Sucho sa v posledných desaťročiach stáva jedným z najvýznamnejších kalamitných faktorov európskych lesov. Práve preto vznikla iniciatíva európskeho monitorovania vodného stavu lesných drevín, ktorej cieľom je systematicky sledovať fyziologickú odozvu stromov na sucho a včas identifikovať riziko ich poškodenia či odumierania.
Epizódy extrémneho sucha sú častejšie a trvajú dlhšie. Sucho ako stresový faktor vedie k odumieraniu korunovej časti stromov a zároveň znižuje ich odolnosť proti napadnutiu škodcami a patogénmi. Výsledkom je zvýšená mortalita stromov naprieč Európou.
Peter Petrík navštevoval osemročné Gymnázium Kukučínova v Poprade. Vyštudoval lesníctvo na Technickej univerzite vo Zvolene, kde neskôr získal aj doktorát v odbore lesná fytológia. Pod vedením doc. Daniela Kurjaka sa venoval výskumu adaptačných stratégií rôznych druhov a populácií drevín na stres zo sucha a vysokých teplôt. Počas štúdia absolvoval výskumné stáže na univerzitách v Nórsku, vo Francúzsku a v Dánsku, kde sa zapojil do paneurópskych výskumných projektov zameraných na odozvu lesov na klimatickú zmenu. Po získaní doktorátu v roku 2021 pôsobil ako postdoktorand na Akadémii vied Českej republiky a na Technologickom inštitúte v Karlsruhe v Nemecku. Od roku 2024 pôsobí na Katedre lesnej botaniky Technickej univerzity v Drážďanoch, kde sa venuje ekofyziológii drevín.
Ako merať vodný status stromov
Kľúčom k pochopeniu toho, prečo stromy počas sucha odumierajú, je pojem vodný potenciál. Ide o fyzikálnu veličinu vyjadrujúcu energetický stav vody v rastline. Vodný potenciál sa skladá z osmotickej zložky súvisiacej s koncentráciou rozpustených látok a z tlakovej zložky, ktorá súvisí s mechanickým tlakom alebo napätím vody v pletivách. Napríklad pitná voda v pohári má vodný potenciál blízky 0 megapascalov (MPa), mokrá pôda môže mať vodný potenciál približne −0,1 MPa, korene stromov asi −0,3 MPa a listy počas dňa približne −1 MPa. Atmosféra má pri 25 °C a 50 % vlhkosti vzduchu vodný potenciál približne −94 MPa. Voda sa pohybuje vždy smerom z vyššieho (menej negatívneho) vodného potenciálu do nižšieho (viac negatívneho). Tento gradient umožňuje transport vody z pôdy cez korene, kmeň a konáre až do listov, kde sa voda vyparuje počas transpirácie.
Vodný potenciál môžeme merať tzv. Scholanderovou tlakovou nádobou. Do nej vložíme odrezaný list alebo vetvičku, stopka alebo rez vyčnievajú von. Do uzavretej komory púšťame z tlakovej nádoby vzduch alebo dusík a tlak sa postupne zvyšuje. V okamihu, keď sa na reze objaví prvá kvapka vody, znamená to, že aplikovaný tlak vzduchu v komore sa vyrovnal vodnému potenciálu v xyléme. Ak sa voda objaví pri tlaku 1 MPa, vodný potenciál listu je −1 MPa. Preto sa vodný potenciál vždy udáva v záporných hodnotách.
Embolizácia vodivých pletív
Počas sucha sa vodný potenciál pôdy výrazne znižuje. Stromy sú nútené vytvárať čoraz väčšie napätie v cievnom systéme (v dreve, lat. xyléme), aby vodu z pôdy vytiahli. Toto napätie je fyzikálne porovnateľné s ťahom lana. Pohyb vody do vysokých korún stromov je teda zabezpečený najmä ťahovými silami a nie výtlakom vody zdola. Ak je však ťahové napätie príliš veľké, vodný stĺpec v cievach sa môže prerušiť a vznikajú vzduchové bubliny: proces sa nazýva embolizácia xylému. Embolizované cievy už nedokážu viesť vodu, čím transportný systém stromu postupne zlyháva.
Odolnosť proti embolizácii sa medzi drevinami líši a závisí najmä od anatómie dreva. Dve kontrastné dreviny sú napríklad topoľ a dub. Väčšina vodivého xylému (88 %) topoľa je embolizovaná pri vodnom potenciáli −2,5 MPa, no pri dube nastane 88 % embolizácie xylému až pri −5,5 MPa. Zjednodušene môžeme povedať, že dub je približne dvojnásobne odolnejší proti embolizácii. Táto rozdielna odolnosť je silne geneticky kontrolovaná a špecifická pre jednotlivé lesné druhy.
Výskum posledných rokov ukazuje, že práve masívna xylémová embolizácia je jedným z hlavných spúšťačov odumierania stromov počas extrémnych epizód sucha. Strom síce môže určitý podiel ciev stratiť bez fatálnych následkov, no ak je poškodenie rozsiahle, hydraulický systém skolabuje. Strom sa dostáva do tzv. hydraulického zlyhania, pričom bez vody odumierajú listy a strom stráca obranné mechanizmy proti škodcom.
Európska monitorovacia sieť…
S cieľom lepšie pochopiť tieto procesy sme v roku 2025 vytvorili celoeurópsku monitorovaciu sieť zameranú na vodný stav lesných drevín. Sieť vznikla pod záštitou Technickej univerzity v Drážďanoch a Nemeckej botanickej spoločnosti (DBG) a spája výskumníkov z rôznych krajín Európy. V súčasnosti zahŕňa 87 lokalít a osem hlavných európskych druhov lesných drevín. Geograficky siaha od Slovenska po Francúzsko a od Nórska po Taliansko. Slovensko je v tejto sieti zastúpené prostredníctvom Technickej univerzity vo Zvolene, ktorá zabezpečuje merania na národných lokalitách a aktívne sa podieľa na zbere dát. Práve táto široká škála klimatických podmienok umožňuje porovnať reakcie stromov na sucho v rôznych častiach Európy. Predpokladáme, že sa sieť bude v nasledujúcich rokoch ďalej rozširovať.
… a tvorba databázy
Na každej lokalite sa počas vegetačnej sezóny opakovane meria vodný potenciál stromov pomocou tlakovej komory. Podľa tohto merania vieme posúdiť, či v stromoch nastala embolizácia dreva a koľko vodivých pletív zostalo funkčných. Tieto terénne kampane sú doplnené o meteorologické merania a stromy sú vybavené automatickými dendrometrami, ktoré merajú ich rast. Súčasťou monitoringu je zber listov, ktoré sa analyzujú v laboratóriách z hľadiska biochemických parametrov a stabilných izotopov. Tieto údaje umožňujú prepojiť fyziologický stav stromu s jeho metabolickou odpoveďou a dlhodobou vodnou efektívnosťou.
Rok 2025 bol z pohľadu zrážok relatívne vlhký a poskytol referenčné údaje o vodnom stave stromov v normálnych podmienkach. Nijaký z monitorovaných druhov nedosiahol vodný potenciál, ktorý by spôsobil embolizáciu vodivých pletív v xyléme. Tieto dáta budú slúžiť ako benchmark (referenčná hodnota na porovnanie a hodnotenie, pozn. red.) pre budúce suché roky. Finálnym cieľom projektu je vytvoriť unikátnu databázu vodného stavu európskych lesov. Údaje budú využité na ekofyziologické metaanalýzy, ktoré umožnia identifikovať druhy a regióny najviac ohrozené suchom. Zároveň môžu slúžiť ako vedecký podklad pre tvorcov politík pri plánovaní adaptačných opatrení v lesnom hospodárstve. V budúcnosti by sa mohli stať aj referenčnými dátami pre kalibráciu satelitných a diaľkovoprieskumných metód monitorovania stresu vegetácie.
Čo ďalej?
V nasledujúcich rokoch pravdepodobne zostanem v Drážďanoch, kde sa budem ďalej venovať ekofyziológii drevín. V najbližšom období sa budem snažiť o rozšírenie monitorovacej siete vodného stavu drevín, skúmať reakciu drevín na sucho a testovať nové metódy kontinuálneho merania vodného potenciálu drevín. V rámci habilitačného procesu sa na fakulte venujem aj prednášaniu viacerých magisterských predmetov v odboroch lesníctvo a krajinná ekológia. V neposlednom rade sa usilujem o pokračovanie spolupráce s Technickou univerzitou vo Zvolene a Slovenskou akadémiou vied.
Viac takýchto článkov a exkluzívneho obsahu môžete získať vďaka predplatnému.
Máte predplatné?
Prihlásiť saKatedra lesnej botaniky
Technická univerzita v Drážďanoch
