PŘÍLOHY PŘÍLOHA A: Seznam tabulek PŘÍLOHA B: Seznam obrázků PŘÍLOHA C: Seznam zkratek PŘÍLOHA D: Nástupy fenologických projevů v období 1961-2007 a) dubu letního (Quercus robur), b) hlohu jednosemenného (Crataegus oxyacantha) a c) česneku medvědího (Allium ursinum). Pro česnek medvědí a hloh jednosemenný vyjadřuje šedá přerušovaná linka termín prvého květu a černá plná linka termín plného květu. Pro dub letní šedá přerušovaná linka reprezentuje termín vyrašení pupenů a plná černá linka termín plného olistění PŘÍLOHA E: Nástupy fenologických projevů v období 1961-2009 a) dřínu obecného (Cornus mas), b) trnky obecné (Prunus spinosa), c) hlohu obecného (Crataegus oxyacantha), d) hlohu jednosemenného (Crataegus monogyna) a e) svídy krvavé (Cornus sanguinea). Šedá přerušovaná linka vyjadřuje termín prvního květu a černá plná linka termín plného květu. PŘÍLOHA F: Průměrné nástupy fenologických projevů členů trofického řetězce z lokalit Lanžhot, Lednice, Vranovice v období 1961-2007; a) dubu letního (Quercus robur), b) housenek píďalky podzimní (Operophtera brumata) a obaleče dubového (Tortrix viridana), c) sýkory koňadry (Parus major). Šedá přerušovaná linka vyjadřuje fenofáze a)vyrašení pupenů, b) začátek aktivity housenek, c) fenofázi FLD. Černá plná linka popisuje fenofáze a) plné olistění, b) konec aktivity housenek, c) fenofázi MLD. PŘÍLOHA G: Meteorologická stanice s fenokamerou na lokalitě Vranovice v porostu lesa PŘÍLOHA H: Fotografie fenofází zástupců zpracovaných v disertační práci z lokality Vranovice. 1a, 1b dub letní (vyrašení pupenů a plné olistění), fenofáze první květ a plné kvetení pro druhy: 2a, 2b česnek medvědí, 3a, 3b dřín obecný, 4a, 4b trnka obecná, 5a, 5b hloh jednosemenný, 6a, 6b hloh obecný, 7a, 7b svída krvavá.
PŘÍLOHA A: Seznam Tabulek Tab. I Fenologické reakce vybraných rostlinných a živočišných organismů v Evropě a severní Americe, data jsou vybrána z několika vědeckých publikací. Tab. II Klíčové meteorologické parametry a geografické informace fenologických stanic Tab. III Předpokládané změny průměrné globální teploty ( C) pro kombinace dvou emisních scénářů a citlivosti klimatu použitých v této práci Tab. IV Lineární trendy za dekádu pro klíčové meteorologické parametry na lokalitách v období 1961-2008 Tab. V Změny v délce fenologických etap při změnách teplot a solární radiace, FE = fenologická etapa Tab. VI Fenologické údaje sledovaných druhů pro fenofáze dubu letního, hlohu obecného a česneku medvědího Tab. VII Průměrné hodnoty klimatických veličin během délkově podprůměrných a nadprůměrných fenologických etap jednotlivých druhů, FE = fenofáze Tab. VIII Průměrné hodnoty teploty na třech stanovištích svídy krvavé během fenologické etapy a během jarní sezóny, FE = fenologická etapa Tab. IX Počet dní o kolik se posunuly termíny fenofází do dřívějšího data za celé sledované období (1961 2008) a za dekádu, F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení Tab. X Průměrné termíny fenofází a k nim hodnoty SET nad 5 C pro všechny fenofáze sledovaných keřů, F=fenofáze (uvedeno počtem dnů od počátku roku), F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení Tab. XI Ukázka všech sledovaných klimatických veličin a výpočty sum efektivních teplot, radiace a srážek nad různé biologické nuly a k nim hodnoty statistických proměnných (RMSE = střední kvadratická odchylka, MBE = systematická chyba, R 2 = koeficient determinace) pro hloh jednosemenný a jeho fenofázi první květ Tab.XII Hodnoty sum efektivních teplot (SET) vybraných biologických nul a statistických veličin (RMSE=střední kvadratická odchylka, MBE=systematická chyba, R 2 =koeficient determinace) pro všechny sledované fenofáze. SET jsou uvedeny podle nejvyšší korelace Tab. XIII Průměrné hodnoty pozorovaných a modelovaných fenofází na lokalitě Vranovice a jejich průměrné termíny, medián, minimální a maximální hodnota termínu fenofáze a směrodatná odchylka. F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení.
Tab. XIV Průměrné termíny fenofází, hodnota mediánu, minimální a maximální hodnoty a směrodatné odchylky modelovaných fenofází pro lokality Lanžhot, Lednice a Vranovice a pozorovaných pro lokalitu Vranovice, F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení Tab. XV Průměrné posuny fenofází do dřívějšího data za celé pozorované období a za dekádu Tab. XVI Hodnoty sum efektivních teplot průměrných (černou barvou) a maximálních (červenou barvou) a příslušných biologických nul a statistických veličin (RMSE = střední kvadratická odchylka, MBE = systematická chyba, R 2 = koeficient determinace) fenofází trofického řetězce na lokalitách Lanžhot, Lednice, Vranovice. Sumy efektivních teplot jsou uvedeny podle nejvyšší korelace Tab. XVII Průměrné hodnoty pozorovaných a modelovaných fenofází na lokalitě Vranovice a jejich průměrné termíny, medián, minimální a maximální hodnota termínu fenofáze a směrodatná odchylka. F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení. Tab. XVIII Hodnoty sum teplot vybraných biologických nul a statistických veličin (RMSE = střední kvadratická odchylka, MBE = systematická chyba, R 2 = koeficient determinace) fenofází pšenice ozimé. Sumy efektivních teplot jsou uvedeny podle nejvyšší korelace Tab. XIX Potenciální termíny fenofází v roce 2050 a 2100 dle dvou GCM modelů, F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení Tab. XX Potenciální termíny fenofází v roce 2050 a 2100 dle dvou GCM modelů, F1 = fenofáze první květ, F2 = fenofáze plné kvetení PŘÍLOHA B: Seznam obrázků Obr. 1 Procentické vyjádření počtu článků podle internetových stránek ISI Web of Knowledge, které ve svém názvu obsahují slovo phenolog* a zároveň slovo climate. Počet článků rapidně narůstá až do roku 2009 (přičemž konečný počet publikací v tomto roce není na tomto grafu konečný). Výrazně vysoké procento pro rok 2001 je považováno za tzv. outlier také vzhledem k tomu, že celkový počet článků pouze se slovem phenolog* v názvu byl v tomto roce naopak výrazně nízký. Obr. 2 Prostorová variabilita ve vývoji ročních teplotních trendů od roku 1976 v porovnání s normálovými údaji za období 1961-1990. Teplota je udávána ve stupních Celsia za dekádu (Wheeler et al., 2002)
Obr. 3 Odchylky různých fenologických fází a odchylky průměrné teploty vzduchu během jarních měsíců. Žlutá linka znázorňuje měsíční hodnoty NAO indexu během měsíců únor a březen, modrá linka znázorňuje průměrnou teplotu vzduchu v měsících březen a duben a fialová linka popisuje průběh teploty vzduchu v měsících březen, duben, květen. Další přímky popisují fenologické fáze: jarní přílet ptačích populací, termíny líhnutí lejska bělokrkého a průměrný nástup rozvoje listů u jírovce maďalu a břízy bílé. Obr. 4 Geografická poloha fenologických stanic Obr. 5 Umístění fenokamery na zastíněném stanovišti, v porostu lesa Obr. 6 Umístění teplotního čidla v horní části ptačí budky v hnízdě sýkory koňadry Obr. 7 Vedení teplotního čidla dnem budky k hnízdě s vajíčky sýkory koňadry Obr. 8 Ukázka připravených vstupních meteorologických dat pro model FenoClim na příkladu lokality Lednice Obr. 9 Ukázka připravených vstupních fenologických dat pro model FenoClim na příkladu fenofází dubu letního vyrašení pupenů a plné olistění pro lokalitu Lednice Obr. 10 Uživatelské rozhraní modelu. Karta pro zadání fenodat a optimalizaci výpočtu teplotních charakteristik Obr. 11 Uživatelské rozhraní modelu FenoClim, záložka pro volbu dat pro kalibraci a evaluaci dat na zvoleném časovém období a na dané lokalitě Obr. 12 Ukázka výstupních dat, v levém sloupci je řazena hodnota RMSE od nejnižších hodnot a k ní příslušná biologická nula a suma teplot (radiace či srážek) Obr. 13 Standardizované scénáře změny srážek (vlevo) a teploty (vpravo) pro Prahu podle GCM modelů z databází IPCC-AR4. Obr. 14 Postupný nástup fenofází prvý květ a dosažené plné kvetení svídy krvavé, jak bylo zaznamenáno pozorovatelem na třech odlišných stanovištích lokality Vranovice v roce 2009; žlutou barvou je označen vývoj rozkvětu na osluněné ploše, modrou barvou je označen vývoj fenofází v polostínu, zelenou barvou je označen vývoj fenofází v plně zastíněném porostu lesa Obr. 15 Postupný nástup fenofází prvý květ a dosažené plné kvetení svídy krvavé, jak bylo zaznamenáno fenokamerou na dvou odlišných stanovištích lokality Vranovice v roce 2009; modrou barvou je označen vývoj fenofází v polostínu, zelenou barvou je označen vývoj fenofází v plně zastíněném porostu lesa Obr. 16 Fotografie z fenokamery z plně zastíněného stanoviště. Na prvních dvou obrázcích jsou fotografie zachycující fázi krátce před rozkvětem. Obrázek v levém
dolním rohu znázorňuje fenofázi první květ. Obrázky jsou doplněny daty a časovými údaji. Obr. 17 Průběh teplot v ptačí budce, v hnízdě budky a ve výšce 2m v porostu lesa v období kladení vajec sýkorou koňadrou od 9. 4. do 15. 4. 2009. Zelená linka vyjadřuje průběh teploty v hnízdě a je možné sledovat přílet samice ve večerních hodinách a postupné snižování teploty během noci. Obr. 18 Průběh teplot v ptačí budce, v hnízdě budky a ve výšce 2m v porostu lesa během 13. dubna, kdy samička kladla vejce ve večerních hodinách Obr. 19 Průběh teplot v ptačí budce, v hnízdě budky a ve výšce 2m v porostu lesa během 21. dubna, kdy samička seděla na vejcích Obr. 20 Vazba mezi sledovanými a modelovanými termíny fenofází lokality Vranovice. 1a, 1b první květ a plné kvetení dřínu obecného, 2a, 2b první květ a plné kvetení trnky obecné, 3a, 3b - první květ a plné kvetení hlohu obecného, 4a, 4b - první květ a plné kvetení hlohu jednosemenného, 5a, 5b - první květ a plné kvetení svídy krvavé Obr. 21 Ukázka průběhu modelovaných fenofází na lokalitách Lanžhot, Lednice a Vranovice a pozorovaných na lokalitě Vranovice na příkladu prvního květu trnky obecné Obr. 22 Hodnoty sum efektivních průměrných teplot nad 5 C jsou znázorněny pomocí sloupců pro každou fenofází na všech lokalitách. Číslo nad každým sloupcem vyjadřuje průměrný termín fenofáze Obr. 23 Vazba mezi sledovanými a modelovanými termíny fenofází trofického řetězce. 1a, 1b vyrašení pupenů a plné olistění dubu letního, 2a, 2b počátek a ukončení aktivity housenek, 3a, 3b - fenofáze FLD a MLD sýkory koňadry. Osa x vyjadřuje modelované termíny, osa y pozorované termíny Obr. 24 Nástupy fenologických fází pozorovaných (A) a modelovaných (B) v jednotlivých dekádách a během celého sledovaného období. Bílé linie znamenají rozsah průměrné hodnoty s ± směrodatnou odchylkou, při čemž průměrná hodnota je vyznačena prostřední čárkou. Černé linie vyjadřují rozsah minimálních či maximálních výkyvů v termínech fenofází Obr. 25 Průběh fenologických fází pro plodiny a jejich fenofáze: a) pšenice ozimá - metání a hloh jednosemenný plné kvetení, šedou linkou je označena fenofáze metání a černou linkou fenofáze plné kvetení; b)
Obr. 26 Potenciální nástupy fenofází v podmínkách budoucího klimatu na příkladu fenofáze hlohu obecného plné kvetení pro GCM scénář ECHAM se střední citlivostí klimatu v roce 2050 na vybraných lokalitách Obr. 27 Potenciální termíny fenofází keřů v roce 2050 a 2100 vyjádřené pomocí percentilů. Bílé linie vyjadřují rozpětí od 25. do 75. percentilu s mediánem vyjádřeným černou linkou. Černé linie jsou hodnoty 5. a 95. percentilu. Obr. 28 Potenciální termíny fenofází členů trofického řetězce v roce 2050 a 2100 vyjádřené pomocí percentilů. Bílé linie vyjadřují rozpětí od 25. do 75. percentilu s mediánem vyjádřeným černou linkou. Černé linie jsou hodnoty 5. a 95. percentilu PŘÍLOHA C: Seznam zkratek BBCH ČHMÚ F FE FLD GCM HMÚ IPCC IPCC AR4 WGII IPG MAE MBE MLD RMSE SET SRES ÚKZUZ Bundesanstalt, Bundessortenamt, CHemical industry Český hydrometeorologický ústav Fenofáze Fenologická etapa First Laying Date Globální cirkulační modely Hydrometeorologický ústav International Panel on Climate Change International Panel on Climate Change, Assessment Report4, Working Group II International Phenological Gaden Mean Absolute Error Mean Bias Error Mean Laying Date Root Mean Square Error Suma efektivních teplot Special Reports on Emissions Scenarios Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský
počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku PŘÍLOHA D: Nástupy fenologických projevů v období 1961-2007 a) dubu letního (Quercus robur), b) hlohu jednosemenného (Crataegus oxyacantha) a c) česneku medvědího (Allium ursinum). Pro česnek medvědí a hloh jednosemenný vyjadřuje šedá přerušovaná linka termín prvého květu a černá plná linka termín plného květu. Pro dub letní šedá přerušovaná linka reprezentuje termín vyrašení pupenů a plná černá linka termín plného olistění a 150 140 130 120 110 100 90 80 b 150 140 130 120 110 100 c 150 140 130 120 110 100 90
počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku PŘÍLOHA E: Nástupy fenologických projevů v období 1961-2009 a) dřínu obecného (Cornus mas), b) trnky obecné (Prunus spinosa), c) hlohu obecného (Crataegus oxyacantha), d) hlohu jednosemenného (Crataegus monogyna) a e) svídy krvavé (Cornus sanguinea). Šedá přerušovaná linka vyjadřuje termín prvního květu a černá plná linka termín plného květu. a 125 115 105 95 85 75 b 110 100 90 80 70 60 50 40 c 145 135 125 115 105 d 155 145 135 125 115 e 180 170 160 150 140 130 120
počet dnů od počátku roku počet dnů od počátku roku PŘÍLOHA F: Průměrné nástupy fenologických projevů členů trofického řetězce z lokalit Lanžhot, Lednice, Vranovice v období 1961-2007; a) dubu letního (Quercus robur), b) housenek píďalky podzimní (Operophtera brumata) a obaleče dubového (Tortrix viridana), c) sýkory koňadry (Parus major). Šedá přerušovaná linka vyjadřuje fenofáze a)vyrašení pupenů, b) začátek aktivity housenek, c) fenofázi FLD. Černá plná linka popisuje fenofáze a) plné olistění, b) konec aktivity housenek, c) fenofázi MLD. 150 140 130 120 110 100 90 80 apočet dnů od počátku roku b 160 150 140 130 120 110 100 90 c 130 120 110 100 90 80
PŘÍLOHA G: Meteorologická stanice s fenokamerou na lokalitě Vranovice v porostu lesa
PŘÍLOHA H: Fotografie fenofází zástupců zpracovaných v disertační práci z lokality Vranovice. 1a, 1b dub letní (vyrašení pupenů a plné olistění), fenofáze první květ a plné kvetení pro druhy: 2a, 2b česnek medvědí, 3a, 3b dřín obecný, 4a, 4b trnka obecná, 5a, 5b hloh jednosemenný, 6a, 6b hloh obecný, 7a, 7b svída krvavá
ANNOTATION This presented doctoral thesis is focused on elaboration of phenological observations with key meteorological parameters. Phenological observations of several wild plants and free-living animal population took place at three different experimental sites during 1961 and 2010. All these sites are typical flood plain forests on the south Moravia in the Czech Republic. As none of the experimental sites has its own meteorological station (the closest being 4 15 km distant), daily meteorological data were interpolated using the ProClimDB software package (Štěpánek, 2007 and Štěpánek et al., 2008). The interpolation used a detailed digital terrain model in combination with meteorological data from 130 weather stations in the Czech Republic and 25 in adjacent regions of Austria. The daily data from each station were quality controlled, homogenized and then interpolated using a method of regionally weighted regressions. Phenological and meteorological parameters were processed using simple model PhenoClim which was developed by Institue of Agrosystems and Bioclimatology (Mendel University in Brno). Input data forms phenological dates of each phenological phases in a given year at each site. Meteorological input dates forms daily minimum and maximum temperature, solar radiation, wind, precipitation and water air pressure. PhenoClim calculated sum of effective temperatures and temperature threshold for each species. Using this dates subsequently PhenoClim modeled onset of phenophases for various sites and for future climate conditions. In doctoral thesis the phenological phases of simple trophic chain were also processed (created by English Oak, two species of caterpillars and bird population of Great Tit). Phenological development of wild plant hawthorn and phenological phases of winter wheat were compared. Observations of microphenology during years 2009 and 2010 were analysed. Results show significant change in air temperature during spring at all sites. Plants and animals respond to this changes and has advanced to the earlier time by almost 14 days during the observational period. Phenological phases and stages correspond with mean and maximum temperature most significantly. PhenoClim evaluated sum of effective temperatures and temperature threshold for each phenophases of each species and assessed predictors for them. Sum of effective mean and maximum temperatures were used for modeling onset of phenophases in future climate. Supposed date of
phenophases will shifted to the earlier time by 20 days till 2050 and by 59 days till 2100.