Opis projekta
Scenariji klimatskih sprememb za Slovenijo predvidevajo dvig temperature, neenakomerno porazdelitev padavin in pogostejše ekstremne vremenske dogodke (npr. suše). Nedavni klimatski trendi kažejo izrazito segrevanje predvsem v pomladanskem in poletnem času, ki je skoraj dvakrat višje kot v sosednjih državah. Bukev (Fagus slyvatica L.) in smreka (Picea abies (L.) Karst.) sta najbolj pogosti in razširjeni drevesni vrsti v Sloveniji in torej ekološko in ekonomsko zelo pomembni. Raziskave o vplivu spreminjajočih okoljskih pogojev na porazdelitev vrst in produktivnost gozdov so ključne za ustrezno in učinkovito upravljanje z gozdovi. Številne fenološke študije so pokazale zamik pomladanskih in jesenskih fenofaz zaradi posledic globalnega segrevanja, rezultat pa je daljša vegetacijska doba. Kakšen je vpliv tovrstnih sprememb na debelinsko rast dreves, zgradbo ksilema ter posledično na lastnosti in kakovost lesa je še vedno relativno malo raziskano. Relativno malo je poleg tega znanega o intra-specifičnih prilagoditvenih (adaptivnih) strategijah, ki so ključne za obstoj rastlin oz. dreves v trenutnem okolju.
Glavni namen projekta je raziskati vpliv okolijskih dejavnikov na mehanizme nastajanja lesa ter oceniti prilagoditveno sposobnost (plastičnost) bukve in smreke spreminjajočim okoljskim pogojem v Sloveniji.
Specifični cilji projekta so:
- podrobneje raziskati mehanizme kambijeve celične produkcije ter sezonske dinamika nastajanja lesa
- raziskati vpliv okoljskih dejavnikov na produktivnost dreves, anatomsko strukturo ter posledično lastnosti lesa,
- oceniti adaptivno sposobnost (strategije) bukve in smreke ter
- izdelati model odziva dreves spreminjajočim okoljskim razmeram.
Faze projekta in njihova realizacija
Za natančnejše razumevanje rastnih procesov in strategij dreves so potrebni in smiselni komplementarni znanstveni pristopi (npr. dendrologija, lesno-anatomske raziskave in raziskave nastajanja lesa). Zato je projekt organiziran v štiri delovne sklope (DS). Znotraj prvega delovnega sklopa (DS 1) spremljamo kambijevo aktivnost in sezonsko dinamiko nastajanja ksilemske in floemske branike na celičnem in sub-celičnem nivoju. Dendrokronološke študije ter anatomske raziskave ksilemskih branik potekajo v drugem delovnem sklopu (DS2). Rezultate iz DS1 in DS2 bomo znotraj tretjega delovnega sklopa (DS3) uporabili za razvoj modela odziva dreves na spreminjajoče okolijske dejavnike. Diseminacija projektnih rezultatov pa je predvidena v okviru DS4.
V okviru DS 1 smo v letu 2016 na rastiščih Panška reka v bližini Ljubljane (400 m n.v.) in Menini planini (1200 m n.v.), kjer smo v preteklih letih že spremljali nastajanje lesa in skorje, izbrali po šest dominantnih in ko-dominantnih bukovih (Fagus sylvatica) in smrekovih (Picea abies) dreves starih okoli 100 let. Za opazovanje fenologije kambija ter spremljanje dinamike nastajanja branike lesa in skorje smo med rastno sezono (od marca do oktobra) v tedenskih intervalih na prsni višini (1.3 m) debel odvzeli vzorce tkiv (t.i. mikro-izvrtke) s pomočjo orodja Trephor (naloga 1.1 in 1.2). Po standardnem postopku smo v laboratoriju za anatomijo lesa Gozdarskega inštituta Slovenije pripravili preparate prečnih prerezov odvzetih vzorcev in jih analizirali s pomočjo svetlobnega mikroskopa in sistema za analizo slike. Beležili smo nastop fenoloških faz kambijeve aktivnosti in nastanka ksilemske in floemske branike. V nastajajočih ksilemskih branikah smo izmerili širino prirastka in območja v posameznih fazah diferenciacije celic (t.j. v fazi površinske / postkambialne rasti, odlaganja sekundarne celične stene in lignifikacije in zrele celice). Pridobljene podatke smo analizirali (standardizacija, prilagajanje Gomperzove funkcije) s pomočjo statističnega programa R. Odvzem vzorcev za sezonsko spremljanje nastajanja lesa in skorje načrtujemo tudi v letu 2017. Na novo pridobljeni podatki bodo dopolnjevali raziskave iz preteklih rastnih sezon.
Za razumevanje preteklih in napovedovanje prihodnjih vplivov spreminjajočih okoljskih pogojev na produkcijo in lastnosti lesa smo v okviru DS 2 opravili vzorčenje različnih provenienc bukve za dendrokronološke in lesno anatomske raziskave. V primeru bukve smo za vzorčenje izbrali matična rastišča provenienc Idrija, Mašun in Javornik. Na vsakem rastišču smo izbrali po 17 dominantnih in ko-dominantnih dreves starih približno 100 let ter s prirastnim svedrom odvzeli izvrtke. Odvzete izvrtke smo pripravili po standardnem postopku ter z ustreznim mikroskopom in programsko opremo izmerili širne branik. Za vsako rastišče smo izdelali lokalno kronologijo širin branik in jih med sabo primerjali.
Za ovrednotenje razlik med proveniencami (v smislu debelinske rasti in lesnoanatomskih posebnosti) smo na provenienčnem nasadu na Kamenskem Hribu v bližini Novega Mesta (kjer različne provenience uspevajo pod enakimi pogoji) odvzeli tudi izvrtke iz dreves slovenskih provenienc (t.j. Idrija, Mašun in Javornik). Iz izvrtkov izdelane preparate bomo analizirali pod svetlobnim mikroskopom, meritve anatomskih posebnosti pa bomo opravili s pomočjo računalniškega programa ROXAS.
Rezultate DS1 in DS2 bomo uporabili v sklopu DS3, kjer bomo v okviru mednarodnega sodelovanja izdelali modele vpliva okoljskih dejavnikov na priraščanje dreves. Rezultate bomo interpretirali z vidika vpliva prihodnjih klimatskih sprememb na produktivnost slovenskih gozdov ter zgradbo in posledično lastnosti lesa.
Publikacije
PRISLAN, Peter, ČUFAR, Katarina, DE LUIS, Martin, GRIČAR, Jožica. 2018. Precipitation is not limiting for xylem formation dynamics and vessel development in European beech from two temperate forest sites. Tree physiology, 38 (2): 186-197. doi: 10.1093/treephys/tpx167.
BALZANO, Angela, ČUFAR, Katarina, BATTIPAGLIA, Giovanna, MERELA, Maks, PRISLAN, Peter, ARONNE, Giovanna, DE MICCO, Veronica. 2018. Xylogenesis reveals the genesis and ecological signal of IADFs in Pinus pinea L. and Arbutus unedo L. Annals of Botany, [v tisku]. doi: doi.org/10.1093/aob/mcy008.
USEROS, Fernando, BALZANO, Angela, PRISLAN, Peter, DE LUIS, Martin, GRIČAR, Jožica, MERELA, Maks, ČUFAR, Katarina. 2017. Wood formation in Norway spruce on a lowland site in Slovenia in 2015 and comparison with other conifers all over Europe. Les : revija za lesno gospodarstvo, 66(2): 15-27. http://www.les-wood.si/index.php/leswood/article/view/14.
PRISLAN, Peter, GRIČAR, Jožica, DE LUIS, Martin, NOVAK, Klemen, MARTINEZ DEL CASTILLO, Edurne, SCHMITT, Uwe, KOCH, Gerald, ŠTRUS, Jasna, MRAK, Polona, TUŠEK-ŽNIDARIČ, Magda, ČUFAR, Katarina. 2016. Annual cambial rhythm in Pinus halepensis and Pinus sylvestris as indicator for climate adaptation. Frontiers in plant science, 7(1923). doi: 10.3389/fpls.2016.01923.
Raziskave financira:
