Návrh kritérií funkčních biometrických parametrů pro ohodnocování dřevin

1  ÚVOD

Dle [2] je komplexní popis činnosti celého systému možný jen při hodnocení stromových jedinců jako celistvých organismů.
Posouzení zdravotního stavu stromového jedince (stanoviště, okolní prostor) – zjištění objektivních skutečností, které se budou blížit exaktnosti, je základním předpokladem pro vypracování objektivních znaleckých posudků z pohledu Forenzní ekotechniky: les a dřeviny .
Významnou roli při navrhování funkčních biometrických parametrů sehrává biometrie. Slovo „biometrie" je odvozené z řeckých slov "bios" označující život a "metron" vyjadřující měření/měřítko. Biometrie je rovněž vědou, která sehrála svou významnou roli v kriminalistice a přinášení podstatných důkazů při řešení složitých případů. Moderní historie biometrie začíná v letech 1882 a je spojována se jménem Alphonse Bertillon. Právě on je považován za zakladatele kriminalistické antropometrie. Uvědomoval si, že člověk na sobě má některé nezaměnitelné rysy, které ho jednoznačně identifikují i po několika letech. Dalším milníkem je rok 1888, kdy Francis Galton ve své práci položil teoreticko-vědecké základy daktyloskopie - tedy vědy zabývající se otisky prstů. Pomocí matematických metod zjišťoval možná uspořádání papilárních linií u člověka. Praktické postupy v tomto ohledu začal praktikovat o pár let později povoláním úředník William James Herschel. Během těchto let se stává tato metoda reálným předmětem studia po celém světě a získává na oblibě v mnoha oblastech. Z českých řad nesmíme opomenout na jméno Jan Evangelista Purkyně. Podařilo se mu popsat základní vzory papilárních linií na koncových článcích prstů a klasifikovat je do devíti vzorů. V souvislosti s biometrií rozlišujeme dva přístupy - anatomicko-fyziologický a podle způsobu chování (behaviorální). Anatomicko-fyziologické techniky verifikace podle: tvaru ruky, otisku prstů, oční duhovky, oční sítnice, obličeje, DNA, tvaru ušnice, rozložení cév na ruce či tváři, atd. Behaviorální techniky verifikace podle: hlasu, stisku kláves, podpisu, úhlu stehna a lýtka při chůzi apod. [9].

Promítneme-li výše uvedené poznatky do problematiky Forenzní ekotechniky: les a dřeviny, můžeme stavět a navrhovat základní kritéria funkčních biometrických parametrů pro ohodnocování dřevin na makroskopické úrovni, vycházející s kombinace poznatků biometrie stromových jedinců (v rámci druhů, jejich adaptace dle ekologických nároků k podmínkám stanoviště, reakce na stres dané genetickou podmíněností, zdravotním stavem, atd.), ve většině případů jde o ovlivnění funkčních procesů uvnitř organismu.

2  MATERIÁL A METODIKA

Tento příspěvek vychází také ze širokého studia literatury zabývající se problematikou ekofyziologie rostlin, zejména způsobů měření funkční biometrie stromů a praktické aplikace některých způsobů měření na makroskopické úrovni v rámci kontinua půda – strom – atmosféra a kontinua koruna – kmen – kořeny ("Triple K") subsystému C: Funkční diagnostika Metody kontaktního ohodnocování rostlinstva (Contct Flora Assessment – Metoda „CFA"[1]. Kdy tyto poznatky jsou dále využity při navržení kritérií funkčních biometrických parametrů pro ohodnocování dřevin.

Funkční biometrie stromových jedinců je aplikovatelná na makroskopické, mikroskopické nebo i genetické úrovni. Úroveň mikroskopická (v obtížnějším případě genetická) je velmi těžce využitelná ve znalecké praxi, neboť nejsme, prozatím, schopni zpracovávat velmi detailními studiemi podložené faktické poznatky, které by pomohly odpovědět na některé speciální otázky zadavatele posudku v rámci oborů, kterými se zabývá Forenzní ekotechnika: les a dřeviny. Nejvíce využitelný se zde jeví makroskopický přístup.
Rovněž i časová a finanční náročnost vychází ze zkušeností získaných měřením v terénu, použitím přístrojů a metod. Časová a finanční náročnost je vztahována vždy na měření jednoho stromového jedince bez započtení nákladů na provedenou práci.

3 VÝSLEDKY

Subsystém C: Funkční diagnostiku Metody kontaktního ohodnocování rostlinstva je možno doplnit o následující funkční biometrické parametry sledované u stromových jedinců v rámci jejich ohodnocování:

3.1  KOŘENY (Roots)

3.1.1  Absorpční plocha kořenů (Absorption area of roots)

Označení: 1Ka
Význam: Stanovení velikosti absorpční plochy kořenů [m²] u konkrétního stromového jedince, symetricky rozloženo po obvodu kmene (360°). Lze odhadnout, v jaké části je absorpční plocha kořenů omezena (snížena).

Princip měření: Modifikovaná metoda elektrické impedance půdy.
Časová a finanční náročnost: dle zkušeností je na měření jednoho stromového jedince ve 2 lidech třeba jedné hodiny čisté práce. Zpracování dat další hodina. Stávající cena zařízení cca 40. 000 Kč.

3.1.2  RAI – index kořenové plochy (Root area Index)

Označení: 1Kb
Význam: Vertikální profil plochy povrchu kořene (root area index – RAI) [m².m^-2] se vypočítá jako skutečný povrch kořenů všech velikostí, dělený plochou povrchu lesní půdy [8]. Celková funkční velikost kořenového systému na jednotlivý strom. Rozložení funkčních kořenů v různých hloubkách a směrech po obvodu kmene je zjistitelné dle množství absorbované vody a vody protékající v různých vrstvách vodivého systému [3].

Princip měření: Nedestruktivní metodou pro měření absorpčního povrchu kořenů - modifikovaná metoda elektrické impedance půdy a metodou měření deformace tepelného pole – měření transpiračního proudu.

Časová a finanční náročnost: Vhodnost měření je odvislá od průběhu fotosyntézy – v době měření musí rostlina fotosyntetizovat, přístroje musí být zapojeny minimálně 1 den. Další půl den následuje zpracování dat. Zařízení na měření kořenů cca 40.000 Kč + zařízení na měření „sap flow" cca 250.000 Kč - obdobná technika jako 1Ka. Přístrojová technika přibližně do 300 tis. korun.

3.2  KMEN (Stem)

3.2.1  Dynamika transpiračního proudu (Dynamic of sap flow)

Označení: 2Ka
Význam: Měření toku vody v kmenech (transpiračního proudu) umožňuje nejen stanovit množství spotřebované vody, ale podle dynamiky a prostorového rozložení toků na průřezu bělí určit i stupeň ohrožení stromů suchem nebo zamokřením. Hloubku, z které stromy odebírají vodu apod. (Čermák in [1]).

Princip měření: nejčastěji metodou deformace tepelného pole nebo metodou tepelné bilance celého kmene.
Časová a finanční náročnost: Časová náročnost se odvíjí od celkové doby měření (časové periodě) a zvolené metodě. Nejčastěji se používá sada čidel (4 kusy na jeden strom) v ceně cca 250.000 Kč (viz 1Kb – v základní verzi). Pro delší měření než 1 den je třeba započíst vzrůstající finanční náklady v souvislosti se zabezpečením přístroje proti krádeži.

2Ka1 - průběhu denní periody (during the day period)
Význam: Rychlé měření, musí být provedeno v době průběhu fotosyntézy, alespoň jeden celý den. Viz 1Ka.
Princip měření: Viz 2Ka.

Časová a finanční náročnost: Finanční náročnost je obdobná jako u předchozího parametru, odpadají náklady na zabezpečení přístroje před případnými vandaly.

2Ka2 - ve vegetačním období (During the vegetation season)
Význam: Obdobně jako u předchozích parametrů.
Princip měření: Obdobně jako u 2Ka.
Časová a finanční náročnost: Obdobně jako u 2Ka.

2Ka3 - Vztaženo na jinou časovou periodu (Depending on availability of measurement)
Označení:
Význam: Obdobně jako u předchozích parametrů.
Princip měření: Obdobně jako u 2Ka.
Časová a finanční náročnost: Finanční náročnost se odvíjí od délky měření.

3.2.2  Dynamika přírůstku ve výčetní tloušťce d1,3 (Dynamics of growth in diameter at breast height)

Označení: 2Kb
Význam: Jde o ekofyziologicko-dendrometrickou metodu. Dendrometry jsou přístroje široce využívané k měření změn průměrů či obvodů kmene ve studiích růstu a vodní bilance stromů. V současné literatuře však neexistuje metodika používání těchto přístrojů, která by zohlednila nejnovější poznatky o dendrometrech a možnostech jejich použití. Charakteristickým rysem měření s dendrometry je kontinuita nebo opakování měření, tím dendrometry umožňují zjišťování změn v růstu. Při měření změn průměru či obvodu kmene, dendrometry zaznamenávají tloušťkový přírůst a současně s ním i veškeré změny rozměru kmene způsobené změnami ve vodní bilanci pletiv (tedy v závislosti na průběhu počasí a s tím i fotosyntézy rostlin). Měření dendrometry můžeme vztáhnout na několik časových period uvedených níže.

Princip měření: Existuje několik typů tloušťkových dendrometrů, velmi přesné měření, může být měření i na dálku.

Časová a finanční náročnost: Časová náročnost se odvíjí od zvolené periody měření a typu dendrometru. Můžeme zvolit časové periody uvedené níže, s tím souvisí i následné odvození výsledků z měření. Dedrometry se pohybují v cenovém rozmezí (dle typu) od 1.000 Kč do několika desítek tisíc korun.
2Kb1 - V průběhu denní periody (During the day period)
Označení:
2Kb2 - Ve vegetačním období (During the vegetation season)
Označení:
2Kb3 - Vztaženo na jinou časovou periodu (Depending on availability of measurement)
Označení:

3.2.3  Zjištění vnitřního zdravotního stavu kmene

Označení: 2Kc
Význam: Zjištění stavu dřevního válce uvnitř kmene pomocí interpretace rychlosti šíření zvukových vln dřevem.

Princip měření: Po obvodu kmene zapojíme drobné snímače, které jsou zapojeny s PC, postupnými údery se výsledný zvuk převede na obraz v závislosti na zdravotním stavu dřevního válce.

Časová a finanční náročnost: Přístroje se pohybují ceně od 80.000 Kč do 400.000 Kč.

3.3  KORUNA (Crown)

3.3.1  Fluorescence chlorofylu (Fluorescence of chlorophyll)

Označení: 3Ka
Význam: Fluoroscence chlorofylu je moderní metodou pro hodnocení fyziologického stavu rostlin. Je využívána pro zjišťování vlivu vysoké a nízké teploty, sucha, deficience výživy, nemocí, herbicidů a znečištění vzduchu, atd. Základem pro měření je vztah fluorescence chlorofylu ke kapacitě fotosyntézy. Měření fluorescence chlorofylu je rychlá, nedestruktivní, kvantitativní diagnostická metoda [5].

Princip měření: Teoretické základy procesů při měření fluorescence chlorofylu lze nalézt v řadě základních fyziologických prací, např. [6], [7] atd.

Časová a finanční náročnost: Zpravidla se toto měření provádí spíše u mladších a výškově měnších jedinců. Používá se například přístroj Imaging-PAM 2000. Cena se pohybuje kolem 100.000 Kč.

3.3.2  LAI – index listové plochy (Leaf area index)

Označení: 3Kb
Význam: Měření indexu listové plochy (LAI) a plochy hustoty listí (LAD) jsou důležité pro studium produktivity lesa, koloběhu živin, ekosystémové hydrologie, včetně transpirace porostu a modelování ekosystémů. Výše a uspořádání listového zápoje je spojena se strukturou porostu a jeho architekturou, čímž určují prostup světla do samotného porostu [4]. LAI patří k nejčastěji používaným charakteristikám stromů nebo porostů. Jde o velikost plochy listů (obvykle jednostranné plochy listových čepelí) běžně udávané v přepočtu na jednotku plochy porostu nebo vzácněji na jednotku plochy půdorysu korun (v obou případech vychází bezrozměrná jednotka, tedy m².m^-2) dle Čermáka in [1].

Princip měření: LAI se nejčastěji odvozuje z alometrických vztahů odvozených z předchozích destruktivních měření.

Časová a finanční náročnost: Časová a finanční náročnost se odvíjí od druhu stromového jedince, jeho velikosti, dostupnosti v terénu. Na zpracování jednoho jedince je třeba jednoho dne práce při 8 lidech, následuje několikadenní sušení a další laboratorní zpracování (vážení a scenování listí a skeletu) a výsledné odvození alometrických vztahů.

3.3.3  SLAI – index osvětlené listové plochy (Sunny leaf area index)

Označení: 3Kc
Význam: Míra osvětlení koruny spolu s plochou listoví může být jedním z rozhodujících faktorů přežití stromových jedinců. SLAI je významné v kombinaci s LAI [2].

Princip měření: Přístrojové měření je značně nákladné, lze ho odvodit z morfologických vlastností listů [2].

Časová a finanční náročnost: Viz 3Kb.

4 DISKUZE

Uvedené principy měření a i samotná navržená kritéria funkčních biometrických parametrů mohou být v současné době, s jistou nadsázkou, pouze takovými orientačními parametry. V České republice nyní neexistuje specializované pracoviště disponující tak nákladnou technikou, jak po finanční stránce, tak i po stránce samotného znalostního aparátu, který je třeba na samotnou manipulaci s přístroji, ale i na vyvození výsledků měření souvisejících s ekofyziologií konkrétního sledovaného stromového jedince s ohledem na ekologické nároky rostlin a podmínky dané stanovištěm.

5 ZÁVĚR

Navržená kritérii funkčních biometrických parametrů pro ohodnocování dřevin budou sloužit k doplnění Funkční diagnostiky Metody kontaktního ohodnocování rostlinstva ve Forenzní ekotechnice: les a dřeviny.

Pořadavek je zde kladen na interdisciplinární a komplexní propojení věd: ekofyziologie rostlin, lesnické typologie (jako vědě o vlastnostech stanoviště – nadmořská výška, edafické kategorie, množství srážek, teplota apod.), protože jedině tak dospějeme opravdu k velmi kvalitním a objektivním datům potřebným pro znaleckou činnost.

                                                                                                Ing. Kateřina Rebrošová
                                                                             Příspěvek byl uveřejněn na konferenci JuFoS 2011


Literatura
[1] ALEXANDR, P. A KOL. Forenzní ekotechnika: les a dřeviny. Akademické nakladatelství CERM, s. r. o.
     Brno. 2010. 626 s. ISBN 978-80-7204-681-2
[2] ALEXANDR, P., ČERMÁK, J., NADEZHDINA, N.: Některé možnosti funkční diagnostiky stromů
     v soudně-znalecké praxi. Soudní inženýrství. 2011 (19) – No. 5. pp. 254 – 261.
[3] CERMÁK J., NADEZHDINA N., MEIRESONNE L., & CEULEMANS R. 2008. Scots pine root distribution
     derived from radial sap flow patterns in stems of large leaning trees. Plant and Soil 305 (1-2): 61-75
[4] CERMAK J., TOGNETTI R., NADEZHDINA N. & RASCHI A. (2008) Stand structure and foliage
     distribution in Quercus pubescens and Quercus cerris forests in Tuscany (central Italy).
     Forest Ecology and Management, 255, 1810-1819.
[5] MAXWELL, K., JOHNSON, G. J.: Chlorophyll flourescence – a practical guide. Journal
     of Experimental Botany. 51. 2000. No. 345. pp. – 659 – 668
[6] MOHAMMED, G. H., BINDER, W. D., GILLIES, S. L.: Chlorophyll flourescence: a review of its practical
     forestry apllications and instrumentation. Scandinavian Journal of Forest Research. No.(10) – 4. 1995.
     pp. 383 – 410
[7] SCHREIBER, U., BILGER, W., NEUBAUER, C.: Chlorophyll flourescence as a noninstrusive indicator
     for rapid assessment of in vivo photosynthesis. Ecophysiology of phorosynthesis. Ed. E.
     – D. SCHULTZE, M. M. M. CALDWELL. Berlin. Springer – Verlag. 1995. pp. 49 – 70
[8] URBAN, J.: Architektura stromu na makroskopické úrovni a možnosti kvantifikace jeho operačních
     parametrů ovlivňujících transpiraci. 2009. Disertační práce. Mendelovana univerzita v Brně 119 stran
[9] http://www.svethardware.cz citováno dne 24. března 2011

< Předchozí		Další >