Funkční znaky listoví jedle bělokoré jako nástroj pro hodnocení fyziologického stavu mlazin v závislosti na mikroklimatu stanoviště v lesním prostředí

• Název práce v češtině: Funkční znaky listoví jedle bělokoré jako nástroj pro hodnocení fyziologického stavu mlazin v závislosti na mikroklimatu stanoviště v lesním prostředí
• Název v anglickém jazyce: Functional leaf traits of fir needles as a tool for evaluating the physiological state of fir coppices depending on the microclimate of the habitat in the forest environment
• Klíčová slova: klimatická změna, obnova lesa, výsadba dřevin, jedle bělokorá, Abies Alba, funkční znaky listoví, anatomická stavba jehlic, prolin, optické vlastnosti listoví, odrazivost, ekologická řada a edafická kategorie lesních ekosystémů
• Klíčová slova anglicky: climate change, forest restoration, tree planting, white fir, Abies Alba, functional characteristics of foliage, anatomical structure of needles, proline, optical properties of foliage, reflectance, ecological series and edaphic category of forest ecosystems
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 12.01.2024
• Datum zadání: 25.01.2024
• Datum potvrzení stud. oddělením: 29.01.2024
• Konzultanti: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Předměty, pokud je to možné:
MB130P09 Plant Ecophysiology,
MB130P90 Ekofyziologie rostlin a ekosystémy,
MB130P23 Rostliny a stres,
MB130P01 Metody analýzy obrazu a stereologie pro biology

Seznam odborné literatury

Cavender-Bares J, Meireles J, Couture J, Kaproth M, Kingdon C, Singh A, Serbin S, Center A, Zuniga E, Pilz G, et al. 2016. Associations of Leaf Spectra with Genetic and Phylogenetic Variation in Oaks: Prospects for Remote Detection of Biodiversity. Remote Sensing8: 221.
Cherif E, Feilhauer H, Berger K, Dao PD, Ewald M, Hank TB, He Y, Kovach KR, Lu B, Townsend PA, et al. 2023. From spectra to plant functional traits: Transferable multi-trait models from heterogeneous and sparse data. Remote Sensing of Environment292: 113580.
Hejtmánek J, Stejskal J, Čepl J, Lhotáková Z, Korecký J, Krejzková A, Dvořák J, Gezan SA. 2022. Revealing the Complex Relationship Among Hyperspectral Reflectance, Photosynthetic Pigments, and Growth in Norway Spruce Ecotypes. Frontiers in Plant Science13: 721064.
Lhotáková Z, Albrechtová J, Malenovský Z, Rock BN, Polák T, Cudlín P. 2007. Does the azimuth orientation of Norway spruce (Picea abies/L./Karst.) branches within sunlit crown part influence the heterogeneity of biochemical, structural and spectral characteristics of needles? Environmental and Experimental Botany59: 283–292.
Lhotáková Z, Brodský L, Kupková L, Kopačková V, Potůčková M, Mišurec J, Klement A, Kovářová M, Albrechtová J. 2013. Detection of multiple stresses in Scots pine growing at post-mining sites using visible to near-infrared spectroscopy. Environmental Science: Processes & Impacts15: 2004–2015.
Lhotáková Z, Kopačková-Strnadová V, Oulehle F, Homolová L, Neuwirthová E, Švik M, Janoutová R, Albrechtová J. 2021. Foliage Biophysical Trait Prediction from Laboratory Spectra in Norway Spruce Is More Affected by Needle Age Than by Site Soil Conditions. Remote Sensing13: 391.
Mišurec J, Kopačková V, Lhotáková Z, Campbell P, Albrechtová J. 2016. Detection of Spatio-Temporal Changes of Norway Spruce Forest Stands in Ore Mountains Using Landsat Time Series and Airborne Hyperspectral Imagery. Remote Sensing8: 92.
Niinemets Ülo. 2007. Photosynthesis and resource distribution through plant canopies. Plant, Cell & Environment30: 1052–1071.
Ustin SL, Gitelson AA, Jacquemoud S, Schaepman M, Asner GP, Gamon JA, Zarco-Tejada P. 2009. Retrieval of foliar information about plant pigment systems from high resolution spectroscopy. Remote Sensing of Environment113: S67–S77.
Ustin S, Jacquemoud S.2020. How the Optical Properties of Leaves Modify the Absorption and Scattering of Energy and Enhance Leaf Functionality. In: 349–384.

Zdroje k lesnické typologii:
https://www.mezistromy.cz/lesnik-a-jeho-cinnost/lesnicka-typologie/odborny
https://www.uhul.cz/nase-cinnost/lesnicka-typologie/
https://www.uhul.cz/portfolio/ke-stazeni/ - tabulka Přehled lesních typů a souborů lesních typů v ČR

Předběžná náplň práce

Jedle bělokorá je v současnosti vhodná kandidátní dřevina do smíšených lesních porostů za účelem zvýšení ekologické stability a odolnosti lesních porostů k projevům klimatické změny (KZ). Dopady konkrétních projevů KZ na fyziologický stav uměle obnovených porostů jedle lze tlumit nebo umocňovat mikroklimatem stanoviště, tedy typem tzv. obnovní seče. Hlavní typy obnovních sečí odpovídají gradientu ve světelném mikroklimatu: clonná seč (vysoká míra stínění dospělým porostem), kotlík a násek (střední míra stínění) a holá seč (mikroklimatický extrém vzniklý pokalamitní těžbou v důsledku velkoplošného rozvratu lesního ekosystému). Další mikroklimatický prvek stanoviště, který je nutno vzít v úvahu je ekologická řada a edafická kategorie (které diferencují lesní stanoviště na základě fyzikálních a chemických půdních vlastností a terénních vlastností).
Funkční znaky listoví jsou takové biochemické a strukturální parametry, které odpovídají na podmínky prostředí a zároveň jsou navázány na fyziologické procesy, případně jejich odpověď na stres. U listoví je např. o obsah fotosyntetických pigmentů, specifickou listovou plochu, obsah prolinu a další. Jako funkční znaky listoví lze zahrnout i anatomickou stavbu jehlic (např. poměr pletiv na řezu jehlicí (Lhotáková et al., 2007), která vypovídá o aklimaci fotosyntetického aparátu na světelné mikroklima (Niinemets, 2007) v závislosti na obnovní seči. Funkční znaky listoví mají potenciál pro hodnocení fyziologického stavu uměle obnovovaných porostů.
Optické vlastnosti listoví ve viditelném a blízkém infračerveném spektru (VIS, NIR) jsou závislé na jeho biofyzikálních vlastnostech a struktuře (Ustin et al., 2009; Ustin & Jacquemoud, 2020) a mohou sloužit pro modelování funkčních znaků listoví (Lhotáková et al., 2021; Cherif et al., 2023) a následně hodnocení fyziologického stavu (Lhotáková et al., 2013; Mišurec et al., 2016; Cavender-Bares et al., 2016) nebo adaptace na prostředí (Hejtmánek et al., 2022).
Cílem práce bude vyhodnotit citlivost funkčních znaků listoví jedlových mlazin k vybraným parametrům mikroklimatu stanoviště (edafické kategorie, světelné mikroklima dané typem obnovní seče). Jako funkční znaky listoví budou hodnoceny obsahy vybraných metabolitů (např. fotosyntetické pigmenty, prolin), dále strukturální a anatomické parametry (specifická listová plocha, poměry pletiv na řezu) a optické vlastnosti (reflektance a transmitance) jehlic měřené v integrační sféře.