Lesní ekosystémy jsou dlouhověké a odolné, přesto stále častěji čelí dynamickým a silným projevům klimatické změny. Sucho, vysoké teploty nebo extrémní srážkové výkyvy mohou během krátké doby zásadně ovlivnit vitalitu i dlouhodobou stabilitu porostů. Abychom těmto procesům porozuměli a dokázali je včas vyhodnotit, je nutné sledovat stav lesů s mnohem vyšší prostorovou i časovou přesností, než bylo doposud možné.

Naše oddělení se zaměřuje na pochopení mechanismů, které řídí růst stromů, jejich vitalitu a odolnost vůči dynamickým a měnícím se klimatickým a environmentálním podmínkám. Kombinujeme pokročilý terénní výzkum, nové technologie, rozsáhlou národní monitorovací síť DendroNetwork a moderní modelovací přístupy. Propojováním strukturálních, ekofyziologických a klimatických dat na národní i mezinárodní úrovni vytváříme komplexní obraz toho, jak lesy reagují v reálném čase v rozsáhlém gradientu podmínek, a to dává možnost odhadnout, jak se budou vyvíjet v budoucím klimatu. Cílem je poskytovat vědecké podklady pro odezvu lesních ekosystémů v závislosti na projevech klimatické změny a tím podpořit adaptivní strategii a udržitelné lesní hospodaření.

Klíčová infrastruktura

DendroNetwork (https://dendronet.cz/) – je rozsáhlá výzkumná infrastruktura zaměřená na biomonitoring lesních ekosystémů v reálném čase pomocí moderních technologií a metod pro celou Českou republiku. Síť umožňuje sledování růstu stromů, vitality (zejména projevů sucha) a reakcí lesních porostů na změny klimatu. Data získaná ze sítě DendroNetwork poskytují cenné informace pro vědecký výzkum, správu lesů a formulaci adaptačních strategií.

Výzkumné pilíře

1. Struktura lesa a funkční architektura

Zkoumáme, jak trojrozměrná struktura lesa ovlivňuje světelné podmínky, mikroklima, konkurenci a růstové procesy. Pomocí laserového skenování, 3D rekonstrukcí a pokročilých modelů (např. modely radiativního transferu, strojového učení) hodnotíme, jak lesní struktura ovlivňuje produkci, vitalitu a důležité ekosystémové funkce v podmínkách zesilující klimatické změny. 3D rekonstrukce jsou také využívané pro přesnější intepretaci produktů dálkového průzkumu Země.

2. Ekofyziologie a růstová dynamika

Studujeme vztah mezi fotosyntézou, alokací uhlíku a růstem. Další klíčovým směrem výzkumu je studium vlivu environmentálních limitů, jako je sucho nebo teplotní extrémy, na růst stromů. Identifikujeme okamžiky, kdy se příjem uhlíku odděluje od skutečného růstu, a odhalujeme ekofyziologické hranice, které růst omezují. Moderní měření nám umožňují charakterizovat sezónnost procesů, citlivost dřevin a hlavní faktory určující jejich vitalitu a odolnost.

3. Kvantifikace a modelování odezvy lesa

Ve spolupráci s dalšími odděleními integrujeme růstová data v reálném čase, inventarizaci lesa, dálkový průzkum Země a modely pro přesnější predikce produktivity, odolnosti a stresových reakcí. Rozvíjíme metody nowcastingu založené na systematickém biomonitoringu. Přímá měření na jednotlivých stromech převádíme na porostní i národní úroveň, což umožňuje průběžně hodnotit projevy sucha, růstová omezení a celkový stav a dynamiku lesních ekosystémů.

4. Aplikace pro odolnost a udržitelné hospodaření

Převádíme vědecké poznatky do praktických nástrojů pro lesnickou praxi, státní správu a tvorbu politik. Podporujeme adaptivní management, včasné varování před suchem a úbytkem vitality či zpřesňování uhlíkových bilancí na národní úrovni.

Integrační rámec

Oddělení propojuje strukturální analýzu lesů, ekofyziologii, biomonitoring v reálném čase a modelování do uceleného systému. Tento víceúrovňový přístup umožňuje sledovat procesy a jejich dynamiku od jednotlivých stromů až po národní měřítko. Výsledkem jsou nástroje a ukazatele, které podporují udržitelné hospodaření, posilují odolnost lesních ekosystémů a přispívají k efektivní adaptaci na změnu klimatu.

Mezinárodní spolupráce

Spolupracujeme s řadou renomovaných institucí a špičkových vědců v daném oboru napříč Evropou, ale i za jejími hranicemi. Díky spolupráci a mezinárodním projektům se nám daří DendroNetwork rozšiřovat a propojovat s monitoringem v dalších zemích a tím i posouvat celý vědní obor. Příkladem této spolupráce jsou:

University of Cambridge (prof. U. Büntgen), The Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL (Dr. R. Zweifel, Dr. P. Fonti), Technical University of Munich (prof. R. Peters) CREAF Barcelona (Dr. R. Poyatos), University of Agriculture in Krakow (prof. J. Socha, Dr. P. Hawryło), Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO, prof. S. Solberg) Norwegian University of Life Science (NMBU, Dr. D. Creek), Karlsruhe Institute of Technology (KIT; Germany, Dr. R. Grote), University of Zagreb, Faculty of Forestry and Wood Technology (assoc. prof. S. Mikac), Federal Research and Training Centre for Forests, Natural Hazards and Landscape (BFW) (Dr. K. Lapin), University of Bonn (prof. Z. Malenovský), Freie Universität Berlin (prof. F. Faßnacht), Aalto University (prof. M. Rautiainen, Dr. A. Hovi), Centre d’Etudes Spatiales de la Biosphère (prof. J.-P. Gastellu-Etchegorry), Tartu Observatory, University of Tartu (Dr. J. Pisek), University of Idaho (Dr. Jan Eitel).