Smrk (Picea abies) a horské lesy ČR

Karel Matějka

Horské lesní ekosystémy v horských oblastech střední Evropy prošly během posledních desetiletí překotným vývojem. Po období totálního rozvratu některých lesních ekosystémů v důsledku imisně - ekologické situace ve druhé polovině dvacátého století (první velkoplošný rozpad smrkových lesů byl zaznamenán v Krušných horách, následovaly Jizerské hory a Krkonoše), probíhá v současnosti regenerace těchto lesů. Další disturbance smrkových lesů probíhají v souvislosti s gradací podkorního hmyzu a s výskytem bořivých větrů (například Šumava). Při pěstování je využívána umělá i přirozená obnova lesa. Tato regenerace je výrazně ovlivňována změněnými ekologickými podmínkami (klimatické změny, vyšší depozice dusíku). Zásadní otázkou pro další vývoj lesních ekosystémů je jejich budoucí stabilita, které je mimo jiné zásadně ovlivněna volbou způsobu obnovy lesa (umělá nebo přirozená obnova).

Již dlouhou dobu existuje a je používána typizace forem (fenotypů) dospělých jedinců smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karst.), která vychází především ze vzhledu korun a z větvení. Rovněž byla věnována pozornost změně větvení a růstu sekundární, případně terciární struktury koruny v závislosti na regeneraci jedince po výrazném (imisním) stresu. Nicméně dosud nejsou známy postupy, jak typizovat mladé jedince smrku a to až po růstový stupeň tyčkoviny, případně tyčoviny. Lze předpokládat, že různé morfologické a anatomické vlastnosti P. abies se v průběhu ontogeneze vyvíjejí podobně, jako je tomu u jiných druhů smrku, například u P. rubens, kde byla popsána i změna průřezu jehlicí u různě starých jedinců. V současnosti se výzkum variability populací (nejen u smrku) přesouvá k šetření genetické proměnlivosti, přesto je znalost proměnlivosti fenotypové významná a to zvláště pro své praktické aplikace v oblasti pěstování lesů. Tento význam může být podtržen například ověřením vztahu mezi rychlostí růstu jedince a některými jeho kvantitativními fenotypovými charakteristikami.

Lze totiž předpokládat, že různé fenotypy se budou lišit i v růstových parametrech, čímž mohou tvořit odlišné funkční součásti budoucího porostu. Přesněji řečeno, různí jedinci mohou mít různou polohu v rámci spektra r - K strategií růstu. Rovněž je diskutabilní zařazení druhu na škále slunných a stinných dřevin. Začalo se tedy diskutovat o jedincích smrku s různou strategií růstu: jedinci s "ruderální" strategií (r-stratégové), kteří dokáží díky rychlému růstu rychle zaplnit porostní prostor, a naopak jedinci s "klimaxovou" strategií (K-stratégové) rostou pomalu, ale vytváření stabilní kostru porostu, která vykazuje zvýšenou odolnost vůči (zvláště mechanickým) disturbancím. Různé zastoupení stromů s odlišnou strategii růstu bylo zjištěno také při porovnání růstu populací z přirozené obnovy a z umělé obnovy. Z hlediska dlouhodobé dynamiky porostu se v tomto případě jedná o různou selekci (r- nebo K-selekci) a to podle přítomnosti, respektive nepřítomnosti disturbančních faktorů. Vzhledem k tomu, že frekvence disturbancí (například výskyt bořivých větrů) vzrůstá s nadmořskou výškou, lze očekávat, že ve vyšších nadmořských výškách (8., případně i 7. lesní vegetační stupeň - LVS) by mělo být v populaci širší spektrum jedinců podle jejich růstové strategie, ve srovnání s nižšími polohami, kde disturbance nejsou tak časté a k dlouhodobé dynamice porostů dochází zpravidla podle takzvaného malého vývojového cyklu (angl. gap model).

Genetickou strukturu populací smrku, stejně jako jiných dřevin, je možno hodnotit na základě výsledků isoenzymových analýz. Bylo prokázáno, že genetickou diversitu a heterozygotnost populace / porostu je možno ovlivnit výchovnými zásahy (Ivanek et Matějka 2016) obdobně jako je tomu v semenném sadu borovice lesní (Ivanek et al. 2013). Takové zásahy, zvláště pokud budou vedeny schématicky nebo budou zaměřeny na odstranění některých fenotypů (včetně výběru jedinců s takzvaně nevyhovujícími zdravodními a růstovými vlastnostmi), mohou vést ke zúžení genetické diversity, tedy i ke snížení stability porostu. Naproti tomu přirozený výběr může v některých lokalitách vést jak ke zúžení variability jedinců (příklad lokality Eustaška v Jeseníkách), tak na druhou stranu může selekce působit neutrálně, což bylo pozorováno na Šumavě, kde následná generace smrku po rozpadu mateřského stromového patra si uchovala extrémně širokou fenotypovou variabilitu. Podrobněji viz výsledky následujícího projektu.

Projekt NAZV QI112A170

Účelem projektu NAZV "Možnosti cíleného pěstování a využití geneticky hodnotných částí populací sadebního materiálu smrku ztepilého s klimaxovou strategií růstu pro horské oblasti" (QI112A170) je vypracování postupů pro pěstování sadebního materiálu, který bude sloužit k zajištění požadovaných funkcí lesa v horských polohách. Důraz bude kladen na pěstování sadebního materiálu s K-strategií růstu, tedy jedinců, kteří mohou v počátečních fázích vývoje růst relativně pomalu, přičemž však v pozdější době tvoří stabilní kostru porostů, mohou se dožívat vyššího věku a mohou být odolní vůdči nepříznivým vlivům - různým stresovým faktorům. Projekt je řešen ve spolupráci s Výzkumným ústavem lesního hospodářství a myslivosti, Výzkumnou stanicí Opočno od roku 2011.

Na pracovišti IDS byla zaměřena pozornost na hodnocení zmlazení P. abies v terénu. Pozornost byla věnována polohám 8. lesního vegetačního stupně, kde má smrk těžiště svého přirozeného výskytu a současně se tam soustředí většina problémů smrkových ekosystémů souvisejících s jejich stabilitou, což je dáno extremitou tamních podmínek prostředí. Práce probíhaly ve třech významných horských regionech ČR - v Krkonoších (2011), v Krušných horách (2012) a v Jeseníkách (2013). Mimo sledování vlastní obnovy smrkových porostů a růstu těchto mladých populací smrku, byla pozornost věnována jednotnému vymezení smrkového lesního vegetačního stupně (8. LVS) na podkladě matematického modelování. Toto modelování je založeno na podrobné analýze klimatologických dat, jejíž výsledky jsou presentovány samostatně (viz kapitola Klima).

Výsledky projektu NAZV QI112A170

Matějka K. (2011): Zpráva spoluřešitele projektu QI112A170 za rok 2011. Možnosti cíleného pěstování a využití geneticky hodnotných částí populací sadebního materiálu smrku ztepilého s klimaxovou strategií růstu pro horské oblasti. [The associate's final report on the project QI112A170, year 2011. Options for cultivation and use of genetically valuable part of the Norway spruce population with the climax growth strategy for mountain areas] 23p.
Matějka K. (2012): Zpráva spoluřešitele projektu QI112A170 za rok 2012. Možnosti cíleného pěstování a využití geneticky hodnotných částí populací sadebního materiálu smrku ztepilého s klimaxovou strategií růstu pro horské oblasti. [The associate's final report on the project QI112A170, year 2012. Options for cultivation and use of genetically valuable part of the Norway spruce population with the climax growth strategy for mountain areas] 16p.
Matějka K. (2013): Zpráva spoluřešitele projektu QI112A170 za rok 2013. Možnosti cíleného pěstování a využití geneticky hodnotných částí populací sadebního materiálu smrku ztepilého s klimaxovou strategií růstu pro horské oblasti. [The associate's final report on the project QI112A170, year 2013. Options for cultivation and use of genetically valuable part of the Norway spruce population with the climax growth strategy for mountain areas] 14p.
Matějka K. (2014): Zpráva spoluřešitele projektu QI112A170 za rok 2014. Možnosti cíleného pěstování a využití geneticky hodnotných částí populací sadebního materiálu smrku ztepilého s klimaxovou strategií růstu pro horské oblasti. [The associate's final report on the project QI112A170, year 2014. Options for cultivation and use of genetically valuable part of the Norway spruce population with the climax growth strategy for mountain areas] 22p.
 
Matějka K. (2012): Klimatické gradienty a modelování lesních vegetačních stupňů v ČR. [Climate gradients and modelling of the forest altitudinal zones in the Czech Republic] 20p.
Viz též Prezentace
Matějka K. (2014): Lesní vegetační stupně s převahou smrku v ČR. [Forest altitudinal zones with dominant Norway spruce in the Czech Republic] 18p.
Viz též Prezentace
 
Matějka K., Leugner J. (2013): Growth of Norway spruce (Picea abies [L.] Karsten) from artificial and natural regeneration in the Krkonoše Mts. and air temperature variability. - Journal of Forest Science, 59: 150-158.
Matějka K., Leugner J., Krpeš V. (2014): Phenotype features in juvenile populations of Picea abies and their growth. - Journal of Forest Science, 60: 96-108.
 

© Karel Matějka - IDS (2014)