Obična bukva budućnost srednje Europe?

Sredinom prosinca 2014. godine, u dvorani Hrvatskog šumarskog društva u Zagrebu, predavanja su održali stručnjaci iz Republike Njemačke.

Aikaterini Dounavi s Odjela zaštite šuma na Institutu za šumska istraživanja smještenom u pokrajini Baden-Württemberg i Heinz Rennenberg s Instituta šumske botanike i fiziologije drveća u Freiburgu, izlagali su pred šumarskim stručnjacima iz Hrvatskog šumarskog instituta, Šumarskog fakulteta, Ministarstva poljoprivrede i Hrvatskih šuma.

Predavanja su održana u sklopu bilateralne suradnje između Hrvatske (MZOS) i Njemačke (DAAD). Hrvatski šumarski institut organizirao je dva predavanja u dvorani Hrvatskog šumarskog društva u Zagrebu.

Šumska istraživanja

Izlaganje Aikaterini Dounavi s Odjela zaštite šuma na Institutu za šumska istraživanja smještenom u pokrajini Baden-Württemberg bilo je podijeljeno u dva dijela. Prvi se odnosio na genetičke aspekte u šumarstvu i zaštiti šuma. Drugi, na temu Tolerancija obične bukve na stres izazvan sušom, nadovezivao se na pokuse koji su se provodili u četiri zemlje od kojih je jedna Hrvatska. Heinz Rennenberg s Instituta za šumarsku botaniku i šumsku fiziologiju održao je predavanje na temu Kruženje dušika u šumskim ekosustavima vezano uz klimatske promjene.

Uvažene goste su predstavili voditelj projekta za Hrvatsku Mladen Ivanković, predstojnik Zavoda za genetiku, oplemenjivanje šumskog drveća i sjemenarstvo u HŠI i koordinatorica i organizatorica projekta Nevenka Ćelepirović, voditeljica laboratorija za molekularno-genetička ispitivanja. Ćelepirović je održala uvodno izlaganje u kojem je opisala na koji način i pod kojim uvjetima su rađeni pokusi na sadnicama obične bukve u Hrvatskoj. Pojasnila je kako je cilj projekta bio utvrditi molekularno-genetičke i fiziološke markere obične bukve otporne na sušu koji se mogu koristiti za utvrđivanje provenijencija.

Tolerancija obične bukve na stres izazvan sušom

U tu svrhu su u Hrvatskoj odabrane dvije provenijencije, jedna na području šumarije Karlobag unutar Uprave šuma podružnice Gospić i druga na području šumarije Zagreb unutar UŠP Zagreb. S Velebita i Medvednice je u plastenik HŠI-a preneseno sto dvogodišnjih sadnica koje su presađene u kontejnere. Na taj su način, pojasnila je dalje Ćelepirović, sve stavljene u jednake uvjete. Svaka je sadnica zatim kodirana prema provenijenciji te su za svaku svakodnevno bilježeni podatci o fenološkim stadijima, temperatura, vlaga, visine i drugi parametri. Biljke su u kontejnere presađene u travnju 2013. godine, a pokus je započeo dva mjeseca kasnije, u lipnju te je trajao šest tjedana. Sastojao se u umjetnom stvaranju sušnih uvjeta kojima je bilo izloženo pedeset biljaka, što znači da od tada nisu zalijevane, dok je druga polovina održavana u normalnim uvjetima.

U tom periodu se jednom tjedno provodilo uzorkovanje biljaka. Od svake je provenijencije bilo uzorkovano po deset biljaka na način da je po pet bilo izloženo suši, a drugih pet je predstavljalo kontrolnu skupinu. Daljnji provedeni postupak se sastojao od vađenja sadnica iz kontejnera, ispiranja od tla te odvajanja stabljike, lišća i korijenja. Uzorci lišća i korijena stavljeni su u cryo tube (male cilindrične posude za dugotrajnu pohranu genetskog materijala) i pohranjeni u kontejner s tekućim dušikom na - 196 ºC. Nakon uzorkovanja svih biljaka, sakupljeni uzorci su poslani u njemački institut na genetičke i fiziološke analize.

Na opisano se nadovezao drugi dio izlaganja voditeljice molekukarno-genetičkog laboratorija u Baden-Württembergu, Dounavi. Prisutne je upoznala s podatkom o tome kako su sadnice uzimane iz još dvije provenijencije u Njemačkoj, točnije u pokrajinama Baden-Württemberg i Bavarskoj te iz provenijencija smještenih u Grčkoj i Bugarskoj. Te su sadnice bile podvrgnute istovjetnom pokusu i prenesene u laboratorij u Baden-Württembergu.

Bugarska populacija najneotpornija na stres

U pristiglim uzorcima su uz pomoć specijalnog stroja analizirani genetski markeri, mikrosateliti (dijelovi jezgre DNK koje karakterizira uzastopno ponavljanje istih parova dušičnih baza). Rezultati su pokazali da su genetske razlike najveće unutar bugarske populacije i da je ista najneotpornija na stres. Nadalje, pokazalo se da su genetski međusobno najsličnije njemačke populacije, s time da je populacija iz Baden-Württemberga otpornija od bavarske. Hrvatska je populacija otpornija od njemačkih, a najboljom se pokazala grčka kod koje su se pokazale nešto veće genetske razlike. Temeljem analize, uzorci su svrstani u grupe prema genotipu. Slijedi fiziološka analiza, a zatim će svi rezultati biti objavljeni u njemačkom znanstvenom časopisu.

Genetske metode u zaštiti šuma

U prvom dijelu izlaganja, Aikaterini Dounavi je navela primjere korištenja genetskih metoda u zaštiti šuma. Osvrnula se na nekadašnje metode, od prije dvadesetak godina, kada su genetičari promatrali fenotipove i razlike u provenijencijama. Danas koriste molekularnu genetiku, što znači da su, osim fenotipske, sada u mogućnosti odrediti i molekularnu konstituciju svake individue. Navela je neke konkretne primjere genetskih analiza koje je proveo institut u Baden-Württembergu.

Radili su na verifikaciji polena u svrhu produkcije kvalitetnog sjemena divlje trešnje, hrasta lužnjaka, hrasta kitnjaka, križanaca ovih dviju vrsta i obične bukve.

Razlike u otpornosti među vrstama

Na temelju njih su provodili testove koji su imali za cilj pokazati kako silvikulturni tretman utječe na genetske varijacije. Zaključili su kako tretman nema veći utjecaj. Drugi vid analiza koji su provodili bilo je uočavanjei identifikacija štetnika i patogena. Cilj tih istraživanja je bio ustanoviti postoje li razlike u otpornosti među vrstama, nakon što su stabla napadnuta, odnosno inficirana. Među primjerima koje je navela osobito su zanimljivi bili oni kod kojih su vršene genetske analize azijske strizibube (lat. Anoplophora glabripennis) i kestenove ose šiškarice (Dryocosmus kuriphilus) u stadiju ličinaka. Identifikacija genetskih markera u tom stadiju daje siguran odgovor na pitanje treba li ili ne posjeći neko stablo. Naime, samo morfološko promatranje nije pouzdano zbog velike sličnosti među raznim vrstama mogućih prisutnih ličinaka.

Terenska istraživanja u Njemačkoj su pokazala da su problemi napada na nekim lokacijama jako izraženi, dok na drugima gotovo izostaju pa se nameće poveznica otpornosti i provenijencije. Uz to se nametnulo pitanje je li u otpornijim stablima prisutna veća koncentracija sekundarnih metabolita. To su razne molekule prisutne u većini vaskularnih biljaka, koje ako su u većim koncentracijama, štite od biljojeda i štetnika. Drugo je pitanje koji su to geni odgovorni za proizvodnju tih metabolita.

Održivo gospodarenje šumama

Dounavi je zaključila kako bi spoznaja o tome koja je populacija otpornija na stres omogućila donošenje ispravnih odluka o načinu održivog gospodarenja šumama, kao i odluke o očuvanju šuma.

Rennenberg smatra da je obična bukva buduća potencijalna autohtona vegetacija srednje Europe na marginalnim, odnosno nutrijentima siromašnim tlima.

Heinz Rennenberg u svome je izlaganju prikazao rezultate prvih mjerenja količine dušika u listincu i raspadnutoj korijenovoj masi sadnica obične bukve, količine dušika i biomase koji se vrati u živuću sadnicu te udio dušika koji prime pojedini dijelovi bukve. Rezultati su pokazali da se velika količina dušika iz listinca i korijenove mase ugradila u mikrobiološku biomasu. Tijekom pokusa prstenovana su zrela bukova stabla na jednoj lokaciji u Njemačkoj čime je narušen dovod vode i hranjiva prema krošnjama, čime su umjetno stvoreni uvjeti suše. Time su mikroorganizmi u tlu dobili prednost u pridobivanju dušika. Na mikrobiološku aktivnost tla utjecala je raspodjela i otpuštanje ugljika u bukovim stablima.

Bukva - buduća autohtona vegetacija siromašnih tala srednje Europe

To je otpuštanje bilo smanjeno u umjetno stvorenim uvjetima suše, zbog čega su stabla bila u mogućnosti samo kratkotrajno iskoristiti dušik oslobođen iz mikrobiološke biomase. Kada dođe do velikog natjecanja unutar mikrobiološke biomase, organski dušik postaje dominantan izvor dušika za bukovo korijenje. Pokazalo se da izlaganje bukve uvjetima globalnih klimatskih promjena jako utječe na mogućnost uzimanja dušika. Bukva koja nije u mogućnosti doći do dušika nadoknađuje potrebe pridobivanja hranjiva smanjenim ispuštanjem ugljika.

To za posljedicu ima propadanje mikrobiološke biomase, kao i kratkotrajno poboljšanje dostupnosti dušika drveću. U uvjetima suše, smanjena nitrifikacija uzrokuje narušavanje dostupnosti nitrata, što dovodi do akumuliranja bakterijske i biljne biomase. Usporedbom zrelih bukovih stabala i prirodnog podmlatka, zaključeno je da je opskrba dušikom ovisna o godišnjim dobima. Pri tome zrela stabla imaju prednost u proljeće, a podmladak u jesen.