Paleoekologie vegetace

Transkript

1 Paleoekologie vegetace Kde jsme a kde můžeme potkat zbytek vegetační ekologie?$! Petr Kuneš

2 Úvod Jak vnímáme vegetaci prostorová škála$!! vegetační snímek - biom! časová škála$ vegetační ekologie a paleoekologie se vyvíjely na paralelních drahách, pro (neo)ekologii často dlouhá časová řada znamená 40 let! $2

3 Úvod Význam historické vegetace pro současné a budoucí rozšíření Marcias Fauria a Willis 2013 MWP LIA Picea abies Jaké bude rošíření vegetace v budoucnosti? Jak závisí současné rozšíření na historických událostech? Svenning a Skov 2004 Kombinace dat a modelů rozšíření může pomoci odpovědět.

4 Úvod Jaké rozměry přináší paleoekologie? Lidský vliv na vegetaci má exkluzivní možnost studovat přirozené procesy přinesla pojem času pro neoekologii Ruddiman 2005 Birks a Birks 2004 Dynamika interglaciálních ekosystémů může vyloučit vlivy člověka a ukázat vývoj dlouhodobých nedisturbovaných sekvencí. $4

5 Úvod Osnova přednášky Jak rekonstruhujeme minulou vegetaci? přehled metodických přístupů - surová pylová data, analogizace, kvantitativní modely diskutovat možnosti a limity pylových dat nastínit možnosti budoucí kooperace paleoekologie a (neo)ekologie $5

6 1. zdroje informací - surová pylová data Informace o minulé vegetaci pocházejí převážně z pylových dat Bunting a kol Kvůli problémům s interpretací pylových diagramů se paleoekologie spíše věnovala změnám než rekonstrukcím.

7 1. zdroje informací - surová pylová data Kvůli problémům s interpretací pylových diagramů se paleoekologie spíše věnovala změnám než rekonstrukcím. PAR 690 biomasa 21 Procentuální pylový diagram (Orijärvi) pylové akumulační rychlosti PAR převedené do biomasy $7

8 1. zdroje informací - surová pylová data Výhody a nevýhody PAR zdrojová oblast pylu (% i PAR) je prakticky neznámá PAR jsou extrémně citlivé na sedimentaci a kvalitní a detailní chronologii porovnání PAR z různých lokalit je stále problematické $8

9 2. rekonstrukce analogie a biomizace Analogie v paleoekologii moderní analogie (MAT) porovnávají se samotná pylová spektra (index dissimilarity) biomizace pylové spektrum je přiřazeno biomu na základě plant functional types Entita A korelace pozorovaná a pozorovaná analogie Entita B očekávaná a b analogie b korelace možná

10 2. rekonstrukce analogie a biomizace Moderní analogie glaciální vegetace na Sibiři pozorovaná analogie korelace pozorovaná korelace možná očekávaná analogie?

11 Paleoekologie vegetace, ČBS rekonstrukce analogie a biomizace Existují moderní analogie pro poslední glaciální maximum? (a) přiřazení konkrétních vegetačních typů (b) Age Statistically significant analogues cal yr BP SZA FT NM Hemiboreal forest continental Hemiboreal forest suboceanic Taiga continental Taiga suboceanic Dry steppe Meadow steppe Wet and mesic grassland Shrubby tundra Alpine grassland GISP2 d 18O (c) Mesic deciduous tree percentages NM FT SZA (d) Pinus pollen accummulation rates SZA H jde opět o kvalitativní přístup (víme co ale nevíme kolik a kde) DO NM H FT DO-2 local detection limit $11 % grains cm-2 yr-1 Magyari a kol. (v přípravě) 3500

12 2. rekonstrukce analogie a biomizace Použití biomizace k rekonstrukci biomů a klimatu (Prentice a kol. 1998) vegetace klima (zimní teploty) $12

13 2. rekonstrukce analogie a biomizace Použití biomizace k rekonstrukci biomů a klimatu (Prentice a kol. 1998) podobné studie jsou dobré pro globální syntézy, zodpovězení makroekologických a biogeografických otázek vegetace klima (zimní teploty) $12

14 3. kvantitativní rekonstrukce Kvantitativní rekonstrukce Hesselman se ptá von Posta: Jak můžete rozlišit pyl pár stromů na blízkém vyjímečném stanovišti od pylu vyprodukovaného vzdáleným lesem? vegetace Hlavní argumentace:$ je možné, že stanovištní ekologie kontroluje sedimentární pyl spíše než klima Landscape reconstruction algorithm - Sugita 2007 $13

15 Kvantitativní rekonstrukce 2007 vegetace Landscape)Reconstruc/on)Algorithm)(Sugita)2007)) pylové) spektrum)z) velkého)jezera) ( 100)ha)) 1.) pylové) spektrum)z) malé)lokality) 2.) REVEALS)(Regionální)odhady) vegetační)abundance)z)velkých) lokalit)) regionální)složení) vegetace) LOVE)(model)pro)lokální) vegetaci)) složení)vegetace)v) rámci)rsap) (relevantní)zdrojová) oblast)pylu)) velká&jezera&reprezentují& pylový&spad&z&širokého& okolí&(model+pozorování)& odhady)pylových) produk/vit) odhady)rsap) cílových)lokalit)

16 3. kvantitativní rekonstrukce Čím nás kvantitativní rekonstrukce posouvá dál? umožňuje překlad pylového záznamu do vegetace v jasně definovaném prostoru$ v rekonstrukcích můžeme docílit daleko jemnější škály Vegetace v roce 3000 BP 1. syntéza regionální vegetace v součadnicové síti$ 2. lokální případové studie Picea (smrk) open land (bezlesí) pole (obiloviny) F.Mazier, P.Kuneš (verze 2010) $15

17 3. kvantitativní rekonstrukce Metoda mnohonásobných scénářů Topografie Flóra Ekologie Geologie hypotézy minulé vegetace Mnohonásobné možné minulé krajiny odhady pylové produktivity simulovaná pylová spektra Výběr pravděpodobné krajinné mozaiky Paleogeografie fosilní pylová spektra podle Bunting a Middleton 2009

18 Metoda mnohonásobných scénářů 3. kvantitativní rekonstrukce Topografie Flóra Ekologie Geologie Paleogeografie hypotézy minulé vegetace Mnohonásobné možné minulé krajiny fosilní pylová spektra odhady pylové produktivity simulovaná pylová spektra Výběr pravděpodobné krajinné mozaiky 1. syntéza regionální vegetace v součadnicové síti$ 2. lokální případové studie podle Bunting a Middleton 2009 simulace landnám fáze (úbytek jilmu) v okolí lokality v Irsku 75% lokální krajiny se změnilo během landnám, vedoucí k 12% otevřené krajiny Casseldine a Fyfe 2006 hypotetické vegetační mapy se dostávají na prostorovou škálu snadněji srozumitelnou ekologům$ pozor na přehnanou interpretaci (jde stále jen o model!) les před úbytkem počáteční úbytek lesa les s otevřenými plochami (landnám)

19 4. paleoekologie a neoekologie Kde potkáme zbytek vegetační ekologie? současné modely špatně pracují s realitou: vývoj se neobejde bez znalosti autekologie, k validaci modelů je zapotřebí kvalitních vegetačních dat znalost minulé vegetace je důležitá pro různé modely (klima, lidský vliv, ), pochopení pylové produktivity důležité na celé planetě Kalibrace modelů rekonstrukce Produktivita pylu závisí na mnoha faktorech Bílé%Karpaty% Krkonoše% Abraham a kol. v přípravě $18

20 4. paleoekologie a neoekologie Současná vegetace potřebuje historický kontext Esper a Frank 2009 Overballe-Petersen a kol. 2012$ Gribskov (DK) pylová data mohou poskytnou rekonstrukci porovnatelnou s historickými mapami v lese Gribskov si modelovaná a historická vegetace nejlépe odpovídaly v okruhu 200 m od lokality podrobnější validace nebyla možná pro nekvalitní historická data! $19

21 4. paleoekologie a neoekologie Historický kontext ve světle ochrany přírody Původnost a reliktnost Hodonínské dúbravy je popřena historickými a paleoekologickými daty. Původně křovinné lískové porosty jsou nahrazeny vzrostlým dubovým lesem díky změně managementu. trees and shrubs herbs local pollen and spores 0 5 trees Calibrated dates Depth (cm) shrubs herbs Pinus Betula Salix Alnus Quercus Fraxinus excelsior t. Ulmus Tilia Acer Carpinus betulus Abies Fagus Picea Populus Juglans Corylus Juniperus communis t. Frangula alnus Loranthus europaeus Gramineae Artemisia Chenopodiaceae Cerealia undif. Secale Centaurea cyanus Papaver rhoeas t. Polygonum aviculare t. Polygonum persicaria t. Plantago lanceolata t. Planago media - major t. Rumex acetosa t. Cirsium Centaurea jacea t. Lotus t. Trifolium repens t. Trifolium pratense t. Silenaceae Silene vulgaris t. Asteraceae subf. Cichorioidae Senecio t. Valeriana officinalis t. Campanula Geranium Ranunculus acris t. Rubiaceae Brassicaceae Melampyrum Pimpinella major t. Cannabinaceae Filipendula Urtica Chaerophyllum hirsutum Potentilla t. Rhinanthus Scrophulariaceae Thalictrum Indeterminata Cyperaceae Typha latifolia t. Myriophyllum spicatum Monolete fern spores Equisetum Sporormiella,Podospora Macro-charcoal (pcs/2ml) Zone Phase 4 10 Phase AD Phase AD Phase BC $

22 4. paleoekologie a neoekologie Historická analýza land cover a diverzity Fredh a kol změna listnatých lesů na smrčiny, dochází k většímu zalesnění - při změně (nerovnovážný stav) je větší diverzita - ukazuje to pylová diverzita i vegetační rovnoměrnost $21

23 4. paleoekologie a neoekologie Problém pochopení diverzity v minulosti vyžaduje užší spolupráci s neoekologií pyl z povrch. jezerních sedimentů + vegetační data v okolí jezer (Estonsko) otevřená krajina je bohatší, i bohatší pyl. spektra, nachází se i hmyzosprašné druhy hlavní mechanismus určující pylovou diverzitu je pylová produkce, nikoliv diverzita druhů v krajině pyl z povrch. jezerních sedimentů + vegetační data v okolí jezer (Estonsko) druhová bohatost a struktura krajiny v okolí (evenness, otevřenost krajiny) evenness v krajině je nejdůležitější faktor ovlivňující pylovou a floristickou diverzitu palynologická diverzita dává věrohodné informace o změnách floristické diverzity v konkrétní krajině pyl z povrch. jezerních sedimentů + dataset výskytů druhů rostlin (Kanada) predikovaná diverzita rostlin nemá žádný vztah s palynologickou diverzitou $22

24 4. paleoekologie a neoekologie Kde potkáme zbytek vegetační ekologie? souhrn Na čem se dá stavět: Moderní metody pylové analýzy: prostorově nedefinované až lokální rekonstrukce a vegetační mapy. Různě dlouhé a podrobné časové škály (roční u laminovaných sedimentů). další vývoj rekonstrukčních technik potřebuje kalibrace na současných datech použití rekonstrukcí k vysvětlení vlivu minulosti na současnou vegetaci pochopení změn diverzity bylo dlouho opomíjeno společné studie na časových a prostorových škálách (rozlišeních) ekologie kombinovaná s paleoekologií pro pochopení dlouhodobé dynamiky společenstev a populací paleoekologie má nevyčerpaný potenciál ke studiu nelineární odezvy, odolnosti nebo alternativních stabilních stavů ekosystémů, řešení jejich ochrany a funkce přinést více času do ekologie myslet na budoucnost! $23

25 4. paleoekologie a neoekologie Kde potkáme zbytek vegetační ekologie? závěr společné studie na časových a prostorových škálách (rozlišeních) ekologie kombinovaná s paleoekologií pro pochopení dlouhodobé dynamiky společenstev a populací paleoekologie má nevyčerpaný potenciál ke studiu nelineární odezvy, odolnosti nebo alternativních stabilních stavů ekosystémů, řešení jejich ochrany a funkce přinést více času do ekologie myslet na budoucnost! $24