Odezvy sazenic buku lesního na stres suchem sledované pomocí fyziologických a optických indikátorů.

• Název práce v češtině: Odezvy sazenic buku lesního na stres suchem sledované pomocí fyziologických a optických indikátorů.
• Název v anglickém jazyce: Drought stress response of European beech seedlings monitored using physiological and optical indicators.
• Klíčová slova: buk lesní (Fagus sylvatica L.); fluorescence chlorofylu; fotosyntéza; klimatická změna; nespecifické indikátory stresu; obsah chlorofylu; optické vlastnosti; specifická listová plocha; stres suchem; vegetační indexy
• Klíčová slova anglicky: European beech (Fagus sylvatica L.); chlorophyll content; chlorophyll fluorescence; climate change; drought stress; nonspecific stress indicators; optical properties; photosynthesis; specific leaf area; vegetation indices
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 03.12.2020
• Datum zadání: 04.01.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 04.01.2021
• Datum odevzdání elektronické podoby: 11.12.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 26.01.2024
• Oponenti: doc. Ing. Roman Gebauer, Ph.D.
• Konzultanti: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.

Seznam odborné literatury

Ammer, C., Kölling, C., 2008. Converting Norway spruce stands with beech - A review of arguments and techniques. Austrian Journal of Forest Science 125, 3–26.
Aranda, I., Sánchez-Gómez, D., de Miguel, M., Mancha, J.A., Guevara, M.A., Cadahía, E., Fernández de Simón, M.B., 2017. Fagus sylvatica L. provenances maintain different leaf metabolic profiles and functional response. Acta Oecologica 82, 1–9. https://doi.org/10.1016/j.actao.2017.05.003
Burkhardt, J., Pariyar, S., 2016. How does the VPD response of isohydric and anisohydric plants depend on leaf surface particles? Plant Biol J 18, 91–100. https://doi.org/10.1111/plb.12402
Cocozza, C., de Miguel, M., Pšidová, E., Ditmarová, L., Marino, S., Maiuro, L., Alvino, A., Czajkowski, T., Bolte, A., Tognetti, R., 2016. Variation in Ecophysiological Traits and Drought Tolerance of Beech (Fagus sylvatica L.) Seedlings from Different Populations. Front. Plant Sci. 7. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00886
European Environment Agency, 2017. Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2016: an indicator based report. (No. 1/2017). Publications Office, LU.
García-Plazaola, J.I., Becerril, J.M., n.d. Effects of drought on photoprotective mechanisms in European beech (Fagus sylvatica L.) seedlings from different provenances 6.
Hájíčková, M., 2019. Fyziologické, anatomické a morfologické reakce sazenic buku lesního a smrku ztepilého na stres suchem a následnou závlahu (dizertační práce). Mendelova Univerzita v Brně, Brno.
Löf, M., Bergquist, J., Brunet, J., Karlsson, M., Welander, N.T., 2010. Conversion of Norway spruce stands to broadleaved woodland-regeneration systems, fencing and performance of planted seedlings. Ecological Bulettins 165–174.
Nalevanková, P., Ježík, M., Sitková, Z., Vido, J., Leštianska, A., Střelcová, K., 2018. Drought and irrigation affect transpiration rate and morning tree water status of a mature European beech ( Fagus sylvatica L.) forest in Central Europe: Ecophysiology of European beech exposed to drought. Ecohydrology 11, e1958. https://doi.org/10.1002/eco.1958
Nestola, E., 2018. Are optical indices good proxies of seasonal changes in carbon fluxes and stress-related physiological status in a beech forest? Science of the Total Environment 12.
Rose, L., Leuschner, C., Köckemann, B., Buschmann, H., 2009. Are marginal beech (Fagus sylvatica L.) provenances a source for drought tolerant ecotypes? Eur J Forest Res 128, 335–343. https://doi.org/10.1007/s10342-009-0268-4
Stojnić, S., Suchocka, M., Benito-Garzón, M., Torres-Ruiz, J.M., Cochard, H., Bolte, A., Cocozza, C., Cvjetković, B., de Luis, M., Martinez-Vilalta, J., Ræbild, A., Tognetti, R., Delzon, S., 2018. Variation in xylem vulnerability to embolism in European beech from geographically marginal populations. Tree Physiology 38, 173–185. https://doi.org/10.1093/treephys/tpx128

Předběžná náplň práce

V kontextu současně probíhající klimatické změny můžeme očekávat i ve střední Evropě častěji se vyskytující pokles půdní vlhkosti zejména v letním období (European Environment Agency, 2017) mapa 4.14). Nedostatek vody v půdě je jedním z hlavních limitujících faktorů pro růst a vývoj lesních dřevin, a proto častější sucha mohou mít negativní následky na jejich fyziologický stav.
Buk lesní je díky svým vlastnostem často používanou dřevinou při přeměnách jehličnatých (zejména smrkových) monokultur (např. Ammer and Kölling, 2008; Löf et al., 2010). Buk je řazen k rostlinám s anizohidrickou strategií, což znamená toleranci vyšší fluktuace vodního potenciálu v xylému (Burkhardt and Pariyar, 2016). Jarní i letní sucho u sazenic buku v experimentálních systémech ovlivňuje jak fyziologické (rychlost fotosyntézy a transpirace, vodivost průduchů a vodní potenciál letorostů), anatomické i morfologické parametry, přičemž jarní sucho má větší vliv a zpomaluje následnou regeneraci (Hájíčková, 2019).
Fyziologický stav rostlin je možno monitorovat jednak přímo měřením fyziologických projevů např. gazometrické měření výměny plynů, obsah fotosyntetických a ochranných pigmentů v listech, vodní potenciál v xylému, avšak některé metody měření jsou destruktivní. Optické vlastnosti listoví (reflektance, transmitance, absorpce) nepřímo podávají informaci o jeho biofyzikálních parametrech. Na dospělém porostu buku bylo prokázáno, že na úrovni porostu mohou vegetační indexy odvozené z reflektance vypovídat o sezónním průběhu čisté ekosystémové výměny (Nestola, 2018).
Cílem diplomové práce bude vyhodnotit potenciál optických indikátorů (optické vlastnosti a vegetační indexy z nich odvozené) pro nepřímé sledování fyziologických reakcí sazenic buku lesního na nedostatek vody v substrátu. Dílčí problematika fyziologických reakcí na sucho bude řešena na nádobovém experimentu s kapkovou závlahou. Dílčí problematika vztahu optických vlastností listu a jeho fyziologických a anatomických vlastností bude řešena a) na sazenicích z nádobového experimentu, b) na sazenicích stejného původu vysazených na lesní stanoviště, c) na semenáčích buku lesního z přirozeného zmlazení mateřského bukového porostu na experimentálním stanovišti ÚVGZ Štítná nad Vláří.

Metodika
· Přímé indikátory fyziologického stavu:
a) Fyziologické: gazometrické parametry (rychlost asimilace, rychlost transpirace, vodivost průduchů měřené IR analyzátorem LiCor), fluorescenční parametry (OJIP test; fluorescenční parametry příručními fluorimetry FluorPen a MultispeQ), vodní potenciál (měření Scholanderovou bombou)
b) Biochemické: obsah fotosyntetických pigmentů, relativní obsah vody v listech
c) Anatomické: SLA, tloušťka listu a jednotlivých pletiv
· Optické indikátory: reflektance (případně transmittance) listoví měřená kontaktní sondou (případně integrační sférou připojenou ke spektroradiometru ASD fieldspec.