Oddělení analýz ekosystémových funkcí krajiny

Motto

Znalost účinků spolupůsobení člověka a klimatické změny na funkčnost ekosystémů v krajině je zásadní pro návrhy účinných opatření vedoucích k jejich podpoře a k zajištění nenahraditelných přínosů, jež nám poskytují.

Cíle a zaměření výzkumu

Naším cílem je přispět ke zjištění dopadu globální změny (GZ) na roli podzemní a nadzemní biodiverzity ve fungování ekosystémů, především sekvestrace uhlíku při propojení různých úrovní a metodických přístupů. Výstupem jsou kromě vlastních originálních výsledků i vědecky podložené návrhy na mitigační a adaptační opatření pro zmírnění těchto dopadů.

Cílem týmu je přispět ke zjištění dopadů globální změny na fungování ekosystémů, při propojení různých prostorových úrovní a metodických přístupů. Výstupem jsou kromě vlastních originálních výsledků základního i aplikovaného výzkumu, také vědecky podložené návrhy na mitigační a adaptační opatření pro zmírnění těchto dopadů.

Mezi naše klíčové aktivity patří:

1. analýzy a modelování vybraných ekosystémových funkcí krajiny a výzkum energo-materiálové bilance ekosystémů, s ohledem na jejich význam v podmínkách probíhající klimatické a environmentální změny;
2. identifikace stresorů říčních krajin a návrhy postupů k vyhodnocení a zlepšení jejich ekologického stavu a předcházení vzniku hydrologických extrémů;
3. studium reakcí lesních ekosystémů na environmentální změnu na úrovni ekosystémů a krajiny.

Z metodického hlediska se při studiu základních segmentů dopadů globální změny (atmosféra a podnebí, ekosystémy, sociálně-ekonomické systémy) zaměřujeme především na studium interakcí všech tří segmentů. Hlavním metodickým přístupem je vytváření modelů a dalších nástrojů ke studiu ekosystémových funkcí a služeb ve vztahu k nepřímým a přímým driverům (především změně klimatu a využití území).

Naše aktivity jsou zaměřeny na studium i) podzemních ekosystémových procesů v lesních ekosystémech na úrovni jedinců, společenstev a ekosystémů, ii) reakcí lesních ekosystémů na environmentální změnu na úrovni ekosystémů a krajiny a iii) vlivu globální změny na roli biodiverzity pro plnění vybraných ekosystémových funkcí, jako základ pro hodnocení ekosystémových služeb.

Z metodického hlediska se při studiu základních segmentů dopadů GZ (atmosféra a podnebí, ekosystémy, sociálně-ekonomické systémy) zaměřujeme především na studium interakcí všech tří segmentů. Rozsah našich tří pracovních skupin, ve spolupráci s dalšími týmy CzechGlobe a řadou externích odborníků, se pohybuje od úrovně individua, společenstva, ekosystému, až po krajinu. Hlavním metodickým přístupem je vytváření modelů a dalších nástrojů ke studiu uhlíkové bilance a dalších ekosystémových funkcí a služeb ve vztahu k nepřímým a přímým driverům, (především změně klimatu a využití území).

Klíčová slova:

ekosystémové funkce/služby, environmentální modelování, říční krajiny, ekologický stav vodních útvarů, sekvestrace uhlíku, dopad změny klimatu na lesní ekosystémy

Hlavní výzkumné směry oddělení

Studium vlivu globální klimatické a environmentální změny na plnění vybraných ekosystémových funkcí, jako základ pro hodnocení ekosystémových služeb

• Vývoj integrovaného modelu „IMALBES“ (Integrované modelování a hodnocení ekosystémových služeb v krajině) ve spolupráci s Katedrou geoinformatiky Univerzity Palackého v Olomouci.
• Výzkum měnícího se vztahu diverzity (taxonomické, funkční a diverzity odezvy druhů na změnu prostředí) a vybraných ekosystémových funkcí (především produkční, evapotranspirační a zadržování vody a látek) v krajině.
• Stanovení ekosystémové funkce zadržování vody a látek pomocí vodoretenčních, erozních a depozičních modelů.
• Vývoj metodických postupů pro hodnocení ekologického stavu vodních útvarů povrchových vod, příbřežních zón (Riparian Habitat Quality Index – RHQI) a údolních niv.
• Analýza vlivu příbřežních biotopů na kvalitu povrchových vod v zemědělské krajině v podmínkách environmentální změny.
• Studium vlivu změny klimatu na přírodní opylovače ovocných sadů a zemědělských plodin.
• Posouzení udržitelnosti přírodních zdrojů v zemědělství a lesnictví z hlediska energetické, uhlíkové a ekonomické rovnováhy, včetně dopadů na životní prostředí, pomocí metody Life Cycle Assessment (LCA).

Studium reakcí lesních ekosystémů na environmentální změnu
• Retrospektivní analýza a prognóza reakce lesních ekosystémů na environmentální změnu (zejména na sucho a atmosférickou depozici se zaměřením na ozon)
• Odhad dopadů možného odumření lesních porostů s převládajícím smrkem ztepilým na uhlíkovou bilanci lesů v leso-zemědělské krajině
• Zkoumání možností využití růstového modelu EFISCEN (včetně půdního modelu YASSO) pro dva výše uvedené cíle

• Retrospektivní analýza a prognóza reakce lesních ekosystémů na environmentální změnu (zejména na sucho a následné napadení podkorním hmyzem a atmosférickou depozici se zaměřením na ozon).
• Odhad dopadů možného odumření lesních porostů s převládajícím smrkem ztepilým na uhlíkovou bilanci lesů v leso-zemědělské krajině.
• Zkoumání možností využití růstového modelu EFISCEN (včetně půdního modelu YASSO) pro dva výše uvedené cíle.
• Studium podzemních ekosystémových procesů v lesních ekosystémech – působení přírodních disturbancí (např. polomu či kůrovcové kalamity) na společenstva rhizosférních, především ektomykorhizních (ECM) hub.

Aktuálně řešené projekty:

• Vývoj metodiky pro monitoring a hodnocení hydromorfologických charakteristik vodních toků – HYMOS (2022–2024, TAČR SS05010135)
• Význam a ochrana údolních niv jako prostředí pro plnění ekostabilizační funkce krajiny – NIVA (2022–2024, TAČR SS05010134)
• Hodnocení hybridní infrastruktury pro zmírňování hazardů s ohledem na scénáře klimatické změny (2023–2025, GAČR 23-04520L)

Aplikované výstupy:

RipaSoft – webová aplikace pro automatizované hodnocení ekologického stavu příbřežních zón vodních toků (dostupné na www.imalbes.cz)

ESAI (Environmental Sensitivity Assessment Index) – konceptuální model k hodnocení náchylnosti území k degradaci, tedy ke ztrátě schopnosti plnit ekosystémové funkce a poskytovat ekosystémové služby. 

Metodika hodnocení biotopů AOPK ČR 2017 (Seják, J., Cudlín, P. a kol. 2018)

Metodika pro hodnocení ekologického stavu příbřežních zón vodních toků – RHQI (Jakubínský, J. a kol. 2020)

Metodika podpory populací samotářských včel v agroekosystémech (Šlachta, M. a kol. 2021)

• Vybrané aplikované výstupy jsou zveřejněné na webu imalbes.cz, který je vyvíjen v rámci dlouhodobé spolupráce oddělení s výzkumným týmem Katedry geoinformatiky Univerzity Palackého v Olomouci.

Vybrané publikace za poslední období

Jakubínský, J.; Krásná, K.; Prokopová, M.; Cudlín, O.; Purkyt, J.; Štěrbová, L.; Pechanec, V.; Cudlín, P. Assessment of the potential natural status of riparian zones in the Czech Republic. River Research and Application 39(1): 95-107, 2022 (IF 2.78)

Egidi, G.; Quaranta, G.; Rosanna, S.; Salvati, L.; Včeláková, R.; Cudlín, P. Urban sprawl and desertification risk: unraveling the latent nexus in a mediterranean country. Journal of Environmental Planning and Management 65(3): 441-460, 2022 (IF 3.37)

Urbanič, G.; Politti , E.; Rodríguez- González, P. M.; Payne, R.; Schook, D.; Alves, M. H.; Andelkovic, A.; Bruno, D.; Chilikova-Lubomirova, M.; Di Lonardo, S.; Egozi, R.; Garofane Gomez, V.; Gomes Marques, I.; Tánago del, M. G.; Gultekin, Y. S.; Gumiero, B.; Hellsten, S.; Hinkov, G.; Jakubínský, J.; Janssen , P. Riparian Zones- From Policy Neglected to Policy Integrated. Frontiers in Environmental Science 99(10): 1-8, 868527, 2022 (IF 4.58)

Kopáček, J.; Čapek, P.; Choma, M.; Cudlín, P.; Kaňa, J.; Kopáček, M.; Porcal, P.; Šantrůčková, H.; Tahovská , K.; Turek, J. Long-term changes in soil composition in unmanaged central European mountain spruce forests after decreased acidic deposition and a bark beetle outbreak . Catena 1(1): 1-1, Article number 1, 2022 (IF 6.37)

Zapletal, M.; Cudlín, P.; Khadka, C.; Křůmal, K.; Mikuška, P.; Cigánková, H.; Polášek, M. Characteristics and Sources of PAHs, Hopanes, and Elements in PM10 Aerosol in Tulsipur and Charikot (Nepal). Water, Air and Soil Pollution 19(1): 1-21, 486, 2022 (IF 2.98)

Pechanec, V.; Štěrbová, L.; Purkyt, J.; Prokopová, M.; Včeláková, R.; Cudlín, O.; Cudlín, P.; Cienciala, E. Selected Aspects of Carbon Stock Assessment in Aboveground Biomass. Land 2022(11): 1-16, Article number 66, 2022 (IF 3.91)

Samec, P.; Kudělková, R.; Lukeš, P.; Kučera, A.; Cudlín, P. Influence of environmental predispositions on temperate mountain forest damage at different spatial scales during alternating drought and flood periods: case study in Hrubý Jeseník Mts. (Czech Republic). Journal of Mountain Science 19(7): 1931-1944, 2022 (IF 2.37)

Pastor, A. V.; Tzoraki, O.; Bruno, D.; Kaletová, T.; Mendoza-Lera, C.; Alamanos, A.; Brummer, M.; Datry, T.; De Girolamo, A. M.; Jakubínský, J.; Logar, I.; Loures, L.; Ilhéu, M.; Koundouri, P.; Nunes, J. P.; Quintas-Soriano, C.; Sykes, T.; Truchy, A.; Tsani, S.; Jorda-Capdevilla, D. Rethinking ecosystem service indicators for their application to intermittent rivers. Ecological Indicators 137: 108693, 2022 (IF 6.26)

Jakubínský, J.; Prokopová, M.; Raška, P.; Salvati, L.; Bezak, N.; Cudlín, O.; Cudlín, P.; Purkyt, J.; Vezza, P.; Camporeale, C.; Daněk, J.; Pástor, M.; Lepeška, T. Managing floodplains using nature-based solutions to support multiple ecosystem functions and services. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water 2021: 1-19, Article number e1545, 2021 (IF 7.43)

Veselá, P.; Vašutová, M.; Edwards-Jonášová, M.; Holub, F.; Fleischer, P.; Cudlín, P. Management After Windstorm Affects the Composition of Ectomycorrhizal Symbionts of Regenerating Trees but Not Their Mycorrhizal Networks. Frontiers in Plant Science 12(641232): 1-11, 2021 (IF 5.75)

Pechanec, V.; Prokopová, M.; Salvati, L.; Cudlín, O.; Procházka, J.; Samec, P.; Včeláková, R.; Cudlín, P. Moving toward the north: A country-level classification of land sensitivity to degradation in Czech Republic. Catena 206: Article number 105567, 2021 (IF 4.33)