Růst dřevin v podmínkách globálnízměny klimatu



Podobné dokumenty
Základní komponenty modelu lesa. Jan Kadavý

Ing. Matěj Orság Vodní bilance rychle rostoucích dřevin

Otázky k předmětu Globální změna a lesní ekosystémy

Ing. Eva Pohanková Růstové modely nástroj posouzení dopadů změny klimatu na výnos polních plodin

Oddělení biomasy a vodního režimu

Úvod k lesním ekosystémům

Ekosystém. tok energie toky prvků biogeochemické cykly

Změna klimatu dnes a zítra

Možné dopady měnícího se klimatu na území České republiky

6. Tzv. holocenní klimatické optimum s maximálním rozvojem lesa bylo typické pro a) preboreál b) atlantik c) subrecent

Ekologie lesa, stabilita lesních ekosystémů a faktory ovlivňující zdravotní stav lesů

1. Ekologie zabývající se studiem jednotlivých druhů se nazývá: a) synekologie b) autekologie c) demekologie

Meteorologické faktory transpirace

Volitelný předmět Habituální diagnostika

Průmyslové plantáže tvrdých listnáčů a jehličnatých dřevin

Vodní režim rostlin. Úvod Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy, lišejníky, kapradiny, vyšší rostliny) a homoiohydrické.

Klimatická změna minulá, současná i budoucí: Příčiny a projevy

prof. Ing. Zdeněk Žalud, Ph.D. Dopady variability a změny klimatu na agrosystémy

Kořenový systém plodin jako adaptační opatření na sucho

Předmět: Hospodářská úprava lesů II

Ostrov Vilm 5. KOLOBĚH HMOTY. Sedimentace. sedimentace. eroze. Půdní eroze. zaniklý záliv 5.1 ZÁKLADNÍPOJMY KOLOBĚHU HMOTY.

Stav lesních půd drama s otevřeným koncem

Možné dopady klimatické změny na dostupnost vodních zdrojů Jaroslav Rožnovský

Změny klimatu za posledních 100 let

DATA Z ATMOSFÉRICKÉ A EKOSYSTÉMOVÉ STANICE KŘEŠÍN U PACOVA VYUŽITELNÁ PŘI STUDIU CHEMICKÝCH PROCESŮ V ATMOSFÉŘE

Základy biologie a ekologie VZNIK A VÝVOJ ŽIVOTA

Podmínky působící na organismy: abiotické - vlivy neživé části prostředí na organismus biotické - vlivy ostatních živých organismů na život jedince, m

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Management lesů význam pro hydrologický cyklus a klima

Jak se projevuje změna klimatu v Praze?

Metody hodnocení sucha v lesních porostech. Kateřina N. Hellebrandová, Vít Šrámek, Martin Hais

Klimatické modely a scénáře změny klimatu. Jaroslava Kalvová, MFF UK v Praze

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Suchozemské (terestrické) ekosystémy C cyklus

Vodní režim rostlin. Regulace výměny plynů otevřeností. průduchů. Stomatální limitace rychlosti transpirace a rychlosti. Efektivita využití vody

5. hodnotící zpráva IPCC. Radim Tolasz Český hydrometeorologický ústav

Změny klimatu a jejich vliv na zajištění krmivové základny

HLAVNÍ PROBLÉMY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

Fyziologické a anatomické přizpůsobení sazenic na stres suchem - metody studia stresu

VYUŽITÍ SPALNÉ KALORIMETRIE VE VZTAHU ROSTLINA-PŮDA- ATMOSFÉRA. František Hnilička, Margita Kuklová, Helena Hniličková, Ján Kukla

Volitelný předmět Habituální diagnostika

Co je to ekosystém? Ekosystém. Fungování Hranice Autoregulační mechanismy Stabilizační mechanismy Biogeocenóza. Otevřený systém.

Co je to ekosystém? Ekosystém. Fungování Hranice Autoregulační mechanismy Stabilizační mechanismy Biogeocenóza. Otevřený systém.

Sníh a sněhová pokrývka, zimní klimatologie

Výskyt extrémů počasí na našem území a odhad do budoucnosti

Ekonomika lesního hospodářství

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

Bonita stanoviště a bonita porostu

Inovace předmětu: Lesnická politika Ing. Vlastimil Vala, CSc. Aktuální lesnicko - politické otázky. Smrk? Ano? NE?

SOUČASNÉ PROBLÉMY OBNOVY LESŮ A STAV KOŘENOVÉHO SYSTÉMU LESNÍCH DŘEVIN V ZÁVISLOSTI NA MĚNÍCÍM SE PODNEBÍ

Podmínky a zdroje. Michal Hejcman

Co je to CO 2 liga? Víš, co je to CO 2??? Naučil/a jsi se něco nového???

Protimrazová ochrana rostlin

EKOLOGIE ROSTLIN I. 1. Úvod do problematiky. 2. Energie sluneční záření

Faktory počasí v ekologii - úvod

Studium struktury fotosyntetického aparátu pomocí konfokální mikroskopie a stereologických metod

Průběh průměrných ročních teplot vzduchu (ºC) v období na stanici Praha- Klementinum

Odhad biomasy a produkce

Dopady změny klimatu na zemědělství

PŘÍČINY ZMĚNY KLIMATU

Koncentrace tuhých částic v ovzduší v bezesrážkových epizodách

KYSLÍKOVÉ DEFICITY - PROJEV NESTABILITY RYBNIČNÍHO EKOSYSTÉMU? Ing. Ivana Beděrková Ing. Zdeňka Benedová doc. RNDr. Libor Pechar, CSc.

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Voda koloběh vody a vodní bilance

Vliv emisí z měst ve střední Evropě na atmosférickou chemii a klima

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Měření transpirace prostřednictvím transpiračního proudu a operačních struktur dřevin významných z hlediska vodního provozu

Klimatická změna její příčiny, mechanismy a možné důsledky. Změna teploty kontinentů ve 20. století

Klima jako jeden z půdotvorných faktorů, dopady sucha

Česko pravděpodobně čeká další rok na suchu. Klíčové je udržet vodu v krajině a vodních tocích Akční program adaptace na klimatické změny v ČR

Každý ekosystém se skládá ze čtyř tzv. funkčních složek: biotopu, producentů, konzumentů a dekompozitorů:

Zkoumání přírody. Myšlení a způsob života lidí vyšší nervová činnost odlišnosti člověka od ostatních organismů

Změna klimatu, její dopady a možná opatření k její eliminaci

Od procesů k systému...cesta tam a zase zpátky. aneb JAK VLASTNĚ ROSTE ROSTLINA?

Konference Vodárenská biologie 2019, února 2019, Interhotel Olympik, Praha

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

Indikátory pro polní plodiny v rámci výzkumného záměru

Tepelný ostrov v Praze a možnosti zmírnění jeho negativních dopadů. Michal Žák (Pavel Zahradníček) Český hydrometeorologický ústav

Ekologie a její obory, vztahy mezi organismy a prostředím

Růstové modely a agrometeorologický monitoring

Ekosystémy. Ekosystém je soubor organismů žijících na určitém

Vodní režim rostlin. Obsah vody, RWC, vodní potenciál a jeho komponenty: Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy,

Změny klimatu a jejich vliv na zajištění krmivové základny

Obsah 5. Obsah. Úvod... 9

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Monitoring sucha z pohledu ČHMÚ. RNDr. Filip Chuchma Český hydrometeorologický ústav pobočka Brno

Vláhová bilance jako ukazatel možného zásobení krajiny vodou

METODIKA PRO PŘEDPOVĚĎ EXTRÉMNÍCH TEPLOT NA LETECKÝCH METEOROLOGICKÝCH STANICÍCH AČR

Možné dopady změny klimatu na zásoby vody Jihomoravského kraje

Rozmanitost podmínek života na Zemi Podnebné pásy

2) Povětrnostní činitelé studují se v ovzduší atmosféře (je to..) Meteorologie je to věda... Počasí. Meteorologické prvky. Zjišťují se měřením.

Využití zásoby živin a primární produkce v eutrofních rybnících

Formy ekologické stability: minimalizací změn (buk + podrost) resilience (pružnost) jako guma, zajištění stability optimalizací změn (bříza + plevele)

1. Ekologie zabývající se studiem společenstev se nazývá a) autekologie b) demekologie c) synekologie

NALEZENÍ A OVĚŘENÍ PROVOZNĚ VYUŽITELNÉ

Smrk ztepilý (Picea abies /L./ Karst.) v podmínkách globálnízměny klimatu

Klimatické podmínky výskytů sucha

Jan Pretel Český hydrometeorologický ústav. Workshop on Atopic Dermatitis Hvězdárna a púlanetarium hl.m.prahy

Krušné hory a klimatická změna aneb Jak moc se ohřejeme?

11. PROJEKCE BUDOUCÍHO KLIMATU NA ZEMI

Transkript:

Růst dřevin v podmínkách globálnízměny klimatu Radek Pokorný Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/28.0018

Růst dřevin v podmínkách globální změny klimatu Radek Pokorný

Vysvětlení pojmů Růst zvětšování množství hmoty a velikosti organismu v důsledku činnosti metabolismu. jedním z hlavních projevů života. ovlivněn geneticky a faktory prostředí Počasí okamžitý stav atmosféry charakterizovaný meteorologickými prvky a atmosférickými jevy v daném čase a místě. Klima průměrné počasí stanovené pro určité období roku, celý rok nebo několik let na základě dlouhodobých pozorování utváří se na základě energetické bilance, cirkulací atmosféry

Vznik a vývoj Země předchůdci - člověk vznik oceánů a formování klimatického systému /litosféra, hydrosféra, atmosféra/ první formy života (bakterie) sinice, řasy eukaryota rostliny 0 1 2 3 4 mld. let Klimatický systém Země (složky) atmosféra světový oceán kryosféra litosféra biosféra termodynamické otevřené systémy výměna hmoty a energie

Co je globální změna klimatu? Je to narůstající odchylka klimatických parametrů Země, např. teplot, srážek, rychlosti větru, od průměrů a trendů, které charakterizovaly naši planetu přibližně do počátku 20. století

Pesimistický scénář: zvýšení emisí (2100) Optimistický scénář: snížení emisí (2100) 900 800 700 600 500 400 300 200 koncentrace CO 2 (ppm) 800 000 600 000 400 000 200 000 0 Roky do minulosti dle Luthi et al., 2008

Atmosférická koncentrace CO 2 dlouhodobé záznamy 390 380 370 360 350 340 330 1979 1984 1989 1994 1999 2004 Přechod k minimu - jaro, časné léto Přechod k maximu podzim, časná zima max rozdíl min délka periody

Koncentrace CO 2, teplota i hladina oceánů a moří se budou zvyšovat dlouho po redukci emisí Časové měřítko změn mezní vrstva atmosféry volná atmosféra horní vrstvy oceánů hlubiny oceánů pevninské ledovce ledovcové štíty Arktidy rozložení pevnin minuty až hodiny týdny až měsíce měsíce až roky století až tisíciletí století desetitisíce let v daném měř. konstantní

Teplota a srážky (Dubrovský a kol. 2005, Dubrovský a kol. 2011)

Projektovaná (možná) změna teploty a srážek Časové rozložení trendů Statisticky významné jsou zejména teplotní klimatické extrémy Roční extrémy denní maximální teploty a délky horkých období vykazují téměř na všech stanicích vzestupný trend (pouze na některých stanicích je trend statisticky významný) Trendy ročních extrémů denních minimálních teplot a délky studených období jsou statisticky nevýznamné Trendy srážkových extrémů jsou většinou nevýznamné Trend max. délky suchého období vykazuje spíše negativní trend Prostorové rozložení trendů Trend maximální délky horkého období se v severní části území jeví významnější než v jižní části Na východě republiky vykazuje max. délka suchého období významnější negativní trend, max. délka srážkového období a max. 5denní úhrn srážek významnější pozitivní trend. Modelový příklad situace teplotních a srážkových poměrů (vyjádřené pomocí ročních průměrů) na 45 stanicích v roce 2050 (vpravo) v porovnání se současnými podmínkami (vlevo) za předpokladu platnosti scénáře podle modelu HadCM3 a střední klimatické citlivosti. (Dubrovský a kol. 2005, Dubrovský a kol. 2011 v Marek a kol. 2011)

Limity životního prostředí lesů světlo, teplo, voda Klimatický stres sucho, vysoká teplota (z Boisvenue and Running, 2006)

Lorimerův index sucha

Schematický efekt posunu klimatu na mortalitu lesů

Globalní ekosystémový model ORCHIDEE Teplota Vlhkost vzduchu Srážky Sluneční záření Koncentrace CO 2 Rychlost větru Evapotranspirace IR radiace Turbulence větru Konvekce tepla z půdyl Intercepce Fotosyntéza Růst a udržovací respirace Alokace asimilátů CO 2 TOK Povrchová Teplota Transpirace půdního pokryvu Infiltrace, zásoba & odtok Opad Uhlíková a dusíková bilance

Fotosyntéza/ produkce vs teplota a srážky Z Whittaker (1970) Závislost transpirace na stomatální vodivosti (dle Bange 1953).

Zvýšená CO2 a teplota listu Nižší stomatální vodivost, Nižší transpirace Nižší tolerance k mrazu (jako důsledek pomalejší aklimace) (Loveys et al. 2006) Long et al. 2006 Science

Způsoby výzkumu vlivu zvýšené [CO2] na rostliny Prostorové měřítko Časové měřítko

Časová odezva úrovně ekosystému na změnu faktoru prostředí (CO 2 ) Sekundy/ minuty Hodiny/ dny Týdny/ měsíce Roky/ desetiletí Století Buňka aktivace enzymů, fluorescence, karboxylace kinetika enzymů, struktura organel aklimace buněčných procesů List/ výhon asimilace, transpirace, stomatální reakce aklimace asimilace, fenologie Strom růst, alokace C, přísun živin, kořen/výhon vlastnosti koruny, větvení Porost Ekosystém fotosyntetické, transpirační a radiační vlastnosti korunové vrstvy přísun živin, WUE, produkce struktura korun.vrstvy, kompetice, těžební index výnos, obmýtí, WUE přir. výběr, využití půdy, druh skladba

Limitní faktor stanoviště Odezva na zvýšení CO 2 CO2 N, P FAR voda zastínění zvýšení produkce, nárůst listoví CO2 N, P FAR voda současná koncentrace celkové zvýšení produkce, saturace již při nižší FAR CO2 N, P FAR voda sucho inhibice nadzemní biomasy, nárůst kořenů, nižší LAI CO2 N, P FAR voda chudá půda inhibice nadzemní biomasy, nárůst kořenů, nižší LAI

Model vývoje aklimační deprese fotosyntézy v atmosféře se zvýšenou koncentrací CO 2. (Upraveno dle Luo a kol. 1999. ) Na utváření aklimační deprese se podílí zvýšená koncentrace asimilátů v listech. Je-li morfologická změna vyvolaná těmito asimiláty větší než změna biochemická, pak dochází k dlouhodobému udržení vysokých rychlostí asimilační kapacity. V opačném případě dochází k jejímu poklesu.

Výsledky působení zvýšené koncentrace CO 2 krátkodobá aplikace (dny až týdny) stimulace fotosyntézy (20 až 300%) dlouhodobá aplikace (měsíce až roky) snížení stimulačního efektu kapacita asimilace nižší - tzv. aklimační deprese (do 55%) trvalé udržení vysokých rychlostí asimilace tvorba nových aktivních spotřebičů (tj. tvorba nových pletiv, internodálních větví, sekundárního větvení, kořenů) listnáče - každoroční nahrazení listové plochy vyšší dlouhodobý profit ze zvýšeného CO 2 pro listnáče

Účinky vysoké koncentrace CO 2 zvýšení efektivnosti využití vody uzavírání průduchové štěrbiny - snížení transpirace vyšší nárůst biomasy po období sucha vyšší nároky na minerální výživu (zejména N) nedostatek prohlubuje aklimační depresi nepřímé komplikace - odčerpání N heterotrofnímy mikroorganismy v půdě hromadění asimilátů - vyšší výskyt savého hmyzu

Výsledky pěstování lesních dřevin ve zvýšené koncentraci CO 2 jehličnany biomasa + 38 % rychlost fotosyntézy + 40 % asimilační plocha + 24 % kořen/výhon + 10 % listnáče biomasa + 63 % rychlost fotosyntézy + 61 % asimilační plocha + 33 % kořen/výhon + 9 % (0 % až 95 %) (- 14 % až + 81 %) (- 10 % až + 57 %) (0 % až + 290 %) (- 67 % až + 132 %) (- 35 % až + 74 %) Ceulemans a Mousseau 1994, Jarvis 1998, Pritchard a kol. 1999 /Korner 2003, 2006; Urban 2003/

Borovice (Pinus sylvestris) Rašení o 6-9 dnů dříve /Teplota dříve přírůst, delší doba růstu/ Stimulace fotosyntézy, zvýšení LUE, pokles f. kapacity (N), pokles R EC větší absolutní i relativní D přírůst Přírůst celkové biomasy ca 55%, biomasy a objemu kmene (49% a 38%) LA, LMA, Lsh, Nsh Výrazný přírůst jemných kořenů Struktura jehlic ovlivněna (+tl., -počet průduchů) Struktura dřeva: + větší přírůst jarního d., méně pryskyřičných kanálů, hustota neovlivněna, menší pevnost Struktura koruny neovlivněna (Nb, LAD) Kaiyun a kol. 1995, Beerling 1997, Jach a Ceulemans 1999, Jach a kol. 2000, Utriainen a kol. 2000, Lin a kol. 2001, Peltola a kol. 2002, Ceulemans a kol. 2002

Buk (Fagus sylvatica) Rašení, doba olistění, opad - neovlivněny (dříve žloutnutí) Stimulace fotosyntézy, pokles respirace, (pokles) stomatální vodivosti Tvorba jánských výhonů Výškový i tloušťkový přírůst stimulován (sinergický efekt s teplotou) Menší přírůst hrubých kořenů Nižší nárůst biomasy, nižší LAI na kyselých půdách (+N), větší na bazických Heath a Kerstiens 1997, Bruhn a kol. 2000, Liozon a kol. 2000, Hattenschwiller 2001, Egli a kol. 2001 Spinnler a kol. 2002, Overdieck a kol. 2007

Stimulace růstu je v rukou lesníka Druhová skladba (výběr dřeviny) Prostorová struktura (modifikace růstového prostoru, konkurence..) Věková (podpora vybrané růstové fáze) Funkční (podpora stability)

Co lze očekávat? Změna faktoru (růstových podmínek) prostředí = STRES Reakce na stres vyhnutí se stresu nebo adaptace na stres Časové měřítko (fyziologie, morfologie, chemické složení..) Prostorové měřítko (buňka ekosystém) Genetika, šlechtění, introdukce Změna druhového složení, změna růstových vlastností dřevin, změna technických aj. vlastností dřevin Změna kvantity - kvality produkce

Děkuji za pozornost