ZNANSTVENA IZHODIŠČA
Podnebne spremembe vplivajo na biotsko pestrost in trajnost številnih ekosistemov. Gozdni ekosistemi so vedno pogosteje izpostavljeni suši ter visokim temperaturam, kar vpliva na pretok vode in ogljika v ekosistemu, zmanjša produktivnost in poveča dovzetnost za škodljivce in bolezni. Odziv gozdnih ekosistemov na stres je različen in lahko vključuje: (i) obstojnost sedanjih tipov gozdov, zahvaljujoč prilagoditvi na lokalne razmere in fenotipski plastičnosti populacij; (ii) lokalno (genetsko) prilagajanje, (iii) selitev in nadomestitev vrst; in (iv) smrtnost, izumrtje populacij z nizko ekološko plastičnostjo. Poleg tega stres zaradi suše vpliva na tla in povečuje heterotrofno dihanje tal, kar močno vpliva na globalno kroženje ogljika.
Drevesa potrebujejo učinkovit transport na velike razdalje, da dvignejo vodo iz tal do listov s hitrostjo, ki ustreza transpiraciji in posledično poganja vse funkcije delovanja rastlin, vključno s fotosintezo, rastjo in razmnoževanjem. Škoda na tem hidravličnem oskrbovalnem omrežju zaradi močnega vodnega stresa je bila opredeljena kot ključni mehanizem, ki vpliva na smrtnost dreves med sušo. Ugotovljeno je bilo, da je odpoved hidravlike glavni dejavnik smrti krošenj ali smrtnosti rastlin med sušnimi dogodki. Poleg tega na umrljivost dreves vplivajo tudi drugi dejavniki (izčrpavanje rezerv ogljikovih hidratov / C, stradalci in patogeni, toplotni učinki).
Bistveno je izboljšati natančnost napovedovanja odziva dreves na sušo, da bi razumeli odpornost gozdov v prihodnjih podnebnih režimih. Kljub nedavnemu napredku v našem razumevanju fizioloških mehanizmov, ki vodijo do odmiranja rastlin, nam še vedno primanjkuje zanesljivih kazalnikov tveganja umrljivosti, ki bi jih lahko uporabili na ravni posameznega drevesa.
CILJI RAZISKAVE
Cilji raziskave so sledeči:
(1) Poiskati dolgoročne podnebne in talne determinante umrljivosti dreves v submediteranskem območju z uporabo regionalnega ekološkega gradienta (intenzivnost suše).
(2) Določiti delovanje drevesa in drevesno-anatomske strukture, prizadete med postopkom odmiranja dreves zaradi ekstremne suše, da bi oblikovali celotno zaporedje drevesnih procesov in njihove medsebojne povezave, ki vodijo do odmiranja dreves.
(3) Oceniti učinke umrljivosti dreves na umrljivost zaradi ekosistemov kot sintezo znanja o tem, kako bo spreminjajoče se podnebje vplivalo na umrljivost drevesnih vrst v preiskovanem ekosistemu in na regionalni ravni.
VSEBINA IN PROGRAM DELA
Opis raziskovalnih ploskev
Za oceno zaporedja fizioloških procesov, ki so povezani z umrljivostjo dreves, njihovih medsebojnih povezav in prihodnjih posledic v teh ekosistemih, se bodo dela izvajala na dveh prostorskih nivojih v submediteranskih gozdovih ali gozdovih, ki jih pogosto prizadene suša: (1) regionalna raven in (2) raven posameznega drevesa.
Raziskave na regionalni ravni bodo potekale na širšem submediteranskem območju, ki obsega SV Hrvaško, JZ Slovenijo in SV Italijo. Raziskovanje na ravni posameznih dreves bo omejeno na ožje območje Podgorskega krasa v JZ Sloveniji (PK), kjer smo že izvedli več raziskav, ki so preučevale delovanje ekosistemov in dreves v sušnem kraškem okolju.
Zgodovinske človeške dejavnosti in naravne razmere so privedle do današnje raznolike pokrajine z zaporednimi stopnjami sukcesije, od travinja do sekundarnih hrastovih gozdov. Poudarek bo na puhastem hrastu (Quercus pubescens), črnem gabru (Ostrya carpinifolia) in malem jesenu (Fraxinus ornus) ob regionalnem ekološkem gradientu ter na puhastem hrastu (Quercus pubescens) pri raziskavah na ravni posameznih dreves.
ORGANIZACIJA PROJEKTA
Delovni sklopi projekta so sledeči:
- DS1: Vodenje projekta ter predstavitev rezultatov
- DS2: Stopnje umrljivosti dreves in osnovni dejavniki v ekološkem gradientu (retrospektivna, dolgoročna študija)
- DS3: Eksperiment manipulacije s sušo za oceno glavnih procesov med odmiranjem dreves
- DS4: Razporeditev drevesnih virov med ekstremno sušo.
- DS5: Integracija podatkov, sinteza in napovedi smrtnosti drevs v prihodnje.
IZVIRNOST IN RELEVANTNOST PRIČAKOVANIH REZULTATOV
Podroben pristop s spremljanjem več kazalnikov, ki temelji na sezonskem in medletnem spremljanju rasti dreves ter mikroklimatskih podatkov, lahko močno izboljša znanje o odzivanju dreves na spreminjajoče se okoljske razmere in pomaga pri napovedovanju prihodnjih odzivov. Identifikacija kazalcev tveganja umrljivosti, ki bi jih bilo mogoče uporabiti na nivoju posameznega drevesa, bi omogočila zgodnje odkrivanje dreves in sestojev s povečanim tveganjem umrljivosti, kar bi lahko pomagalo oceniti in nadzorovati prihodnjo umiranje gozdov zaradi podnebnih sprememb. V okoljih, nagnjenih k suši, kot je submediteransko, naj bi suša postala glavni dejavnik, ki omejuje produktivnost ekosistemov. Ker rastline predstavljajo več kot 90% žive zaloge biomase, je ogljik, shranjen v lignificiranih celicah dreves, ključni sestavni del svetovnega ogljikovega cikla. Tako je razumevanje prostorsko-časovnih značilnosti izmenjave ogljika in njegovih odzivov na nadzor okolja koristno, ne le za temeljno razumevanje pomembne vloge sušnih okolij v svetovnih ciklih ogljika in napovedovanje prihodnosti medsebojnih vplivov med ogljikom in podnebjem, ampak tudi za razvoj politik ali praks upravljanja (npr. virov, vode, biotske raznovrstnosti) za zaščito podobnih ekosistemov, ki so potencialno tudi občutljivi na podnebne spremembe. Medtem ko napredek raziskav zmanjšuje negotovost pri napovedovanju stopnje vpliva podnebnih sprememb na gozdne ekosisteme, še vedno obstajajo vrzeli v znanju, ki jih je treba odpraviti.
Raziskovalni projekt je interdisciplinaren, saj združuje različne raziskovalne skupine, ki preučujejo gozdne ekosisteme na različnih prostorsko-časovnih nivojih, ter pri tem združujejo inovativne in že uveljavljene metodologije.
FINANCER
Temeljni razskovalni projekt J4-2540 »Umiranje dreves v submediteranu: zaporedje procesov, njihova medsebojna povezanost in prihodnja perspektiva« je financiran s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije.
SESTAVA PROJEKTNE SKUPINE
Projektno skupino sestavljajo raziskovalci in tehnični sodelavci zaposleni na Gozdarskem inštitutu Slovenije in Univerzi v Ljubljani, Biotehniška fakulteta. Celotno sestavo projektne skupine, in bibliografijo posameznih članov, najdete na povezavi: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/18303
FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA
Projektne aktivnosti so se začele s 1. 9. 2020. V projektni prijavi smo predvideli spremljanje hidravličnih lastnosti rastlin, podnebnih in talnih dejavnikov umrljivosti submediteranskih drevesnih vrst na območju submediteranskega podnebnega tipa. Tovrstne meritve so vezane na vegetacijsko dobo in smo jih morali prestaviti v marec 2021. V letu 2021 se je razmahnila pandemija COVID-19 in pomladanske aktivnosti zamaknila v poletne mesece, zaradi česar nismo uspeli opraviti vseh aktivnosti, ki so zaradi vegetacijske dobe vezane na spomladanski čas. Projektne aktivnosti v vegetacijski sezoni 2022 so bile zelo okrnjene zaradi poletne suše. Tako nismo uspeli izvesti vseh aktivnosti, ki so vezane na sušni poizkus, saj so nam zaradi naravne suše propadli tudi poizkusi na kontrolnih ploskvah. Dela, ki niso bila opravljena v vegetacijski sezoni 2022, bomo opravili v letu 2023.
BIBLIOGRAFSKE REFERENCE, KI IZHAJAJO NEPOSREDNO IZ IZVAJANJA PROJEKTA
GRIČAR, Jožica, JEVŠENAK, Jernej, HAFNER, Polona, PRISLAN, Peter, FERLAN, Mitja, LAVRIČ, Martina, VODNIK, Dominik and ELER, Klemen, 2022, Climatic regulation of leaf and cambial phenology in Quercus pubescens : their interlinkage and impact on xylem and phloem conduits. Science of the total environment [online]. 2022. Vol. 802, p. 1–13. [Accessed 28 November 2022]. DOI 10.1016/j.scitotenv.2021.149968. Retrieved from: https://dirros.openscience.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=14285
NOUMONVI, Koffi Dodji, ELER, Klemen, VODNIK, Dominik, SIMONČIČ, Primož, FERLAN, Mitja. Carbon flux and environmental parameters data from an eddy covariance tower in a mid-succession ecosystem developed on abandoned karst grassland in Slovenia (2012-2019). Iasi; London; Cambridge: Figshare, 2021. 1 spletni vir. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12520778.v1, https://figshare.com/articles/dataset/Carbon_flux_and_environmental_parameters_data_from_an_eddy_covariance_tower_in_a_mid-succession_ecosystem_developed_on_abandoned_karst_grassland_in_Slovenia_2012-2019_/12520778/1, https://dirros.openscience.si/IzpisGradiva.php?id=14749, DOI: 10.6084/m9.figshare.12520778.v1. [COBISS.SI-ID 62373635]
Kontakt
Dr. Mitja Ferlan
Gozdarski inštitut Slovenije
Večna pot 2
SI-1000 ljubljana, Slovenija
Tel.: +386 51 339 505
e-mail: mitja.ferlan@gozdis.si