných porostů je prostorové rozložení periglaciálních tvarů ovlivňováno dynamikou dřevinných porostů (Luoto & Seppälä 2002) půdní kopečky zanikají po jejich kolonizaci křovinami. Kromě teplotních podmínek mohou porosty křovin (v tomto případě borovice kleče) též rozrušovat pravidelné tvary strukturních půd svým kořenovým systémem nebo větvemi (Sekyra & al. 2002). Cílem této statě je přinést informaci o tom, jaký podíl strukturních půd je v české části Vysokých Sudet vystaven zrychlené degradaci díky zarůstání borovicí klečí. Tato degradace je rozdílně chápána v územích s autochtonním výskytem borovice kleče (přirozený vývoj, Krkonoše) a v územích, kde byla kleč vysazena člověkem (Králický Sněžník, Hrubý Jeseník). Dalším cílem bylo zjistit, zda borovice kleč a topografické faktory ovlivňují mocnost promrzání strukturních půd, a to na příkladu půdních kopečků na vrcholu Keprníku. Studované území bylo vymezeno jako oblast nad alpinskou hranicí lesa. Terminologie strukturních půd použitá v článku vychází z klasifikace Washburna (1979) a potažmo terminologie IPA (Van Everdingen 1994, bližší vysvětlení analogických termínů pro jednotlivé typy strukturních půd viz Křížek & al. 2007). 46

3 METODIKA STUDOVANÉ ÚZEMÍ V rámci Vysokých Sudet je výskyt strukturních půd uváděn z Krkonoš, Králického Sněžníku a Hrubého Jeseníku. Vyskytují se na vysoko položených zarovnaných površích, které jsou budovány různými druhy žul a metamorfity. Strukturní půdy se zde vytvářely na zvětralých eluviích (tříděné tvary), svahovinách, rašeliništích a na půdách s mocnými humusovými horizonty. Průměrná roční teplota se v oblasti pohybuje v rozmezí 0 až +3 C (Sněžka / /: +0,1 C, Glowicki 1997; Hrubý Jeseník-Praděd / / +1,7 C, Coufal & al. 1992). Ve většině případů se strukturní půdy nacházejí nad alpinskou hranicí lesa. Tvary jsou zpravidla úplně nebo zčásti porostlé vegetací, v Krkonoších tvořenou dominantními druhy kryo-vegetační nebo kryo-eolické tundry (sensu Soukupová & al. 1995). Obdobné druhové složení mají i travní porosty na strukturních půdách v Hrubém Jeseníku, zde je však podstatně nižší zastoupení smilky tuhé (Nardus stricta) a v nejexponovanějších polohách se tu na strukturních půdách (půdních kopečcích) v rámci svazu Juncion trifidi nacházejí ve větší míře keříčky brusnice brusinky a borůvky (Vaccinium vitis-idaea, V. myrtillus). Do výše uvedených společenstev zasahují porosty v Krkonoších autochtonní, v Hrubém Jeseníku alochtonní borovice kleče (Pinus mugo). PLOŠNÉ ROZLOŽENÍ STRUKTURNÍCH PŮD A POROSTŮ KLEČE Na základě plošného geomorfologického GPS mapování byly vymezeny jednotlivé areály strukturních půd. Dílčí typ strukturních půd byl určen jednak na základě jejich morfologie a jednak na základě vnitřní struktury zjištěné z kopaných profilů. Polohová data získaná geomorfologickým mapováním byla zpracovávána v prostředí ArcGIS (ESRI 2003). Za účelem zjištění podobnosti (potažmo i výjimečnosti) jednotlivých areálů strukturních půd z hlediska morfometrických charakteristik byl ve středu vybraných areálů vymezen polygon, ve kterém byly změřeny charakteristiky třiceti forem strukturních půd (Tab. 1.). Hodnocena byla délka delší a kratší osy, vyklenutí (rozdíl mezi nejníže položeným bodem v úžlabí mezi útvary a nejvýše ležícím bodem uvnitř útvaru) a poměr mezi vyklenutím a délkou kratší osy (tzv. index vyklenutí). Pro každý areál byly určeny průměrné hodnoty daných charakteristik a pomocí shlukové analýzy byla posouzena míra podobnosti jednotlivých lokalit na základě měřených morfometrických ukazatelů. Plošné rozložení klečových porostů v rámci zmapovaných areálů strukturních půd bylo zjištěno na území Krkonoš prahováním černobílých ortorektifikovaných leteckých snímků poskytnutých Správou KRNAP (velikost pixelu 0,4 m, autor GEODIS, 2001). Prahování bylo provedeno pro areály zmapovaných strukturních půd a na navazujícím území omezeném sklonovým intervalem Každý areál (případně skupina menších areálů) byl zpracován zvlášť, tak aby se odstranil šum vzniklý z různého odstupňování tónů šedi pro vegetační pokryv v důsledku orientace a sklonu svahů, různé doby nasnímání apod. Výsledkem byl grid kleče a nekleče v rámci něhož bylo hodnoceno pokrytí strukturních půd klečí. Pro oblast Hrubého Jeseníku a Králického Sněžníku byl využit již existující grid klečových porostů o velikosti čtverce 0,3 m (Wild 2005). Protože v některých zcela zapojených klečových porostech navazujících na areály strukturních půd nemohlo být z důvodu složité orientace a neprůchodnosti terénu zjištěno, zda se v nich strukturní půdy vyskytují, bylo jejich rozmístění v daných porostech modelováno. Uvnitř takových porostů kleče byla ve sklonovém intervalu 0 7 stanovena přítomnost soliflukcí nepřemodelovaných typů strukturních půd (tříděné polygony, sítě, mrazové kopečky). Vždy byl indikován ten typ strukturních půd, který sousedí s daným porostem kleče. Na svazích porostlých klečí ve sklonovém intervalu 7 15, přímo navazujících na zmapované areály strukturních půd (popř. na modelované rozšíření soliflukčně nepřetvořených typů) byl definován výskyt tříděných resp. netříděných pruhů (dle toho zda navazovaly na tříděné polygony/sítě, mrazové kopečky nebo pruhy). Limitní hodnoty 7 a 15 byly zvoleny při konstrukci dasymetrické mapy z toho důvodu, že ¾ všech půdních 47

4 kopečků a tříděných sítí se nachází ve sklonovém intervalu 0 7 a naprostá většina tříděných a netříděných pruhů se vyskytuje na svazích se sklonem nižším než 15 (Křížek 2006). Sklonitost byla odvozena z modelu reliéfu s velikostí gridu 3 m, vytvořeného z vrstevnic Digitálního modelu území 1 : (Vojenský topografický a hydrologický ústav Dobruška). Kromě sklonitosti byla další podmínkou modelovaného výskytu strukturních půd i přítomnost stejného geologického podloží jako u strukturních půd, se kterými klečový porost sousedí. Celkově byl domodelován výskyt strukturních půd pod klečí na ploše 165 ha, což představuje 15 % z celkové plochy strukturních půd ve Vysokých Sudetech. Tab. 1. Lokalizace polygonů morfometricky hodnocených strukturních půd Position of polygons, where patterned ground was analysed in terms of its morphology Název lokality Zeměpisné souřadnice centroidu (ZŠ, ZD) Kód Název lokality Zeměpisné souřadnice centroidu (ZŠ, ZD) Stříbrný hřbet 1 K 50, ,67506 sh1 Obří hřbet K 50, ,75007 obrh Stříbrný hřbet 2 K 50, ,6732 sh2 Luční hora K 50, ,68223 luhor Čertova louka K 50, ,68904 cl Kamzičník K 50, ,22744 kamz Studniční hora K 50, ,70553 stud Mravenečník J 50, ,14498 mrav Tabulové kameny J 50, ,23045 tabk Rozcestí U čtyř pánů K 50, , pan Vysoká hole 2 J 50, ,23601 vh2 Pramen Labe K 50, ,53357 prl Luční hora (památník 50,72611 letcům) K 15,68538 luhle Tabulová pláň J 50, ,5341 hrro Stříbrný hřbet 3 K 50, ,67247 sh3 Violík K 50, ,54681 vio Velká Máj J 50, ,21105 velm Kotel K 50, ,52967 kot Břidličná hora J 50, ,18712 brid Harrachovy kameny K 50, ,53901 har Chalupa Na rozcestí 1 K 50, ,67693 buf1 Keprník J 50, ,11633 Ke Chalupa Na rozcestí 2 K 50, ,67272 buf2 Králický Sněžník 50, ,84844 Kr (K Krkonoše, J Hrubý Jeseník) VLIV POROSTŮ KLEČE A LOKÁLNÍ TOPOGRAFIE NA MOCNOST PROMRZÁNÍ PŮDNÍCH KOPEČKŮ V jarním období 2004/05 a 2005/06 byla měřena mocnost promrzlé vrstvy půdy v mrazových (půdních) kopečcích na vrcholu Keprníku. Zároveň byly zajišťovány rozměry jednotlivých kopečků (delší, kratší osa, vyklenutí). Studovaná lokalita byla situována na vrcholové plošině a na navazujících svazích severní, západní (návětrné) a východní (závětrné) orientace. Půdním typem je zde kryptopodzol (klasifikace dle Němeček & al. 2001). Měření promrznutí probíhalo ve dvou na sebe kolmých pásech, tak aby se v pásech nacházely mrazové kopečky porostlé polykormony kleče i mrazové kopečky porostlé pouze alpinskými trávníky. Do vrcholu kopečku byla zatlučena půdní sondýrka a změřena mocnost promrzlého horizontu a jeho poloha v profilu. Zároveň pro ověření závislosti mocnosti promrznutého horizontu a velikosti kopečku byly takto analyzovány další náhodně zvolené mrazové kopečky i mimo zvolené transekty. Kontrolně byla měřena mocnost promrznutí také v úžlabí mezi kopečky. Poloha všech hodnocených půdních kopečků byla určena pomocí GPS. Následně byla vyhodnocována mocnost promrznutí mrazových kopečků v kleči a mimo kleč. Dále bylo zjišťováno, zda mají vliv na mocnost promrznutí i vlastní morfometrické parametry (délka delší a kratší osy, vyklenutí, index vyklenutí) jednotlivých mrazových kopečků a jejich poloha v reliéfu. Charakteristikami polohy v reliéfu byly potenciální tepelný požitek (tzv. Kód 48

5 heat load index, McCune & Keon 2002) a míra deflace. Míra deflace byla arbitrárně stanovena jako kombinace expozice a zakřivení terénu. Západní orientaci byla přiřazena hodnota 180 (návětrná strana) a poté postupně dle azimutových stupňů klesaly dané hodnoty na obě strany až do čisté východní orientace, která měla hodnotu 0. Dané hodnoty orientace pak byly násobeny indexem curvature (ESRI 2003) převedeným na kladné číslo prostým přičtením 1, protože negativní hodnoty curvature (tj. konkávní tvary) nedosahovaly vyšších hodnot než 1. Nejvyšších hodnot dosahoval tedy index míry deflace v nejkonvexnějších místech se západní orientací. Čím vyšších hodnot dosahoval index míry deflace, tím více byla lokalita vystavena větru a docházelo zde ke svívání sněhu, naopak závětrné polohy s akumulací sněhu se vyznačovaly nízkými hodnotami indexu. Hodnoty obou indexů byly počítány z digitálního modelu reliéfu s velikostí gridu 5 m interpolovaného z GPS měření v lokalitě. Pro statistické zhodnocení závislostí mocnosti promrznutí kopečků na pokrytí klečí, míře deflace, tepelném požitku bylo využíváno jednoduchých či vícenásobných regresních modelů a analýzy variance. VÝSLEDKY TYPY JEDNOTLIVÝCH STRUKTURNÍCH PŮD A MÍRA JEJICH POKRYTÍ BOROVICÍ KLEČÍ Plocha klečí porostlých strukturních půd činí 16 % (tj. 172 ha) z celkové rozlohy strukturních půd Vysokých Sudet. Největšího celkového procenta pokrytí klečí dosahují tříděné a netříděné pruhy 34 %, resp. 40 % pro celé Vysoké Sudety a 43 %, resp. 42 % pro Hrubý Jeseník (Obr. 1.). V Krkonoších to jsou tříděné sítě (34 %). Areál alpinského bezlesí Králického Sněžníku se vyznačuje nejmenším pokrytím klečí, což se projevuje v tom, že tříděné pruhy a tříděné sítě jako jediné typy zdejších strukturních půd téměř nejsou pokryty klečí. Mírně větší pokrytí klečí lze zaznamenat u tříděných forem strukturních půd (25 %) ve srovnání se strukturními půdami netříděnými (21 %). Nejmenší plošné zarostení borovicí klečí mezi strukturními půdami vykazují celkově mrazové kopečky (3 %) a tříděné kruhy (0 %). V Krkonoších jsou to kromě výše jmenovaných ještě netříděné pruhy (0 %) a v Hrubém Jeseníku tříděné polygony (0 %). V rámci jednotlivých typů strukturních půd lze na základě jejich morfologie rozeznat ještě další subtypy (Obr. 2.), které závisí především na litologii a míře deflace lokality (Křížek & al. 2007). Z morfologického hlediska jsou unikátní (ve smyslu nejméně četné, nevyskytující se na jiných lokalitách) tříděné sítě na východní rozsáhlé kryoplanační terase Luční hory (Krkonoše), tříděné polygony na vrcholech Luční hory a Břidličné (Hrubý Jeseník) a mrazové kopečky na Keprníku. Na Luční hoře a na Břidličné se porosty kleče na strukturních půdách vyskytují sporadicky, v případě Keprníku dosahuje míra pokrytí klečí 10 %. Obr. 1. Poměr klečí zarostlých strukturních půd k nezarostlým strukturním půdám, na obrázku nejsou uvedeny tříděné kruhy, které klečí pokryty nebyly vůbec. Fig. 1. Ratio of patterned ground covered and uncovered by dwarf pine; sorted circles aren t symbolised, because of no dwarf pine cover. 49

6 Obr. 2. Rozdělení lokalit strukturních půd na základě jejich morfologie (dle délky delší a kratší osy, vyklenutí a indexu vyklenutí). Nejunikátnější morfologické subtypy se nachází vně skupin 1 4. Fig. 2. Allocation of localities based on patterned ground morphology (length of longer and shorter axis, height and index of bulging). VLIV POROSTŮ BOROVICE KLEČE NA MOCNOST PROMRZÁNÍ MRAZOVÝCH KOPEČKŮ V jarním období 2005 (24., ) dosahovala průměrná mocnost promrzlého horizontu vně porostů kleče hodnoty 22 cm. Uvnitř klečových porostů se půdní led v kopečcích nenacházel (Obr. 3.). Na okraji kormonu v mírném zástinu větví byla ve dvou analyzovaných případech málo mocná vrstva půdního ledu (do 3 cm), jakmile však byl odstup větší (více než 0,5 m), byla již zjištěna silná vrstva půdního ledu, a to jak na návětrné, tak na závětrné straně klečového porostu. V rámci klečí neporostlých půdních kopečků existovala vysoká variabilita mocností promrzlého horizontu závisející zejména na výšce kopečků a míře deflace (Tab. 2.). Tyto dva faktory dohromady nejlépe vysvětlovaly mocnost promrznutí v kopečcích neporostlých klečí (Tab. 3.). Při prvním měření na jaře 2006 ( ) dosahovala průměrná mocnost promrznutí u kopečků mimo kleč hodnoty 19 cm. Většina kopečků porostlých klečí byla promrzlá, mocnost promrznutí ve srovnání s okolními útvary vně kleče byla nižší (Obr. 4.), rozdíly však nebyly tak markantní jako v roce U kopečků neporostlých klečí byla opět nejpodstatnějším faktorem ovlivňujícím mocnost promrznutí jejich výška a míra deflace. Tyto dva faktory dohromady také vysvětlovaly největší část variability mocnosti promrznutí sledovaných útvarů (Tab. 2., 3.). Obr. 3. Mocnost promrznutí jednotlivých mrazových kopečků na vrcholu Keprníku, transekty Z V (T10a T1a) a S J (T21 T11), Fig. 3. Frozen horizon depth within the earth hummocks on Mt. Keprník, transects W E (T10a T1a) a N S (T21 T11),

7 Tab. 2. Hodnoty Pearsonova korelačního koeficientu pro vztah mocnosti promrznutí a dané proměnné Relationships between frozen horizon thickness and given variable Pearson correlation coefficient values Vyklenutí Míra deflace Tepelný požitek Kubatura ,50 0,43 0,07-0,02 1/2006 0,50 0,54 0,02 0,16 2/2006 0,67 0,30 0,37 0,59 Tab. 3. Výsledky regresního modelu závislosti mocnosti promrznutí mrazových kopečků na vyklenutí kopečků, míře deflace, vliv tepelného požitku byl vždy nesignifikantní. Regression model of relationships between frozen horizon thickness within earth hummocks and hummocks height, rate of deflation and heat load index (influence of heat load index wasn t significant). Proměnná predikovaný R 2 t F Vyklenutí + míra deflace 0,38 7,53 (p 0,003) Vyklenutí 2,96 (p 0,008) Míra deflace 2,53 (p 0,020) Vyklenutí + míra deflace 0,43 14,29 (p 0,000) Vyklenutí 3,23 (p 0,002) Míra deflace 3,64 (p 0,001) Vyklenutí + míra deflace 0,56 Vyklenutí 6,58 (p 0,000) Míra deflace nesign. Při následujícím měření mocností promrznutí půdních kopečků na vrcholu Keprníku ( ) bylo zachyceno období, ve kterém přetrvával led již jen v největších útvarech (Obr. 5.). Většina kopečků porostlých klečí již promrzlá nebyla. Výjimkou byl polykormon kleče vyskytující se na nejvíce vyfoukávaném místě, v němž se vyskytovaly kopečky s relativně silným horizontem půdního ledu. Mocnost promrznutí zde však byla nižší ve srovnání s promrzlými kopečky navazujícími na kormon kleče. Ty se nacházely pouze na závětrné (východní) straně klečového polykormonu s minimálním sklonem. Na návětří, které je ukloněno k jihozápadu, se již půdní led v kopečcích nevyskytoval. Limitním faktorem mocnosti promrznutí půdních kopečků neporostlých klečí byla v tomto období jejich výška (Obr. 6.), uplatňovala se však i jejich celková kubatura (Tab. 2.). U ostatních faktorů (tepelný požitek, míra deflace) byly rozdíly mezi promrzlými a nepromrzlými kopečky na hladině p 0,05 neprůkazné. Obr. 4. Mocnost promrznutí jednotlivých mrazových kopečků na vrcholu Keprníku, transekty V Z (A360 A6280), S J (S70 A1), Fig. 4. Frozen horizon depth within the earth hummocks on Mt. Keprník, transects E W (A360 A6280), N S (S70 A1),

8 Obr. 5. Mocnost promrznutí jednotlivých mrazových kopečků na vrcholu Keprníku, transekty V Z (T16 T51), S J (T1 T14), Fig. 5. Frozen horizon depth within the earth hummocks on Mt. Keprník, transects E W (T16 T51), N S (T1 T14), DISKUSE MÍRA POKRYTÍ STRUKTURNÍCH PŮD BOROVICÍ KLEČÍ 52 Obr. 6. Rozložení výšek kopečků promrzlých (1) a nepromrzlých (0), (mimo půdní kopečky nacházející se v kleči). Fig. 6. Distribution of hummock heights within the frozen (1) and unfrozen (0) earth hummocks, (earth hummocks covered by dwarf pine are excluded). Největší procento pokrytí klečí v rámci Vysokých Sudet vykazují tříděné a netříděné pruhy. Důvodem toho je skutečnost, že se tento typ strukturních půd nachází převážně v nižších (Křížek 2006) a okrajových svahových polohách alpinského bezlesí blízko alpinské hranice lesa, kde je ve srovnání s vrcholovými oblastmi četnější výskyt porostů kleče. Obráceně je tomu u tříděných polygonů, které se nalézají v nejvíce extrémních (sensu Křížek & al. 2007) vrcholových oblastech Vysokých Sudet, kde je porostů borovice kleče relativně nejméně. Jednak zde nebyla tak intenzivně vysazována jako na svazích (v případě Hrubého Jeseníku a Králického Sněžníku) a jednak jsou zde podstatně extrémnější klimatické i edafické podmínky (Soukupová & al. 1995). Diametrálně odlišný stupeň pokrytí klečí vykazují v Krkonoších a Hrubém Jeseníku netříděné pruhy. Zatímco v Krkonoších jsou vázány de facto jen na jednu oblast Bílou louku, která je v místě jejich výskytu bez kleče, tak v Hrubém Jeseníku jsou tyto formy strukturních půd rozmístěny ve velké části alpinského bezlesí. V naprosté většině případů se borovice kleč vyskytuje na fosilních formách strukturních půd. U těch lze pozorovat jejich deformaci (zploštění) vlivem kořenového systému (Sekyra & al. 2002). V Hrubém Jeseníku takovýto vliv zhruba 100-letých porostů na tříděné sítě ze skupiny 4 (Obr. 2.) zjištěn nebyl. Významný deformační účinek však byl zaznamenán u mrazových kopečků. V oblasti Keprníku i Pradědu lze pozorovat vytlačování a postupný posun kopečků vlivem tlaku větví k okrajům kormonů tak, že jsou uspořádány do koncentrických prstenců. Větve prorůstající těmito prstenci v nich vytváří až 20 cm hluboké zářezy.

9 Obecným předpokladem tedy je, že pod zapojenými porosty kleče budou strukturní půdy postupně degradovat. Nicméně vzhledem k tomu, že se v Krkonoších kleč ve více či méně mozaikovitých porostech (Lokvenc 2001, Wild & Wildová 2002) nacházela v průběhu celého holocénu (Jankovská 2001), tempo degradace nemůže být nijak rychlé. K určitému oživení aktivity některých strukturních půd v nejexponovanějších polohách nebo na rašeliništích mohlo však dojít v chladnějších obdobích postglaciálu (Kociánová 2002). U tvarů, které jsou považovány za aktivní (mrazové kopečky na rašeliništích podél Jantarové cesty, na vrcholu Keprníku a Červené hory, v oblasti Tabulových kamenů či tříděné kruhy v Modrém sedle) však může stabilizace kořenovým systémem kleče a zmenšení klimatických extrémů způsobit jejich degradaci. To je proces běžně probíhající například na rašelinných pounus v oblastech se sporadickým permafrostem (Van Vliet-Lanoë & Seppälä 2002). Na druhou stranu takový jev vyvolaný umělou introdukcí kleče a jejím dalším generativním šířením (např. oblast Keprníku) je z hlediska zachování daných tvarů nežádoucí. Ve vrcholovém prostoru Keprníku se totiž prokazatelně minimálně v celém subatlantiku nenacházel zapojený porost lesa nebo křovin (Treml & al. 2006). VLIV POROSTŮ BOROVICE KLEČE NA MOCNOST PROMRZÁNÍ PŮDNÍCH KOPEČKŮ Na sledované modelové lokalitě vrcholu Keprníku byla zaznamenána z hlediska rozložení promrzlých horizontů v kopečcích dvě rozdílná období. Podobné výsledky byly zjištěny u měření z a Při nich byla naprostá většina kopečků promrzlá, až na výjimky, které se týkaly právě půdních kopečků v kleči. Zachyceno bylo zhruba střední období degradace půdního ledu, která byla pomalejší shora (pozitivně geotropicky) než zespod. Tuto domněnku lze vyslovit na základě kontrolních měření v zimním období, kdy maximální mocnost promrznutí dosahovala hodnot cm. V daném termínu v jarním období se mocnost promrzlé vrstvy snížila na cm a mocnost nepromrzlého svrchního horizontu dosahovala v průměru cm. V kleči byla mocnost promrzlých horizontů v půdních kopečcích průkazně nižší (na 5 resp. 10 % hladině pravděpodobnosti) ve srovnání s jejím bezprostředním okolím (Obr. 7.). To je s největší pravděpodobností dokladem izolační funkce porostu borovice kleče, která omezuje mikroklimatické extrémy. Vliv faktoru vyklenutí kopečku na mocnost promrznutí v kleči je zde možné vyloučit, protože výška sledovaných kopečků v kleči a mimo kleč nevykazuje statisticky průkazné rozdíly (t test: t = 0,12, p = 0,90). Obr. 7. Porovnání mocností promrznutí u půdních kopečků v kleči (1) a kopečků bezprostředně v okolí kleče (0) Fig. 7. Comparison of frozen horizon thickness between earth hummocks inside (1) and outside (0) of dwarf pine growths 53

10 Vyklenutí kopečků a míra deflace jsou dalšími významnými faktory ovlivňujícími mocnost promrzání. Čím byly kopečky vyšší (vyklenutější) a více exponované vůči větrnému proudění, tím u nich byl zaznamenán mocnější promrzlý horizont. Výšku kopečků udává jako jeden z podstatných faktorů hlubokého promrzání či přetrvání permafrostu v Laponsku Luoto & Seppälä (2002). V případě námi studované lokality je vyklenutí kopečků důležité z toho důvodu, že determinuje mocnost velmi dobře namrzavého a na organickou hmotu bohatého horizontu Ah. U vyšších kopečků je vyšší i celková mocnost tohoto horizontu. Vrcholy vyšších kopečků jsou více exponované vůči větru a prakticky nemají trvalou vrstvu izolující sněhové pokrývky. Její mocnost se pohybuje zpravidla v rozmezí 5 10 cm (na úrovni výšky vegetace lišejníky, Juncus trifidus, data z osmi sněhových měření v obou sezonách). To se projevuje i častým působením jehlovitého ledu a vzniku mrazových trhlin na vegetací nekrytých částech vrcholů kopečků a následnou větrnou abrazí. V druhé polovině května 2006 bylo při měření již zachyceno závěrečné stadium degradace půdního ledu. Promrzlé byly již jen ty největší kopečky, ukázala se tedy určitá závislost mocnosti promrznutí na celkové kubatuře kopečku. V jednom z klečových polykormonů, přímo na deflační hraně vrcholové plošiny, byly všechny sondované kopečky promrzlé. Na jihozápadně orientovaném svahu těsně pod kormonem se však již promrzlé horizonty v půdních kopečcích nevyskytovaly. Vysvětlit by se to dalo zástinem větví, který může v takto tepelně příznivém místě pomáhat delšímu přetrvání půdního ledu ve srovnání s nezastíněným povrchem. Takové vysvětlení by mohly podporovat i závěry Svobody (2001) o celkově chladnějším mikroklimatu klečových porostů ve srovnání s okolními plochami alpinských trávníků. SOUHRN Strukturní půdy Vysokých Sudet jsou unikátními azonálními tvary reliéfu. Zpravidla jde o tvary fosilní, nicméně některé z nich (tříděné kruhy, mrazové kopečky) projevují určitý stupeň recentní aktivity vázané na mrazové procesy. Prakticky všechny tvary, s výjimkou tříděných kruhů, vykazují určitý stupeň zarostení borovicí klečí. Ta přispívá k postupné změně morfologie strukturních půd (zplošťování, vznik koncentricky uspořádaných skupin půdních kopečků) a zároveň omezuje teplotní extrémy a také mocnost promrzání. Na příkladu půdních kopečků se ukázalo, že přítomnost porostů borovice kleče významně snižuje mocnost promrzlých horizontů, avšak pokud se klečový polykormon nachází v místech vystavených silné deflaci a kopečky jsou v něm dostatečně vysoké, vytvoří se v nich poměrně mocný promrzlý horizont (až kolem 30 cm). Na svazích s vysokou tepelnou dotací pak kleč dokonce může napomáhat k delšímu přetrvání půdního ledu ve srovnání s okolními plochami porostlými travními a keříčkovitými společenstvy. Kromě přítomnosti kleče je určujícím faktorem ovlivňující mocnost promrznutí také vyklenutí kopečků a míra deflace lokality. Čím jsou obě charakteristiky vyšší, tím je vyšší i mocnost promrzlých horizontů. Dílčí vliv může mít i různý bylinný pokryv (Harčarik 2002), který však ve stati nebyl hodnocen. Při plánování managementových zásahů týkajících se nepůvodních výsadeb borovice kleče je třeba se podle našeho názoru zaměřit zejména na morfologicky unikátní typy strukturních půd a strukturní půdy vykazující recentní aktivitu vázanou na mrazové procesy. Práce vznikla díky podpoře grantového projektu Ministerstva životního prostředí České republiky VaV SM/6/70/05 a v rámci zázemí výzkumného záměru Ministerstva školství MŠM Za cenné připomínky patří dík recenzentovi. 54

11 LITERATURA Coufal L., Langová P. & Míková T. 1992: Meteorologická data na území ČR za období ČHMÚ, Praha, 160 pp. ESRI 2003: ArcGIS. Environmental Systems Research Institute, Inc. Redlands. Głowicki B. 1997: Wieloletnaia seria pomiarow temperatury powietzria na Śnieżce. In: Sarosiek J., Štursa J.: Geoekologiczne problemy Karkonoszy I: Grab S. 2005: Aspects of geomorphology, genesis and environmental significance of earth hummocks (thúfur, pounus): miniature cryogenic mounds. Progress in Physical Geography, 29/2: Harčarik J. 2002: Microclimatic relationships of the arctic-alpine tundra. Opera Corcontica, 39: Jankovská V. 2001: Vegetation development in the western part of the Giant Mts. during the Holocene (Pančavské rašeliniště mire paleoecological research). Opera Corcontica, 38: Klementowski J. 1998: Nowe stanovisko gruntów strukturalnych na Śnieżniku. Czasopismo Geograficzne, 69: Kociánová M. 2002: Otázka projevů chladných období postglaciálu v krkonošské tundře. Opera Corcontica, 39: Kociánová M., Štursová H., Váňa J. & Jankovská V. 2005: Kryogenní kopečky pounus ve Skandinávii a v Krkonoších. Opera Corcontica, 42: Křížek M. 2006: Periglacial landforms above alpine timberline in the High Sudetes (Czech Republic). In: Kalvoda, J., Goudie A., Geomorphologic variations. Oxford University press (v tisku). Křížek M., Treml V. & Engel Z. 2007: Litologická predispozice, morfologie a rozmístění strukturních půd alpinského bezlesí Vysokých Sudet. Geografie, 112/1 (v tisku). Lokvenc T. 2001: History of the Giant Mts. dwarf pine (Pinus mugo Turra ssp. pumilio Franco). Opera Corcontica, 38: Luoto M. & Seppälä M. 2002: Characteristics of earth hummocks (pounus) with and without permafrost in finnish Lapland. Geografiska Annaler, 84A: McCune B. & Keon D. 2002: Equations for potential annual direct incident radiation and heat load. Journal of vegetation science, 13: Němeček J., Vokoun J., Smejkal J., Macků J. & Kozák J. 2001: Taxonomický klasifikační systém půd České republiky, Nakladatelství ČZU, 79 pp. Prosová M. 1958: Kvartér Hrubého Jeseníku (vrcholová část hlavního hřbetu). Kandidátská práce, Praha, 125 pp. Sekyra J. & Sekyra Z. 1995: Recent cryogenic processes. In: Soukupová L., Kociánová M., Jeník J. & Sekyra J. (eds), Arctic-alpine tundra in the Krkonoše, the Sudetes. Opera Corcontica, 32: Sekyra J. Kociánová M., Štursová H., Kalenská J., Dvořák I. & Svoboda M. 2002: Frost phenomena in relationship to mountain pine. Opera Corcontica, 39: Soukupová L., Kociánová M., Jeník J. & Sekyra J. 1995: Arctic-alpine tundra in the Krkonoše, the Sudetes. Opera Corcontica, 32: Svoboda M. 2001: The effect of Pinus mugo (Turra) plantations on alpine-tundra microclimate, vegetation distribution and soils in Krkonoše national park, Czech republic. Opera Corcontica, 38: Traczyk A. & Migoń P. 2003: Cold-climate landform patterns in the Sudetes. Effects of lithology, relief and glacial history. Acta Universitatis Carolinae Geographica, Suppl., 35: Treml V., Křížek M. & Engel Z. 2005: Strukturní půdy Vysokých Sudet rozšíření, aktivita. Geomorfologický sborník 4, Česká asociace geomorfologů, České Budějovice: Treml V., Křížek M. & Engel Z. 2006: Strukturní půdy Vysokých Sudet morfometrická charakteristika a časové zařazení. Geomorfologický sborník 4, Česká asociace geomorfologů, Olomouc: Van Everdingen R.O. 1994: Multi-languague glossary of permafrost and related ground-ice terms. International Permafrost Association. Calgary University Press, 311 pp. Van Vliet Lanoë B. 1991: Differential frost heave, load casting and convection: converging 55

12 mechanisms; a discussion of the origin of cryoturbations. Permafrost and periglacial processes, 2: Van Vliet Lanoë B. 1998: Frost and soils: implications for paleosoils, paleoclimates and stratigraphy. Catena, 34: Van Vliet Lanoë B. & Seppälä M. 2002: Stratigraphy, age and formation of peaty earth hummocks (pounus), Finnish Lapland. The Holocene, 12/2: Walczak W. 1948: Gleby strukturalne w Karkonoszach. Przeklad Geograficzny, 21: Washburn A.L. 1979: Geocryology. Edward Arnold, London, 406 pp. Wild J. 2005: Vývoj plošného rozšíření klečových porostů. In: Hošek J. & al., Vliv výsadeb borovice kleče (Pinus mugo) na biotopovou a druhovou diverzitu arkto-alpinské tundry ve Východních Sudetech (CHKO Jeseníky, NPR Králický Sněžník). Návrh managementu těchto porostů. Dílčí zpráva projektu VaV SM/6/70/05 za rok 2005: Wild J. & Wildová R. 2002: Interactions between dwarf pine shrubs and grassland vegetation under different management. Opera Corcontica, 39: