STUDIUM DYNAMIKY PŘIROZENÉ KLEČO TRAVINNÉ VEGETACE POMOCÍ PROSTOROVĚ EXPLICITNÍHO MODELU PŘEDBĚŽNÉ VÝSLEDKY



Podobné dokumenty
Kompetice a mortalita

Přírodovědecká fakulta Masarykovy university, Geografický ústav, Brno, Kotlářská 2,

Co je populační biologie. Specifika populační biologie. rostlin

Soubor map současného rozšíření lesních dřevin v Krkonošském národním parku (GIS KRNAP Vrchlabí)

Soubor map porostů první generace lesa založených na bývalých zemědělských půdách v jednotlivých PLO (GIS FLD ČZU v Praze)

Soubor map: Mapy zonace ochrany přírody v CHKO v horských oblastech ČR Vacek S., Vacek Z., Ulbrichová I., Hynek V.

Soubor map: Mapy zonace ochrany přírody v Národních parcích ČR Vacek S., Vacek Z., Ulbrichová I., Hynek V.

Které poznatky. z výzkumu přirozených lesů. můžeme použít. v přírodě blízkém hospodaření? Tomáš Vrška

Soubor map: Mapa souborů lesních typů ve vybraných velkoplošných ZCHÚ (GIS Správa KRNAP Vrchlabí)

SLEDOVÁNÍ JARNÍCH FENOLOGICKÝCH FÁZÍ U BUKU LESNÍHO VE SMÍŠENÉM POROSTU KAMEROVÝM SYSTÉMEM

POČET ROČNÍKŮ JEHLIC POPULACÍ BOROVICE LESNÍ. Needle year classes of Scots pine progenies. Jarmila Nárovcová. Abstract

Soubor map edafických kategorií ve vybraných velkoplošných ZCHÚ (GIS FLD CZU v Praze)

Problémy malých populací

Travní zahrada u Luční boudy: dlouhodobý reziduální vliv organického hnojení

Soubor map: Typy porostů a typy vývoje lesa v CHKO Jizerské hory (GIS Správa KRNAP Vrchlabí)

Soubor map: Mapy zonace ochrany přírody v CHKO v nižších a středních polohách ČR Vacek S., Vacek Z., Ulbrichová I., Hynek V.

Soubor map V ková struktura vybraných horských smrkových porost na Šumav

KLEŤ - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Fisher M. & al. (2000): RAPD variation among and within small and large populations of the rare clonal plant Ranunculus reptans (Ranunculaceae).

Užití země v České republice v letech 1994 až 2012 Karel Matějka IDS, Na Komořsku 2175/2a, Praha 4, Česká republika matejka@infodatasys.

NIKA A KOEXISTENCE. Populační ekologie živočichů

KOSTELECKÉ BORY MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

KLÍČIVOST VYBRANÝCH TRAVNÍCH DOMINANT KRKONOŠ. Selected Grass Dominant Germination in the Giant Mountains

NIKA A KOEXISTENCE. Populační ekologie 2014 Monika Hloušková

Upřesnění metodiky pro stanovení ekologické stability, zranitelnosti a únosnosti lesního biomu na území Biosférické rezervace Krkonoše

Numerické řešení proudění stupněm experimentální vzduchové turbíny a budících sil na lopatky

Autoři: S. Vacek, M. Mikeska, Z. Vacek, L. Bílek, V. Štícha

TAJGA - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Soubor map: Mapy lesních vegetačních stupňů v Chráněných krajinných oblastech ČR (FLD ČZU v Praze) Vacek S., Mikeska M., Vacek Z., Bílek L., Štícha V.

PŘÍLOHA NAŘÍZENÍ KOMISE V PŘENESENÉ PRAVOMOCI (EU) /...

fytopatogenů a modelování

Prostorová variabilita

Základní pojmy I. EVOLUCE

Vliv zhoršeného zdravotního stavu smrkového porostu v důsledku globálních klimatických změn na reálný efekt celospolečenských funkcí lesa

World of Plants Sources for Botanical Courses

2 Hlavní charakteristiky v analýze přežití

BOLŠEVNÍK VELKOLEPÝ (HERACLEUM MAN- TEGAZZIANUM SOMM. ET LEV.) V CHKO ŽE- LEZNÉ HORY A REDUKCE JEHO POČETNOSTI

Soubor map: Struktura porostů na trvalých výzkumných plochách v CHKO Křivoklátsko Autoři: S. Vacek, Z. Vacek, D. Bulušek, V.

Ekologie základní pojmy. Michal Hejcman

1 ÚVOD. Zbyněk Šafránek 73 ABSTRAKT:

Soubor Map: Mapa struktury porostů na 7 TVP v CHKO Orlické hory Vacek S., Vacek Z., Bulušek D., Ulbrichová I.

Soubor map poškození lesních porostů zvěří v Krkonoších (GIS KRNAP Vrchlabí)

Na jemné škále vývraty signifikantně ovlivňují dynamiku lesa Ekologické podmínky (teplota, vlhkost) Erozně sedimentační procesy Výskyt cévnatých i

Smrkobukové výzkumné plochy Nad Benzinou 1 a 2 po 25 letech

TEORIE OSTROVNÍ BIOGEOGRAFIE (TOB)

Modely lesa a simulátory

Soubor map stupňů přirozenosti lesních porostů pro management lesních ekosystémů ve vybraných národních parcích (FLD ČZU v Praze)

Soubor map - Porostní charakteristiky horských smr in na trvalých zkusných plochách v lokalit Giumalau v Rumunsku

Metody inventarizace a hodnocení biodiverzity stromové složky

Stejskalová J., Kupka I.: Vliv lesních vegetačních stupňů na kvalitu semen jedle bělokoré... (ABIES ALBA MILL.) ABSTRACT

LOVĚTÍNSKÁ ROKLE - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Jsou při řízení národních parků dostatečně reflektovány vědecké poznatky?

HEDVÍKOVSKÁ ROKLE - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU

Kartografické modelování. VIII Modelování vzdálenosti

LIBICKÝ LUH HAVRANY MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU

Soubor map - Porostní charakteristiky horských smr in na trvalých zkusných plochách v lokalit Calimani v Rumunsku

Populace, populační dynamika a hmyzí gradace

POLEDNÍK MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Ekologie tropických lesů a jejich obyvatel

VÝVOJ VEGETACE NA ÚPSKÉM RAŠELINIŠTI V HOLOCÉNU. Development of the vegetation on Úpské rašeliniště Mire in the Holocene

Specifika prioritizace brownfields ve velkých městech (případové území Brna)

Kantor P., Vaněk P.: Komparace produkčního potenciálu douglasky tisolisté... A KYSELÝCH STANOVIŠTÍCH PAHORKATIN

Nika důvod biodiverzity navzdory kompetici

2. CIRKULÁŘ. konference.krnap.cz

VE STUDENÉM MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Využití dálkového průzkumu Země pro tvorbu speciálních map a pro diferenciaci lesních ekosystémů Krkonoš a jejich managementu

Lekce 9 Metoda Molekulární dynamiky III. Technologie

JAVORINA MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

± 2,5 tis. ks/ha) a Kraji Vysočina (11,8 ± 3,2 tis. ks/ha). Jedná se zároveň o kraje s nejvyšším zastoupením jehličnanů.

Vliv kapkové závlahy na výnos a kvalitu hroznů Effect of drip irrigation on yield and quality grapes

Porost s jednoduchou strukturou jednoetážový porost.

Škody zvěří na lesních porostech

ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE Fakulta životního prostředí Katedra ekologie a životního prostředí. Obror Aplikovaná ekoligie.

Zimní sčítání vydry říční ve vybraných oblastech České republiky v letech

NESTABILITY VYBRANÝCH SYSTÉMŮ. Úvod. Vzpěr prutu. Petr Frantík 1

Krajina a její dimenze. krajinná heterogenita, koncept měřítka (scale), hierarchická struktura krajinných komponent

STRUKTURA A VÝVOJ PŘÍRODĚ BLÍZKÝCH SMÍŠENÝCH POROSTŮ NA MODELOVÝCH VÝZKUMNÝCH PLOCHÁCH V ZÁPADNÍCH KRKONOŠÍCH

Sociální původ, pohlaví, vzdělání a kompetence ve světle dat z národního šetření PIAAC

Buněčné automaty a mřížkové buněčné automaty pro plyny. Larysa Ocheretna

Vliv metody vyšetřování tvaru brusného kotouče na výslednou přesnost obrobku

9. přednáška z předmětu GIS1 Digitální model reliéfu a odvozené povrchy. Vyučující: Ing. Jan Pacina, Ph.D.

STATISTICKÉ METODY; ZÍSKÁVÁNÍ INFORMACÍ Z DRUHOVÝCH A ENVIRONMENTÁLNÍCH DAT

KLIMATICKÝ DOWNSCALING. ZOO76 Meteorologie a klimatologie Petr Kolář PřF MU Brno

SAMOVOLNÝ VÝVOJ LESA. KOLIK a PROČ?

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

Key words Solar radiation; spatial insolation; stereoinsolation sensor; phytoclimate; microclimate of plant stands

Abychom obdrželi všechna data za téměř konstantních podmínek, schopných opakování:

Genetika vzácných druhů zuzmun

Ekologie obnovy Restoration ecology. J. Frouz konz. hodiny po

EKOLOGIE LESA Pracovní sešit do cvičení č. 8:

RŮST BŘÍZY V OBLASTI KRUŠNÝCH HOR PODLE ÚDAJŮ LHP GROWTH OF BIRCH (BETULA PENDULA, B. CARPATICA AND B. PUBESCENS)

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

Péče o vnitrodruhovou diversitu na příkladu smrku v horských polohách. Antonín Jurásek, VS VÚLHM Opočno

Soubor map - Věková a prostorová struktura přírodě blízkých smrčin ČR

11. PROJEKCE BUDOUCÍHO KLIMATU NA ZEMI

Příčiny krajinného uspořádání. abiotické faktory, biotické interakce, antropogenní změny (land use, land cover change)

Kameyama Y. et al. (2001): Patterns and levels of gene flow in Rhododendron metternichii var. hondoense revealed by microsatellite analysis.

Potravní síť Společenstvo

Je-li rostlinné společenstvo tvořeno pouze jedinci jedné populace, mluvíme o monocenóze nebo také o čistém prostoru.

Zkušenosti s plánováním péče o chráněná území ve vztahu k lesům. Jak se přistupuje k otázce biodiversity v rámci ochrany přírody?

Transkript:

WILD J., KYNCL T. 2004: Studium dynamiky přirozené klečo travinné vegetace pomocí prostorově explicitního modelu předběžné výsledky. In: ŠTURSA J., MAZURSKI K. R., PALUCKI A. & POTOCKA J. (eds.), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., Listopad 2003, Szklarska Poręba. Opera Corcontica, 41: 441 451. STUDIUM DYNAMIKY PŘIROZENÉ KLEČO TRAVINNÉ VEGETACE POMOCÍ PROSTOROVĚ EXPLICITNÍHO MODELU PŘEDBĚŽNÉ VÝSLEDKY Study of dynamics of natural dwarf pine grassland mosaic using of spatial explicit model preliminary results WILD JAN & KYNCL TOMÁŠ Botanický ústav AV ČR, 252 43 Průhonice, wild@ibot.cas.cz Dlouhodobá časoprostorová dynamika a procesy umožňující koexistenci mozaiky klečových porostů a travinné vegetace v subalpinském stupni Krkonoš jsou studovány pomocí počítačového, prostorově explicitního modelu. Modelované procesy zahrnují generativní i vegetativní šíření kleče, růst a odumírání jedinců a jejich vzájemnou kompetici. Jako modelová oblast pro parametrizaci modelu byly vybrány plochy na JV svahu vrcholu Smogornia ve východních Krkonoších, kde předpokládáme minimální působení antropogenních vlivů v celé historii osidlování Krkonoš. Výsledky prvních simulací naznačují možnost dlouhodobé existence klečo travinné mozaiky ve velkém rozsahu vstupních parametrů, a to i bez přítomnosti disturbancí limitujících růst kleče. Long term dynamics of dwarf pine grassland mosaic in subalpine belt of the Giant Moun tains. and processes leading to its stable co existence are studied using computer based spatial explicit model. Modeled processes include generative and vegetative regeneration of dwarf pine, growth and dieback of individuals and intraspecific competition. Collec tion of data for the parametrisation of the model was carried out in eastern part of the Giant Mts. at SE slopes of Smogornia Mt. This area is supposed to be relatively uninfluenced by human impact during the history of colonization of the Giant Mts. First results indicate ability of long term co existence of dwarf pine grassland mosaic even without presence of disturbances of dwarf pine stands. Klíčová slova: koexistence, klonální růst, kompetice, simulace, rastrový model, Pinus mugo Keywords: co existence, clonal growth, competition, simulation, grid based model, Pinus mugo, (dwarf pine) ÚVOD Vegetace vrcholových zarovnaných povrchů (etchplénů) subalpinského stupně Krkonoš je tvořena mozaikou klečových porostů a travinné vegetace (SOUKUPOVÁ et al. 1995). Dnešní podoba mozaiky je výsledkem silných antropických vlivů působících již od 14. století a zahrnujících kácení a opětovné vysazování kleče horské (Pinus mugo) a pasení i kosení travinné vegetace. Rozsah těchto vlivů shrnuli ve svých pracích založených na studiu historických záznamů LOKVENC (1995, 2001) a LOKVENC & al. (1994). Především z intenzity exploatace klečových porostů v průběhu staletí pak dovozují původní 441

rozšíření kleče v těchto polohách. Přesto zůstává otázka přirozeného zastoupení kleče ve vegetaci vrcholových partií Krkonoš stále otevřená a aktuální (KYNCL & ŠTURSA 1995) zejména vzhledem k budoucí strategii managementu dané oblasti, prováděného správou parku. Nové studie (SOUKUPOVÁ & al. 2001, 2001a a WILD & WILDOVÁ 2002) dále ukazují, že zastoupení a charakter klečových porostů výrazně ovlivňují druhové složení a celkovou diverzitu ekosystému. Klíčem k pochopení vztahů mezi složkami klečo travinné mozaiky a tím i k odhadu jejich přirozeného zastoupení může být studium dlouhodobé populační dynamiky jednotlivých složek případně celého ekosystému. Fyziognomickou dominantou mozaiky vegetace je nepochybně kleč a proto je logické se při studiu dynamiky systému soustředit právě na ni. Vzhledem k dlouhověkosti kleče (i více jak 250 let, WILD & al. 2002) v kombinaci s keřovitou formou růstu a schopností klonálního šíření je však velmi obtížné použít klasické přístupy populační ekologie založené na sběru demografických dat (cf. např. GIBSON 2002). Alternativním řešením pro studium populační dynamiky mohou být počítačové simulační modely (např. CZÁRAN 1998). V terénu neproveditelné dlouhodobé sledování je nahrazeno rychlou počítačovou simulací. Ta umožňuje testovat mnoho scénářů dynamiky (kombinací parametrů) a analyzovat vliv jednotlivých parametrů na dynamiku modelu. Výsledky simulací ukazující stav systému v konkrétním čase mohou být porovnány s pozorovaným stavem reálného systému a na základě shodného pattern (např. prostorového uspořádání, věkové struktury apod.) pak lze vybírat nejpravděpodobnější scénáře i kombinace parametrů (GRIMM & al. 1996). Je třeba ale brát v úvahu ne vždy jednoznačnou vazbu mezi zjištěným pattern a procesy, které vedou k jeho vzniku (LEPŠ 1990, MOLONEY 1993). Simulace nemohou zcela nahradit terénní pozorování, a jejich výsledkem není exaktní stanovení v terénu neurčitelných parametrů, ale spíše odhad určitého rámce, ve kterém se mohou hodnoty sledovaných parametrů pohybovat. S cílem lépe pochopit mechanismy koexistence klečo travinné mozaiky a popsat dlouhodobou dynamiku tohoto ekosystému jsme sestavili počítačový prostorově explicitní model. Předložená práce je zaměřena více metodicky a měla by demonstrovat přístup využití simulačního modelu pro studium dynamiky klečo travinné mozaiky. METODY Struktura modelu Individuálně orientovaný prostorově explicitní model vychází z popisu časoprostorové dynamiky jednotlivých typů vegetace mozaiky: i) kleče, ii) travinné vegetace a iii) sukcesních ploch po odumření klečových polykormonů (gap), detailně popsaných v práci (WILD & WILDOVÁ 2002). Modelovaná plocha 50x50 m je rozdělena na rastr 200 x 200 buněk o velikosti 25 cm. Každá buňka rastru může být přiřazena buď kleči, travinné vegetaci nebo sukcesní ploše. Jednotliví jedinci kleče jsou reprezentováni určitým počtem buněk rastru odpovídajícím jejich reálné velikosti v horizontálním průmětu a dynamika je modelována pro každého jedince odděleně (obr. 1.). Každý jedinec je charakterizován místem zakořenění, plochou, stářím, výškou a původem vzniku (generativní versus vegetativní). Sukcesní plochy jsou také reprezentovány skupinou buněk o odpovídající ploše, ale dynamika je společná vždy pro celou plochu. Sukcesní plocha je charakterizována stářím. Travinná vegetace je modelována jako základní matrix, na které se vše odehrává a nenese žádné atributy. Model byl implementován jako samostatný program, vytvořený v prostředí C++ Builder ver. 5.0. Běh programu (simulace) začíná náhodným rozmístěním daného počtu semen kleče na ploše reprezentované travinnou vegetací. Další změny v průběhu času se řídí souhrnem pravidel popisujících životní cyklus modelovaných objektů a jejich vztahy (viz dále). Základním krokem modelu je jeden rok a standardně je simulováno 2500 kroků, které se jeví jako dostatečné pro dosažení stabilní dynamiky za všech prozatím testovaných kombinací parametrů. 442

Obr. 1. Ukázka prostorového pattern generovaného modelem na ploše 50 x 50 m. Fig. 1. Example of spatial pattern generated by model on a 50 x 50 m plot. Black shapes represent dwarf pine, grey ones succesion plots and white ones grassland. Obr. 2. Struktura modelu a modelované procesy. Fig. 2. Structure of the model and modeled processes. Modelované procesy Základní strukturu a modelované procesy zachycuje obr. 2. Jednotlivé keře mohou růst, šířit se, a to jak klonálně vytvářením ramet, tak generativně, produkcí semen a také mezi sebou kompetovat. Po odumření keře vzniká sukcesní plocha gap, která je buď časem pokryta travinnou vegetací nebo se zde opět uchytí semenáčky kleče. V souladu s terénním pozorováním (Štursa pers. comm., WILD & WILDOVÁ 2002, WILD & WILDOVÁ 2002a) je generativní obnova kleče modelována téměř výhradně právě na těchto sukcesních plochách. Definice jednotlivých procesů vychází z terénní zkušenosti s daným ekosystémem a studie biologie kleče jak v terénu tak z literárních zdrojů (ŠTURSA 1966). Generativní a vegetativní šíření Generativní rozmnožování je modelováno jako šíření propagulí (semen nebo semenáčků) z vybraných buněk keře v počtu lineárně závislém na velikosti keře. Vzdálenost šíření propagulí je generována s pravděpodobností klesající exponenciálně právě se vzdáleností od keře a je určena průměrnou vzdáleností šíření. Uchycení semenáčků probíhá s výrazně rozdílnou pravděpodobností v sukcesních plochách a v travinné vegetaci. Jedna buňka rastru může obsahovat jen jeden semenáček. Propagule rozšířené do buněk již obsazených klečí jsou ztraceny. 443

Vegetativní šíření je modelováno jako vytvoření nových míst zakořenění (středů) uvnitř plochy obsazené jedincem v určité vzdálenosti od mateřského středu. Vybraná část mateřského keře přilehlá novému středu je zabrána a definována jako nový vegetativně vzniklý jedinec rameta (obr. 3.). Nově vzniklá rameta přejímá všechny parametry mateřské rostliny vyjma stáří a plně konkuruje jak s mateřskou rostlinou tak s ostatními rametami vzniklými ze stejné mateřské rostliny. Ramety vytvářejí jen určitý počet keřů daný pravděpodobností vegetativního růstu pro celou populaci a jen keře, které přesáhnou stanovenou velikostní hranici. Vzdálenosti nových středů jsou generovány z Gamma rozdělení na základě průměrné hodnoty vzdálenosti a její variance. Počty ramet na keř pak z Poissonova rozdělení podle průměrné hodnoty. Obr. 3. Schéma procesu klonálního růstu kleče. Místo sekundárního zakořenění (černě) je generová no pod náhodným úhlem α a ve vzdálenosti z Gamma rozdělení charakterizovaného průměrnou hodnotou a variancí. Velikost nové ramety je určena úhlem větvení β a vzdáleností nového středu od místa zakořenění mateřské rostliny. Fig. 3. Diagram describing clonal growth. Place of rooting (black) of new ramet (dark grey) are generated on the basis of randomly selected angle α and distance taken from gamma distribution. The size of new ramet is based on branching angle β and distance between new centre and place of rooting of mother shrub. Horizontální a výškový růst Plošné rozrůstání rostliny je modelováno jako šíření jedince do dalších buněk rastru a to jednotlivě ze všech okrajových buněk reprezentujících keř. K šíření z jedné buňky dochází v případě, že v ní akumulovaná urostlá vzdálenost přesáhne velikost buňky rastru (25 cm). Maximální růstová rychlost je omezena pouze kompeticí s ostatními jedinci či rametami (viz dále). Imitace kruhového růstu na čtvercovém rastru je dosažena pomocí ad hoc pravidla, které potlačuje růst na ostrých hranách. Výškový růst je na rozdíl od horizontálního modelován jednotně pro celého jedince a je ovlivněn kompeticí a druhově specifickou maximální výškou, ke které se v průběhu růstu limitně blíží. Klimatické vlivy na růst jedinců nejsou v modelu zahrnuty. Mortalita Mortalita má v tomto modelu tři složky, které mohou působit společně: i) stochastickou, určenou pravděpodobností odumření jedince v každém roce. Nezávisí na věku ani velikosti a nemění se v průběhu času. ii) Odumírání v důsledku kompetičního tlaku, které je závislé na poměru vlastní kompetiční síly k celkové kompetiční síle působené ostatními jedinci. Pro odumření jedince je nutné opakované (po dobu 5ti následujících let) dosažení limitních hodnot poměru vlastní a působené kompetiční síly. Tato složka mortality se týká především semenáčků a mladých jedinců a iii) odmírání v důsledku stáří kdy po 444

dosažení daného maximálního věku dochází k exponenciálnímu nárůstu pravděpodobnosti odumření s každým dalším přežitým rokem. Kompetice Model kompetice vychází z nového přístupu, který navrhli BERGER & HILDEBRANDT (2000) a označují ho jako field of neighbourhood (dále jen FON). Nový model je založen na zónách vlivu ( zone of influence, cf. např. CZÁRAN 1998) každého jedince, které vymezují dosah kompetičního působení jedince. Kompetiční síla uvnitř zóny je konstantní a velikost zón je určena velikostí jedince. Přístup FON navíc v těchto zónách definuje proměnlivou sílu kompetice klesající směrem od jedince podle dané funkce. Překryvem zón všech jedinců vytvoříme spojité pole kompetičního tlaku který působí v daném místě pole (obr. 4.). 8 6 4 2 0 Obr. 4. Spojité pole kompetičního tlaku vzniklého překryvem zón jednotlivých jedinců Fig. 4. Continuous competition field generated as a result of overlapping zones of influence of particular individuals Aplikace přístupu FON na náš rastrový model předpokládá nejvyšší kompetiční sílu působenou jedincem ve všech jím obsazených buňkách a její exponenciální pokles se vzrůstající vzdáleností od okrajových buněk. Kompetiční tlak je stanovován lokálně pro každou buňku obsazenou sledovaným jedincem. Jeho síla je definována jako podíl kompetiční síly působené tímto jedincem v dané buňce a kompetiční síly působené všemi ostatními jedinci, kteří do dané buňky zasahují svojí zónou vlivu. Kompetiční tlak působí jak lokálně na růst v jednotlivých okrajových buňkách, tak globálně jako suma tlaků ve všech buňkách jedince na jeho mortalitu (viz výše). Šíření travinné vegetace K šíření travinné vegetace na úkor klečových porostů dochází jen na sukcesních plochách. Tento proces je modelován jako náhlá změna sukcesní plochy na travinnou vegetaci a technicky má představovat 445

jen změněnou pravděpodobnost uchycení semenáčku na daném místě. Aktivace procesu je určena stářím sukcesní plochy. Parametrizace modelu Jako modelové území pro parametrizaci a vyhodnocení modelu byly vybrána lokalita na J a JJV svahu vrcholu Smogornia (1490,2 m n. m.) a přilehlém Čertově návrší v západních Krkonoších. Na těchto plochách předpokládáme dlouhodobý vývoj klečo travinné mozaiky s minimálním působením antropogenních vlivů ve srovnání s ostatními lokalitami vrcholových plató Krkonoš. Tato lokalita tak jako jedna z mála v celé oblasti Krkonoš odpovídá záměrům popsat přirozenou dynamiku sledované vegetace. K empirickému stanovení parametrů byla použita celá řada metod. Růstové parametry a věková struktura kleče byly zjišťovány pomocí dendrochronologických metod (WILD & al. 2003) a přímého měření délky letorostů (WILD & al. 2001). Produkce semen byla stanovena na základě dlouhodobého sledování trvalých ploch VÚLHM, VS Opočno (SOUČEK & al. 2001), jejich šíření pak na základě mapování výskytu semenáčku vzhledem k nejbližším keřům. Podíl vegetativního šíření byl odvozen z isozymové identifikace klonů a počty ramet a velikost jedinců, které je vytvářejí, na základě detailního mapování jednotlivých keřů (WILD & al. 2001 a WILD & al. 2002). Prostorové pattern mozaiky pro účely vyhodnocení modelu (porovnání s modelovaným pattern) bylo odvozeno z leteckých snímků. Naopak některé parametry jako například stáří sukcesních ploch a intenzitu kompetice nebylo možné empiricky stanovit a musí být odvozeny na základě testování jejich vlivu na chování modelu. Celkový přehled parametrů použitých v modelu se standardními hodnotami podává tab. 1. PŘEDBĚŽNÉ VÝSLEDKY A DISKUSE V úvodní studii chování modelu jsme se zaměřili na posouzení vlivu jen některých vybraných parametrů (vegetativní versus generativní šíření, stáří sukcesních ploch a intenzita kompetice) na plošné zastoupení kleče, sukcesních ploch a travinné vegetace v mozaice. Vybrané parametry byly testovány v páru, kdy každá simulace představuje unikátní kombinaci hodnot vybraných parametrů, zatímco hodnoty ostatních parametrů zůstávají v průběhu všech opakování neměnné (cf. tab. 1.). Tento třírozměrný přístup (dva parametry a jedna charakteristika výsledné simulace, např. plocha travinné vegetace) umožňuje lepší vizualizaci chování modelu (viz obr. 5., 6., 7. a 9.), které je obecně definováno mnohorozměrným polem všech vstupních parametrů a rozsahu hodnot, kterých mohou nabývat. Vliv vegetativního šíření byl studován v rozsahu 10 100 % klonálně se šířících jedinců v celé populaci. Vliv generativní obnovy v rozsahu hodnot 0,03 0,6 vytvořeného semenáčku na metr čtvereční plochy keře v jednom roce. Výsledky simulací naznačují, že nezávisle na podílu vegetativního a generativního šíření model predikuje stabilní existenci významné plochy travinné vegetace v rozsahu od 4,8 do 37,5 % plochy (obr. 5.) s průměrnou hodnotou 13,5 % ± 4,00 a stejně tak klečových porostů v rozsahu 28,9 59,00 % plochy s průměrnou hodnotou 50,23 % ± 4,32. Otevřené plochy mezi klečí, na kterých se společně s travinnou vegetací podílejí i sukcesní plochy po jejím odumření, fluktuují kolem průměrné hodnoty 49,77 % ± 4,32 plochy. Výjimku tvoří kombinace limitně nízkých hodnot obou parametrů, které reprezentují velmi nízký reprodukční potenciál kleče. V těchto ojedinělých případech model predikuje vymizení klečových porostů (obr. 5.). Stáří sukcesních ploch v modelu reprezentuje dobu, po kterou jsou plochy vhodné pro uchycení semenáčků. Vliv tohoto parametru v rozsahu (10 200 let) byl modelován v kombinaci s intenzitou generativní obnovy (0.05 0.5). Výsledky ukazují minimální vliv intenzity generativní obnovy na predikci plochy travinné vegetace, jejíž přežívání je prakticky výhradně limitováno stářím sukcesních ploch (obr. 6.). 446

Tab. 1. Přehled parametrů použitých v modelu. Overview of standard parameters of the model. Parametr Standardní Jednotky Popis hodnota Parameter Standard value Units Description init_seed 100 počet počet propagulí náhodně rozšířených v prvním kroku simulace g_rate 0,025 m maximální potenciální horizontální i vertikální přírůst v jednom roce giv_mort 0,001 % stochastická složka mortality; neměnná v čase start_die 200 rok počátek odumírání jedince v důsledku stáří start_fert 30 rok počátek produkce propagulí jedincem max_suc_age 80 rok maximální stáří sukcesní plochy kdy je ještě vhodná pro uchycení propagulí min_suc_age 20 rok minimální stáří sukcesní plochy kdy je vhodná pro uchycení propagulí seed_dist 1,5 m průměrná vzdálenost šíření propagulí min_g_rate 0,1 - limitní poměr vlastní kompetiční síli k celkové kompet. síle působící na jedince estab_suc 0,05 % pravděpodbnost uchycení propagule na sukcesní ploše estab_out 0,001 % pravděpodobnost uchycení propagule v travinné vegetaci seed_produc 0,2 - parametr určující produkci propagulí v lineární závislosti na ploše jedince rad_to_clona l 2 m minimální poloměr jedince pro počátek vytváření ramet (sekundární zakořeňování) ramet_prob 0,2 % pravděpodobnost, že jedinec který dosáhl rad_to_clonal, vytvoří ramety ramet_num 2,5 počet průměrný počet ramet na jedince ramet_dist 2,6 m průměrná vzdálenost zakořenění ramety od středu mateřského jedince comp_streng 1 - kompetiční síla jedince comp_inten 0,5 - intenzita kompetice; při comp_inten = 1 a comp_streng = 1 je dosah přibližně roven výšce max_height 2,5 m maximální výška které může jedinec dorůst branch_ang 35 stupně průměrný úhel větvení, použitý pro výběr velikosti ramet a horizontální růst ram_height 1 m výška nově vytvořené ramety Pokud však sledujeme jen podíl otevřených ploch tvořených kombinací travinné vegetace a sukcesních ploch, predikuje model velmi stabilní podíl těchto dvou typů opět v celém rozsahu měněných parametrů (obr. 7.). Se zvyšujícími hodnotami stáří sukcesních ploch v nich pak tyto v závislosti na dalších parametrech postupně převládají. Výsledky dosud provedených simulací tedy naznačují možnost existence mozaiky klečo travinné vegetace ve velkém rozsahu vstupních parametrů. Pro udržení mozaiky není třeba zavádět další faktory limitující růst fyziognomicky dominující kleče, jako např. disturbance způsobené gradací hmyzu, které v přirozených prostředích mohou působit (cf. KYNCL & WILD 2004). Jako dostatečný limitující faktor působící v modelu na redukci klečových porostů se jeví vnitrodruhová kompetice. Rozdílná intenzita kompetice je modelována jako rozdílný dosah zóny vlivu každého jedince (viz kap. 2.2). Dosah se mění 447

Obr. 5. Podíl plochy travinné vege tace v závislosti na vegetativ ním a generativním šíření. Fig. 5. Percentage of grassland area in relation to vegetative and generative regeneration. Obr. 6. Podíl plochy travinné vege tace v závislosti na stáří sukcesních ploch a genera tivním šíření. Fig. 6. Percentage of grassland area in relation to age of gaps and generative regeneration. 448

Obr. 7. Podíl otevřené plochy v mozaice klečo travinné vegetace v závislosti na stáří sukcesních ploch a generativním šíření. Fig. 7. Percentage of openings within shrubs in relation to age of gaps and generative regeneration. Obr. 8. Podíl otevřené plochy v mozaice klečo travinné vegetace v závislosti na stáří sukcesních ploch a intenzitě kompetice. Fig. 8. Percentage of openings within shrubs in relation to age of gaps and competition intesity. 449

lineárně s hodnotou parametru a při intenzitě kompetice 1 je roven přibližně výšce jedince. Obr. 8. ukazuje téměř lineární nárůst plochy obsazené travinnou vegetací s narůstající intenzitou kompetice a analogický pokles pokryvnosti kleče. Stejně tak vliv stáří sukcesní plochy na podíl otevřené plochy v mozaice je prakticky anulován vlivem kompetice (obr. 9.). Podíl otevřené plochy v mozaice pak opět stoupá se stoupající intenzitou kompetice v celém rozsahu parametru stáří sukcesní plochy. Pro obecné závěry o dynamice klečo travinné mozaiky na základě počítačových simulací však bude nutné prozkoumat senzitivitu modelu vůči všem parametrům a zohlednit způsob převedení dílčích reálných procesů do prostředí modelu. Prezentované výsledky by měly sloužit jako demonstrace přístupu studia dynamiky klečo travinné mozaiky pomocí simulačního modelu a možnosti jejich interpretace. Přesto naznačují významné závěry pro podmínky koexistence klečo travinné mozaiky. Obr. 9. Vztah mezi plochou pokrytou travinnou vegetací a intenzitou kompetice. Fig. 9. Relation between area covered by grassland and competition intesity. ZÁVĚR 1) Podařilo se vytvořit funkční model, který v základních rysech odpovídá reálným podmínkám. 2) Model predikuje dlouhodobě stabilní koexistenci klečo travinné mozaiky, a to i bez přítomnosti disturbancí limitujících růst kleče. LITERATURA BERGER U. & HILDEBRANDT H. 2000: A new approach to spatially explicit modelling of forest dynamics: spacing, ageing and neighbourhood competition of mangrove trees. Ecological Modelling 132: 287 302. CZÁRAN T. 1998: Spatiotemporal models of population and community dynamics. Chapman & Hall, London, p. 284. GIBSON D. J. 2002: Methods in comparative plant population ecology. Oxford University Press, Oxford. 450

GRIMM V., FRANK K., JELTSCH F., BRANDL R., UCHMANSKI J. & WISSEL C. 1996: Pattern oriented modelling in population ecology. Science of the Total Environment 183: 151 166. KYNCL & ŠTURSA J. 1995: Krummholz in Arctic Alpine tundra. In. SOUKUPOVÁ, L., KOCIÁNOVÁ, M., JENÍK, J. & SEKYRA (eds.), Arctic Alpine Tundra in the Krkonoše, The Sudetes. Opera Corcontica, 32: 72 77. KYNCL T. et WILD J. 2004 Použití letokruhové analýzy pro datování velkoplošného odumírání kleče v Krkonoších. Opera Corcontica, 41: LEPŠ J. 1990: Can underlying mechanisms be deduced from observed patterns? In: KRAHULEC F., AGNEW A. D. Q. S. & WILLEMS H. J. (eds.), Spatial processes in plant communities, p. 1 11, Academia. Praha. LOKVENC T. 1995: Analýza antropogenně podmíněných změn porostů dřevin klečového stupně v Krkonoších. Opera Corcontica, 32: 99 114. LOKVENC T. 2001: Historie kosodřeviny v Krkonoších (Pinus mugo TURRA ssp. pumilio FRANCO). Opera Corcontica, 38: 21 42. LOKVENC T., MINX A., NEHYBA M. & STEJSKAL O. 1994: Rekonstrukce porostů kleče horské (Pinus mugo Turra) v Krkonoších. Opera Corcontica, 31: 71 92. MOLONEY K. A. 1993: Determining process through pattern: reality or fantasy? In. LEVIN S. A., POWELL T. M., et STEELE J. H. [eds.], Lecture notes in biomathematics. Vol. 96. Springer Verlag, p. 61 96. SOUČEK J., LOKVENC T., VACEK S. & ŠTURSA J. 2001: Site and stand conditions of dwarf pine stands. Opera Corcontica, 38: 43 61. SOUKUPOVÁ L., KOCIÁNOVÁ M., JENÍK J. & SEKYRA J. (eds.) 1995: Arkto alpinská tundra v Krkonoších (Vysoké Sudety). Opera Corcontica, 32: 13 19. SOUKUPOVÁ L., FRANTÍK T. & JENÍK J. 2001a: Grassland versus krummholz in arcti alpine tundra of the Giant Mts. Opera Corcontica, 38: 61 74. SOUKUPOVÁ L., JENÍK J. & FRANTÍK T. 2001: Edge effect of krummholz in Giant Mts. tundra, the Sudetes. Opera Corcontica, 38: 75 85. ŠTURSA J. 1966: Pinus mugo ssp. pumilio. (Haenke) Franco ve východních Krkonoších. Opera Corcontica, 3: 31 76. WILD J. & KYNCL T. 2003: Dynamika klečových porostů parametry prostorového modelu. In: Ms. Komplexní analýza dlouhodobých změn krkonošské tundry. (Průběžná zpráva projektu VaV610/ 3/00 za rok 2003; depon. in: Správa KRNAP). WILD J. & WILDOVÁ R. 2001: Dynamika klečových porostů parametry prostorového modelu. In: Ms. Komplexní analýza dlouhodobých změn krkonošské tundry. (Průběžná zpráva projektu VaV610/ 3/00 za rok 2001; depon. in: Správa KRNAP). WILD J. & WILDOVÁ R. 2002: Interactions between dwarf pine shrubs and grassland vegetation under different management. Opera Corcontica, 39: 17 33. WILD J. & WILDOVÁ R. 2002a: Dynamika klečových porostů parametry prostorového modelu. In: Ms. Komplexní analýza dlouhodobých změn krkonošské tundry. (Průběžná zpráva projektu VaV610/ 3/00 za rok 2002; depon. in: Správa KRNAP). 451