Mgr. Marian Pavelka, Ph.D. – vedoucí
Vědečtí pracovníci:
Ing. Manuel Acosta, Ph.D.
Mgr. Adam Bednařík, Ph.D.
Ing. Shilpi Chawla
Dr. Philippe Ciais
Mgr. Eva Dařenová, Ph.D.
Mgr. Jiří Dušek, Ph.D.
Ing. Milan Fischer, Ph.D.
Dr. Georg Jocher
Ing. Lukáš Kokrda
MSc. Natalia Kowalska, Ph.D.
Dr. John David Marshall
Patryk Poczta
Mgr. Ladislav Šigut, Ph.D.
Doktorandi:
Ing. Libor Joura
Ing. Štěpánka Řehořková
MSc. Carlos Sosa Pérez
Ing. Roman Vitásek
Ms. Khue Hoang Ngoc Vu
Ostatní:
Mgr. Radek Czerný
Ing. Pavol Klimo
RNDr. Pavel Sedlák, CSc.
Ing. Stanislav Stellner
Mgr. Jan Trusina
Motto
„Držíme prst na tepu ekosystémů.“
Studujeme základní fyziologické procesy, tedy fotosyntézu, respiraci (dýchání) a transpiraci (výdej vody rostlinami) v různých typech ekosystémů. Naším hlavním cílem je odhalit vliv probíhající klimatické změny na vitalitu ekosystémů a jejich schopnost poutat vzdušný uhlík a také modelovat jejich budoucí vývoj. Tyto procesy sledujeme nepřetržitě „online“ na úrovni jednotlivých stromů až po úroveň ekosystémů. Zjišťujeme takto okamžitý stav rostlin, potažmo ekosystému a jak strom nebo ekosystém reaguje na změny prostředí, ať už se jedná o běžné změny počasí nebo o vlivy změny klimatu, jako jsou např. extrémní teploty, sucho nebo naopak přívalové srážky, případně narušení ekosystému – např. napadení kůrovcem.
Hlavní metodou, kterou používáme, je tzv. eddy-kovariance, při které jsou nad ekosystémem 20x za sekundu měřeny pohyby vzduchu (vzduchové víry) a koncentrace studovaných látek – skleníkových plynů (zejména CO2, vodní pára, na vybraných ekosystémech pak také CH4 a N2O). Z těchto dat jsou počítány toky uvedených látek mezi ekosystémem a atmosférou. Měření probíhá nepřetržitě 24 hod denně, 365 dní v roce. Můžeme tedy s nadsázkou říct, že již po mnoho let „držíme prst na tepu ekosystémů“. Podobně měříme řadu dalších důležitých parametrů (hodnoty meteorologických prvků, informace o přírůstu biomasy apod.). Pro doplňující měření jsme vyvinuli vlastní měřicí systémy – automatické komorové systémy pro sledování výdeje CO2, případně CH4 z půdy, kmenů, či mokřadního a lučního ekosystému.
Výzkum uskutečňujeme v unikátní síti ekosystémových stanic CzeCOS, která pokrývá základní typy ekosystémů vyskytujících se na území ČR (zemědělské, lesní, luční a mokřadní ekosystémy). Vybrané stanice sítě CzeCOS jsou také součástí prestižní výzkumné infrastruktury celoevropského významu ICOS (Integrated Carbon Observation System – Jednotný systém sledování uhlíku), jejíž jsme zakládajícím členem a významným spoluautorem jednotných metodických postupů. Tato evropská výzkumná infrastruktura dosáhla prestižního statutu ERIC (European Research Infrastructure Consortium – Evropské konsorcium pro výzkumnou infrastrukturu).
Vzhledem ke globálnímu vlivu klimatické změny na ekosystémy a z toho vyplývající nutnosti mezinárodní spolupráce, jsme naše zkušenosti využili, ve spolupráci s místními univerzitami, k vybudování ekosystémové stanice ve Vietnamu (agroekosystém – rýžové pole) a v Ghaně (tropický les). Data z našich stanic sdílíme s celou vědeckou komunitou v rámci open access principu přes volně dostupné databáze, např. FLUXNET, DEIMS-SDR.
Klíčová slova
Skleníkové plyny, CO2, CH4, N2O, uhlíkový cyklus, primární produkce, fotosyntéza, respirace půdy, respirace biomasy, respirace ekosystému, sekvestrace uhlíku, eddy-kovariance (vírová kovariance); komorová měření, modelování toků uhlíku, dopady klimatické změny.
Hlavní činnost oddělení:
- snaha o hlubší poznání dynamiky cyklu uhlíku v jednotlivých ekosystémech a nalezení možností vedoucích ke zmírnění klimatické změny zvýšenou schopností terestrických ekosystémů poutat a ukládat uhlík z atmosféry v biomase rostlin, především stromů, a to za současných i budoucích klimatických podmínek
- studium vodního provozu ekosystémů se zaměřením na lesní ekosystémy a jejich schopnosti odolávat stresu suchem
- dlouhodobý precizní monitoring skleníkových plynů a meteorologických prvků, který je základem pro analýzy dopadů klimatické změny na terestrické ekosystémy a jejich produkční aktivitu v různých prostorových měřítkách
- modelové odhady budoucího vývoje terestrických ekosystémů
- inovace metod pro sledování toků skleníkových plynů a energie mezi ekosystémy a atmosférou
Vybrané publikace:
Kowalska, Natalia; Šigut, Ladislav; Stojanović, M.; Fischer, Milan; Kyselová, Ina; Pavelka, Marian: Analysis of floodplain forest sensitivity to drought (in printing). Philosophical Transactions of the Royal Society B 1(1): 1-1, Article number 1, 2020.
Dařenová, Eva; Čater, M.: Effect of spatial scale and harvest on heterogeneity of forest floor CO2 efflux in a sessile oak forest. Catena 188: Article number 104455, 2020
Acosta, Manuel; Dušek Jiří; Chamizo S.; Serrano-Ortiz P.; Pavelka Marian: Autumnal fluxes of CH4 and CO2 from Mediterranean reed wetland based on eddy covariance and chamber methods. Catena. 2019 (183) 104191.
Crabbe, Richard A.; Janouš, Dalibor; Dařenová, Eva; Pavelka, Marian: Exploring the potential of LANDSAT-8 for estimation of forest soil CO2 efflux. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2019, 77(May), 42-52. ISSN 0303-2434
Dařenová, Eva; Szatniewska, Justyna; Acosta, Manuel; Pavelka, Marian: Variability of stem CO2 efflux response to temperature over the diel period. Tree Physiology. 2019, 39(5), 877-887. ISSN 0829-318X
McGloin, Ryan; Šigut, Ladislav; Fischer, Milan; Foltýnová, Lenka; Chawla, Shilpy; Trnka, M., Pavelka, Marian; Marek, M. V.: Available Energy Partitioning During Drought at Two Norway Spruce Forests and a European Beech Forest in Central Europe. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2019, 124(7), 3726-3742. ISSN 2169-897X
Acosta, Manuel; Dařenová, Eva; Foltýnová, Lenka; Pavelka, Marian: Seasonal and inter-annual variability of soil CO2 efflux in a Norway spruce forest over an eight-year study. Agricultural and Forest Meteorology. 2018, 256(jun), 93-103. ISSN 0168-1923
Dařenová, Eva; Acosta, Manuel; Pokorný, R., Pavelka, Marian: Variability in temperature dependence of stem CO2 efflux from Norway spruce trees. Tree Physiology. 2018, 38(9), 1333-1344. ISSN 0829-318X
Dušek, Jiří; Acosta, Manuel; Stellner, Stanislav; Šigut, Ladislav: Consumption of atmospheric methane by soil in a lowland broadleaf mixed forest. Plant, Soil and Environment. 2018, 64(8), 400-406. ISSN 1214-1178
Pavelka, Marian; Acosta, Manuel; Kiese, R., Altimir, N., Brümmer, C., Crill, P., Dařenová, Eva, Fuß, R., Gielen, B., Graf, A., Klemedtsson, L., Lohila, A., Longdoz, B., Lindroth, A., Nilsson, M., Maraňón Jiménez, S., Merbold, L., Montagnani, L., Peichl, M., Pihlatie, M., Pumpanen, J., Serrano Oritz, P., Silvennoinen, H., Skiba, U., Vestin, P., Weslien, P., Janouš, Dalibor, Kutsch, W. Standardisation of chamber technique for CO2, N2O and CH4 fluxes measurements from terrestrial ecosystems. International Agrophysics. 2018, 32(4), 569-587. ISSN 0236-8722
McGloin, Ryan; Šigut, Ladislav; Havránková, Kateřina; Dušek, Jiří; Pavelka, Marian; Sedlák, Pavel: Energy balance closure at a variety of ecosystems in Central Europe with contrasting topographies. Agricultural and Forest Meteorology. 2018, 248(jan), 418-431. ISSN 0168-1923
Acosta, Manuel; Juszczak, R., Chojnicki, B. H., Pavelka, Marian; Havránková, Kateřina; Leśny, J., Foltýnová, Lenka; Urbaniak, M., Macháčová, Kateřina, Olejnik, Janusz: CO2 Fluxes from Different Vegetation Communities on a Peatland Ecosystem. Wetlands. 2017, 37(3), 423-435. ISSN 0277-5212
Acosta, Manuel; Dařenová, Eva; Dušek, Jiří; Pavelka, Marian: Soil carbon dioxide fluxes in a mixed floodplain forest in the Czech Republic. European Journal of Soil Biology. 2017, 82(SEP), 35-42. ISSN 1164-5563
Dařenová, Eva; Holub, Petr, Foltýnová, Lenka; Pavelka, Marian: Effect of repeated spring drought and summer heavy rain on managed grassland biomass production and CO2 efflux. Journal of Plant Ecology. 2017, 10(3), 475-485. ISSN 1752-9921
Dušek, Jiří; Hudecová, S., Stellner, Stanislav: Extreme precipitation and long-term precipitation changes in a Central European sedge-grass marsh in the context of flood occurrence. Hydrological Sciences Journal. 2017, 62(11), 1796-1808. ISSN 0262-6667
Foltýnová, Lenka; Marková, I., Havránková, Kateřina; Pokorný, Radek, Urban, Otmar, Šigut, Ladislav; Pavelka, Marian; Cienciala, E., Marek, M. V.: Comparison of different approaches of radiation use efficiency of biomass formation estimation in Mountain Norway spruce. Trees: structure and function. 2017, 31(1), 325-337. ISSN 0931-1890
Fotogalerie