Vietējo un introducēto koku sugu attīstības un ksiloģenēzes plastiskums mainīga klimata apstākļos

Eiropas Reģionālās attīstības fonda darbības programmas "Izaugsme un nodarbinātība" specifikā atbalsta mērķa 1.1.1. "Palielināt Latvijas zinātnisko institūciju pētniecisko un inovatīvo kapacitāti un spēju piesaistīt ārējo finansējumu, ieguldot cilvēkresursos un infrastruktūrā" pasākuma 1.1.1.2. "Pēcdoktorantūras pētniecības atbalsts" vienošanās Nr. 1.1.1.2/VIAA/1/16/108

Pēcdoktorants Roberts Matisons
Atbildīgā persona Āris Jansons 
Kopējais finansējums ir 133 806 EUR 

Koku izdzīvošanu un augšanu to dzīves laikā ietekmē liels skaits vides faktoru, sākot ar sēklu dīgšanu un sējeņu konkurenci un beidzot ar meteoroloģiskajiem un tiem pakārtotajiem faktoriem un mežsaimniecību. Evolūcijas procesā kokaugi ir izstrādājuši neskaitāmus pielāgojumus dažādiem apstākļiem, informācija par kuriem tiek uzglabāta apjomīgā genomā, kura realizāciju nosaka konkrētu apstākļu kopums. Vasas ātraudzība ir uzskatāma par vienu no šādiem pielāgojumiem, kas nodrošina veiksmīgai konkurēšanu audzes līmenī. Tā ir ģenētisku noteikta. Savvaļas materiālā, evolucionāri šis pielāgojums var tikt bieži neizmantots pilnā mērā, kokam resursus novirzot citiem mērķiem (piemēram, aizsargvielu biosintēzei, u.tml.). Mežsaimniecības mērķu, proti, koksnes ražošanas, sasniegšanai, izmantojot selekciju un krustošanu ir iespējams izveidot genotipus, kas konkrēto apstākļos uzrāda pārāku produktivitāti un stumbra īpašības, maksimāli izmantojot optimumā esošos resursus pieauguma veidošanai, t.sk. arī klimatiskos apstākļus. Tomēr šāda koncertēšanas uz noteiktu kokaugu īpašību (ātraudzību) var palielināt jutību pret vides apstākļu izmaiņām un novirzi no optimuma, krasi samazinot pieaugumu nelabvēlīgos apstākļos. Ņemot vērā koku dzīves ilgumu, plānojot meža atjaunošanu, ir jārēķinās ar iespējamajiem nākotnes riskiem un to ietekmi uz augšanu. Priede un egle ir vienas no galvenajām mežsaimniecības sugām Latvijā, līdz ar to informācija par to jutību uz vides faktoriem ir svarīga mežsaimniecības nozarei. Kā vien no galvenajiem riskiem nākotnes koku augšanai ir minamas klimata pārmaiņas. Temperatūras pieaugums var sekmēt pieaugumu veidošanos intensificējot fotosintēzi, pietiekamos mitruma apstākļos, tomēr tas var būtiski samazināt augšanu, vai pat paaugstināt mirstību intensificējot evapotranspirāciju un izraisot sausumu ūdens deficīta apstākļos. Pie tam sausums var būt iekšējs, kad, ārējo apstākļu dēļ, samazinās koksnes ūdens vadītspēja (embolizācija aun koksnes disfunkcija) un fotosintētiskajam aparātam netiek pievadīts nepieciešamais ūdens, ietekmējot augšanu arī augsnes mitrumam atgriežoties optimāla līmenī. Jutība pret ūdens deficītu var atšķirties starp proveniencēm, līdz ar to ietekmes klimatisko faktoru ietekmes mazināšanai var izmantot introdukciju.

Pētījuma mērķis ir paaugstināt izpratni par saimniecisko nozīmīgo koku sugu reakciju uz abiotisko faktoru mainību, iegūstot vispusīgāku informāciju par vietējā un introducētā meža reproduktīvā materiāla reakciju uz vides faktoriem, kā arī reakcijas plastiskumu dažādā klimatā.

Plānotās aktivitātes:

1. raksturot reģionālās un lokālās ksiloģenēzes specifiku ekonomiski nozīmīgākajām sugām;
2. veikt dažādas izcelsmes parastās priedes ksiloģenēzes salīdzinājumu nākotnes potenciālā klimata apstākļos;
3. analizēt ekonomiski nozīmīgāko un potenciāli nozīmīgo sugu agrīno attīstību prognozētajos temperatūras režīmos.

Aktualitātes

1. 1.11.2017. Pētījuma uzsākts 1.10.2017. Kopš tā sākuma ir atlasītas potenciālās paraugu ievākšanas vietas, izveidots kartogrāfiskais materiāls pirmo divu aktivitāšu veikšanai. Paralēlajos eksperimentos atlasītas parastās priedes proveniences ar kontrastējošu produktivitāti. Sākta koksnes paraugu ievākšana Latvijā, priedes provenienču augšanas un saimnieciski nozīmīgo sugu lokālās ksiloģenēzes specifikas raksturošanai.
2. 24.11.2017. Tiek vākti, šķiroti un apstrādāti koksnes paraugi. Pilnībā pabeigta audžu inventarizācijas analīze un ievākts materiāls no IUFRO 1975 paralēlajiem priedes provenienču stādījumiem Latvijā. Paralēli tiek ievākts arī materiāls no priedes, egles un bērza audzēm Latvijā. Lietuvas pētījuma stacijā materiāla ievākšana jau ir pabeigta.
3. 29.03.2018. Tiek veikti urbumu mērījumi, kā arī tiek veikta mērījumu analīze. Balstoties uz iegūtajiem mērījumiem, iesākta publikāciju gatavošana. Šo publikāciju tēmas galvenokārt saistītas ar provenienču stādījumiem, proti, analizēta augšanas reakcija uz meteoroloģiskajiem ekstrēmiem, kā arī koksnes anatomijas mērījumu vispārējās atšķirības starp dažādām proveniencēm.
4. 5.2018. LVMI "Silava" avīzes "Silavas Zīle" 2018. gada maija numurā publicēts raksts par pētījuma tēmu Koku sugu reakcija mainīgos klimata apstākļos 
5. 28.09.2018. Lekcija "Kā aug koki!?" par pēcdoktorantūras pētījumu "Vietējo un introducēto koku sugu attīstības un ksiloģenēzes plastiskums mainīga klimata apstākļos" LVMI "Silava" "Eiropas Zinātnieku nakts 2018" pasākuma ietvaros.
6. 8.10.2018. Apmeklēts seminārs par kvantitatīvo koksnes anatomiju Tartu, Igaunijas Dzīvības zinātņu universitātē (Estonian University of Life Sciences). Jauna pieredze materiāla apstrādei un datu analīzei.
7. 12.11.2018. Tie gatavoti materiāli dalībai TRACE2019 un EURODENDRO2019 konferencēs.
8. 12.12.2018. Pētījuma rezultātu publicēšanas process: manuskripti ar labojumiem iesniegti žurnāliem "Baltic Forestry" un "Dendrochronologia".
9. 18.12.2018. Siltumnīcas eksperimenta datu apstrāde un darba hipotēžu precizēšana.
10. 7.01.2018. Pieņemti publicēšanai iesniegtie zinātniskie raksti par pēcdoktorantūras tēmu.
11. 22.02.2019. Noslēgts kārtējais mobilitātes brauciens pie sadarbības partnera WSL, Šveice.
12. 28.02.2018. Publicēti divi no trim iesniegtajiem manuskriptiem. Divi jauni manuskripti tiek gatavoti pirmreizējai iesniegšanai.
13. 19.03.2018. Veikta siltumnīcas eksperimenta datu analīze un tās rezultātu atspoguļojoša manuskripta gatavošana.
14. 15.04.2019. Gatavots manuskripts par koksnes anatomijas atšķirībām starp proveniencēm.
15. 05.05.2019. Manuskripts par koksnes anatomijas atšķirībām starp proveniencēm iesniegts žurnālā "Forest Ecology and Management".
16. 10.05.2019. Konferencē TRACE2019 (Caserta, Itālija) prezentēti pētījuma rezultāti (divi ziņojumi).
17. 2.06.2019. Gatavoti manuskripti par nelineārām pieauguma un meteoroloģisko faktoru saistībām Baltijas jūras austrumu reģionā, un par salnu izraisīto koksnes anatomijas anomāliju biežuma atšķirībām starp proveniencēm.
18. 10.12.2019. Publicēts raksts par pētījuma rezultātiem saistībā ar koksnes anomālijām (sala bojājumiem) dažādās priedes proveniences.
19. 8.11.2019. Meža nozarei prezentēti pētījuma rezultāti par reģionālo priedes populāciju reakciju uz meteoroloģiskajiem apstākļiem un tās plastiskumu klimata pārmaiņu kontekstā.
20. 15.10.2019. Pilnveidots manuskripts par Koksnes sala bojājumu intensitāti dažādām priedes proveniencēm.
21. 7.–11.10.2019. Vizītē pie sadarbības partnera WSL (Šveice) apspriesta rezultātu publicēšana.
22. 4.10.2019. Siltumnīcas eksperimenta pirmās kārtas otrais cikls noslēgts un pabeigta datu ievākšana. Ievākts materiāls no sējeņiem koksnes anatomijas analīzēm. 
23. 14.01.2020. Siltumnīcas eksperimenta I kārtas 1. un 2. cikla rezultātu aprakstīšana un diskusijas veidošana.
24. 10.02.2020. Pilnveidots un pabeigts manuskripts, kas apskata meteoroloģisko faktoru reģionālo ietekmi uz koku augšanu un koku pieauguma reakcijas plastiskumu.
25. 26.02.2020. Manuskripts, kas apskata meteoroloģisko faktoru reģionālo ietekmi uz koku augšanu un koku pieauguma reakcijas plastiskumu, iesniegts žurnālam "Agricultural and Forest Meteorology".
26. 16.04.2020. Radiālā pieauguma atbildes reakcijas nelinearitāte salīdzināta vietējām un introducētajām sugām.
27. 14.05.2020. Uzsākta materiāla apstrāde, lai raksturotu agrīnās konkurences un vides temperatūras ietekmi uz koku sējeņu anatomiju un funkcionēšanu mainīgos apstākļos.
28. 12.06.2020. Žurnālam "Forest Ecology and Management" nosūtīts manuskripts par siltumnīcas eksperimenta rezultātiem: kokaugu pieaugumu un agrīno konkurenci.
29. 30.06.2020. Ar sadarbības partneri apspriesti koksnes staru analīzes rezultāti un veiktas pirms-iesniegšanas korekcijas manuskriptam.
30. 30.06.2020. Arī zinātni ir ietekmējis COVID19: klātienes komunikācija, gan zinātniskā, gan populārzinātniskā, plašākā mērā 2020. gadā praktiski nenotiek.

Praktiskās rekomendācijas

1. Ilgtermiņā (21. gs. laikā) klimata pasiltināšanās un pieaugošā ūdens deficīta dēļ priedei gaidāms tekošā pieauguma samazinājums, līdz ar to vēlams intensificēt adaptāciju veicinošo mežsaimniecisko pasākumu kopumu.
2. Priedes selekcijas programmā plašāk izmantojams ģenētiskais materiāls no produktīvākajām Polijas dienvidu un Vācijas ziemeļu proveniencēm, kam raksturīga augsta tolerance pret meteoroloģiskajiem ekstrēmiem. Šāda materiāla iekļaušana kontrolētajos krustojumos un pārbaudēs paaugstinātu iespējas identificēt mainīgiem klimatiskajiem apstākļiem piemērotākos genotipus, ko rekomendēt sēklu plantāciju izveidošanai un secīgi stādmateriāla izaudzēšanai.
3. Ņemot vērā atšķirības dažādu koku sugu pieauguma tendencēs un pieaugošo traucējumu intensitāti, mežaudžu ilgtspējas un produktivitātes vicināšanai klimata pārmaiņu apstākļos vēlams veicināt pētījumus par mistrojuma ietekmi audzes ietvaros uz mežaudžu produktivitāti dažādā telpiskā mērogā, tajā ietverot arī šobrīd Latvijā maz sastopamas  vai pat eksotiskas koku sugas.
4. Ņemot vērā dižskābarža ražību atsevišķās audzēs Latvijā, kā arī konstatēto tā sējeņu augsto konkurētspēju pat pēc bojājumiem, kas apliecina sugas augšanas potenciālu, ieteicams paplašināt pētījumus par dižskābarža audzēšanu un audžu apsaimniekošanas stratēģiju. Sarkanajam ozolam konstatētās starpsugu konkurences īpašības norāda uz tā savietojamību mistraudzēs ar vietējām saimnieciski nozīmīgākajām sugām.