Wood chemical composition research is of significant importance for various fields like wood-manufacturing, food and pharmaceutical industries. Much research work has been motivated by the fundamental knowledge that wood of some tree species demonstrate significantly higher native durability against biological degradation and therefore is much convenient to use in more demanding applications, e.g. in contact with soil or water. This important wood property was assign mainly to presence of extractive chemical compounds or secondary metabolites, produced by wood when heartwood is formed. The presented doctoral thesis aims to find the possibilities of how to utilize extractive chemical compounds found in Black locust (Robinia pseudoacacia L.) as treatment solutions. These can be used to increase the durability of low durable wood species. The experimental part of the presented thesis was carried out using the laboraties and equipment of the Mendel University in Brno, and their external laboratories of research centre in Útěchov. Paper 01 aims to establish methodology for extraction apparatus fexIKA. Describes mainly possibilities for quantitative gains of extractives when using various organic solvents. Within this papers research scope heartwood, sapwood and bark of Black locust were used as the source material. Black locust was choosen mainly due to its extremely high native durability, together with oak considered highest in Central Europe, and for longer term experimental plans and reason. The established methodology for primal solvents (acetone, benzene, cyclohexane, ethanol and distilled water) was the result of this paper. The influence of extraction inputs (particles size, solvent type and temperature) on quantitative and qualitative result of extraction process was the topic for research design presented in Paper 02. In the paper comparable results with literature and established fexIKA methodology were proven. Also the effect of the above mentioned inputs are described and extracted chemical content was identified using HPLC-HRMS technique. The possibility of utilizing chemical compounds obtained, based on Paper 01 extractive methodology, aimed for higher content of phenolic compounds according to Paper 02 results, were the topic of Paper 03. This research paper proves antifungal activity of Black locust (Robinia pseudoacacia L.) and African padauk (Pterocarpus soyauxii Taub.) extracts after impregnation into European beech (Fagus sylvatica L.) sapwood. This wood species is assessed as class 5 (not durable), with an average mass loss result after the durability test of untreated samples 43.6 %. Native durability of European beech wood was significantly improved after impregnation with extractives, mass loss resulted in average 12.7 %. This revalued treated beech sapwood into durability class 3. Paper 04 continues with a study of extractives retention in wood matrix after impregnation whilst introducing adjusted leaching tests. Despite standard EN 84, this research employed miniaturized Bravery wood blocks for impregnation and leaching tests, which were at the end shortened to 144 hours. In order to increase the biologicaly active chemical compounds retention in the specimens, heat treatment was used. The results of the experiment proved the significance between heat treatment and retention.

The growth response of trees to disturbance events in 8 beech-dominated natural forests in Czech Republic was studied using standard tree-ring analysis. With the use of circa 2 000 increment cores a disturbance regime of Žofín old-growth forest was reconstructed. The results indicate not only disturbance intensity, but also their spatial characteristics determine the effect of disturbance on further forest ecosystem development. As the picture of past disturbances had not emerged to be sufficient enough to describe a historical forest development, recognizing the statistical error of their reconstructions was of great importance. Thus, the following studies focused on quantification of uncertainty in detecting the disturbance history using dendrochronology. Uncertainty in determination of summary disturbance history within the whole stand as well as disturbance spatial patterns were evaluated. The results uncovered that the specific character of dendrochronological data, i.e. the different reactions of individual trees to the identical disturbance event, was a significant source of this uncertainty. The follow-up study logically concerned on examination the true response of Fagus sylvatica to disturbances, dated by independent dendrometric and photogrammetric datasets. On the basis of analysis of nearly 300 tree responses, new empirically-derived criteria for dendrochronological determination of tree growth response were suggested. Finally, factors controlling growth response of Fagus sylvatica to disturbance events were addressed. Regression analysis determined complex of diverse factors of different spatial levels driving the growth reaction following canopy opening.

No description available.

This study addressed the development of natural regeneration of tree species over the period 2009-2016 in a temperate fir-beech old-growth forest left to a spontaneous development since 1930s. The research site was located in the strictly protected National Nature Reserve Salajka, lying in the Western Carpathians mountain range. Ungulate game browsing, establishment and mortality of natural regeneration as the main drivers of species coexistence were studied, using two alternative sampling methods, permanent network of 98 inventory plots regularly positioned across the whole forest reserve and transect with 54 transect plots. Beech was found to secure gradually absolute dominance over other tree species in natural regeneration. The growth of fir, maple and spruce was hindered by browsing since the individuals rarely exceeded the height of 0.5 m. Further, the resource concentration effect was found in fir as browsing was more intense under high conspecific densities. Establishment and mortality of fir and beech differed, suggesting the species-specific life-history strategies. The results demonstrated the importance of regular and inextensive establishment of fir and huge but relatively less frequent establishment of beech. Mortality overweighed establishment in both species, though fir ratio tended to be almost balanced. The height of natural regeneration was revealed to be the only good predictor of mortality. Browsing, establishment and mortality of natural regeneration comprise an important part of forest regeneration processes and their role should be acknowledged by both forest and nature conservation management.

European beech is an important and irreplaceable economic tree species in the forests of the Czech Republic. This thesis was created in thearea of Outer Western Carpathians, and it focuses on evaluation of ecological limits and the health condition of beech on network-based research plots from 2th vegetation tier (280 m) after 8th vegetation tier on the Lysá Mountain (1323 m). In each research area, basic dendrometry characteristics were measured and evaluated biotic and abiotic damage was evaluated. The results indicate that optimal growth conditions for beech are in the 4th vegetation tier. In other vegetation tiers, beech is more limited by abiotic factors than by biotic factors. In the 2th and 3th vegetation tier, the growth of beech is limited by frequent occurrence of drought. In contrast in higher vegetation tiers (6th, 7th, and 8th), frost, glaze and shorter growing period associated with lower average temperatures have the highest impact on the growth of beech. High vitality, wide ecological valence, a limited amount of biotic factors which damage beech and the ability to change the growth symptoms in individual vegetation tiers made beech into one of the main edificators of vegetation tires.

Die fortschreitende Fragmentierung von Wäldern ist eine der Hauptursachen für den Verlust von Biodiversität weltweit. Mit zunehmender Fragmentierung steigt der Anteil an Waldrandzonen, in denen die Eigenschaften eines Waldes stark verändert sein können. Wie stark diese Randeffekte ein Fragment beeinflussen, kann von der Habitatstruktur abhängen. Die Habitatstruktur ist wiederum maßgeblich durch die Baumartenzusammensetzung beeinflusst. Die vorliegende Arbeit untersucht zum ersten Mal gleichzeitig die Einflüsse von Randeffekten und Baumartenvielfalt und deren mögliche Interaktionen auf Krautschichtvegetation und Arthropoden. Die Untersuchungen hierzu wurden im Nationalpark Hainich, Deutschlands größtem zusammenhängenden Laubwaldgebiet, durchgeführt. Dafür wurden 12 Transekte angelegt, die vom Waldrand bis zu 500 m in das Waldesinnere hineinreichten. Sechs Transekte in baumartenarmen Waldstandorten mit einem hohen Buchenanteil (Fagus sylvatica L.) und weitere sechs in baumartenreichen Waldstandorten mit einem niedrigen Buchenanteil. Baumartenreiche Standorte wiesen bis zu neun Baumarten auf, wie z.B. Eiche, Esche, Linde und Ahorn. Entlang der Transekte wurden die Krautschichtvegetation und die Arthopodengemeinschaften untersucht. Im ersten Manuskript (Kapitel 2 dieser Arbeit) wurde die Krautschichtvegetation entlang des Rand-Innen-Gradienten aufgenommen. Eine Interaktion zwischen Randeffekten und Baumartenvielfalt beeinflusste den Pflanzenartenreichtum. In Waldbereichen mit hoher Baumartenvielfalt blieb die Artenzahl der Krautschicht vom Rand bis ins Waldesinnere konstant, wohingegen sie in baumartenarmen Bereichen stark abfiel. Die Krautschicht war somit in baumartenreichen Waldstandorten im Waldesinneren höher. Der Anteil an Waldspezialistenarten nahm mit zunehmender Entfernung vom Waldrand zur Mitte zu. Parallel dazu nahm der Anteil an Waldgeneralistenarten ab. Die Dominanz der Waldspezialisten war in buchendominierten Standorten stärker ausgeprägt, als in baumartenreichen. Auch die Artenzusammensetzung der Krautschicht wurde von der Distanz zum Waldrand und der Baumartenvielfalt beeinflusst. Sie wies in baumartenreichen Standorten und mit zunehmender Nähe zum Rand eine hohe Variabilität auf. Die Baumartenvielfalt steuerte die Dicke der Streuschicht, die unter allen untersuchten Umweltfaktoren den größten Einfluss auf die Diversität der Krautschicht hatte. Im zweiten Manuskript (Kapitel 3 dieser Arbeit) wurden bodenlebende Arthropoden (Laufkäfer, Kurzflügelkäfer und Spinnen) untersucht. Die Reaktion der Gesamtartenzahl auf Baumartenvielfalt und Entfernung zum Waldrand war je nach Taxon unterschiedlich. Allerdings zeigten sich übereinstimmende Muster, nachdem die Arten hinsichtlich ihrer Habitataffinität und Körpergröße in Gruppen eingeteilt worden waren. Über alle Taxa hinweg wurde die Anzahl der Waldarten weder von der Baumartenvielfalt noch von der Randnähe nennenswert beeinflusst und die Körpergröße der Waldarten spielte keine Rolle. Allerdings reagierten einzelne Waldarten positiv auf eine erhöhte Baumartenvielfalt, während andere davon negativ beeinflusst waren. Die Artenzahl der Habitatgeneralisten nahm vom Waldrand zur Waldmitte hin stark ab. Dieser Effekt wurde jedoch, außer bei den Spinnen, durch eine höhere Baumartenvielfalt abgeschwächt. Die Artenzahl der Habitatgeneralisten, insbesondere der kleinen Arten, reagierte positiv auf eine erhöhte Baumartenvielfalt im Waldesinneren. Die beobachteten Effekte sind höchstwahrscheinlich das Resultat von durch Baumartenvielfalt und Randnähe veränderten Umweltfaktoren und einer erhöhten Habitatheterogenität am Waldboden. Im dritten Manuskript (Kapitel 4 dieser Arbeit) wurde untersucht, ob sich Rand- und Baumartendiversitätseffekte zwischen verschiedenen Straten unterscheiden. Hierzu wurden entlang von zehn Transekten sowohl im Kronenraum als auch unmittelbar über dem Boden Kreuzfensterfallen installiert. In einem Zeitraum von sieben Monaten (April bis November 2012) wurde dadurch die fliegende Käferfauna erfasst. Randeffekte auf Käfer wurden bis zu einer Distanz von 500 m vom Waldrand hin nachgewiesen. Im Kronenraum waren die Randeffekte schwächer ausgeprägt als im Unterholz, vermutlich durch eine höhere „randähnliche“ mikroklimatische Variabilität im Kronenraum. Die Gesamtartenzahl der Käfer nahm mit zunehmender Distanz zum Waldrand ab. Dieses Muster wurde vor allem durch die Habitatgeneralisten getrieben, wohingegen die Artenzahl der Waldarten und der xylobionten Arten kaum auf die Randnähe reagierten. Eine Beeinflussung des Randeffekts durch Baumartenvielfalt konnte nicht gezeigt werden. Habitatgeneralisten und nicht-xylobionte Arten dominierten die Käfergemeinschaft im Unterholz. Im Kronenraum wurden die höchsten Artenzahlen von Waldarten und xylobionten Arten nachgewiesen. Baumartendiversität wirkte sich über alle Straten und ökologischen Gruppen positiv auf die Artenvielfalt der Käfer aus. Besonders ausgeprägt war dieser Effekt im Kronenraum. Die Haupteinflussfaktoren, die den Käferartenreichtum steuerten, unterschieden sich also zwischen den Straten. So waren im Kronenraum Baumartenvielfalt, die Totholzmenge und zu einem geringen Teil der Kronenschluss die entscheidenden Faktoren. Im Unterholz hingegen war der Einfluss der Baumartenvielfalt geringer und die Distanz zum Waldrand und der Kronenschluss besonders wichtig. Insgesamt waren die Effekte von Baumartenvielfalt im Unterholz indirekter und im Kronenraum direkter. Um Konsequenzen von Waldfragmentierung umfangreich zu verstehen, ist es nicht nur notwendig den Einfluss von Randeffekten, Baumartenvielfalt und Straten zu berücksichtigen, sondern auch die Eigenschaften (z. B. Körpergröße) und die Habitataffinität der beobachteten Arten. Diese Arbeit zeigt, dass eine erhöhte Baumartenvielfalt in zentraleuropäischen Wäldern zum Erhalt der Biodiversität von Pflanzen und Arthropoden beitragen kann. Das allein ist jedoch nicht ausreichend, da auch gezeigt wurde, dass einzelne Arten buchendominierte Wälder bevorzugen und es Unterschiede in der Artenzusammensetzung zwischen den verschiedenen Baumartendiversitätsstufen gibt. Dies hebt die Bedeutung des Erhalts alter Buchenwälder, verankert in den UNESCO-Welterbeflächen „Buchenurwälder in den Karpaten und alte Buchenwälder in Deutschland“, als besondere Schutzaufgabe hervor.

Increases in temperature, altered precipitation patterns, and the occurrence and severity of extreme climatic events have been important characteristics of the climate change observed to date. This has had many and diverse impacts upon the living world, with one recent observation being a global reduction in the net primary production of all terrestrial vegetation. Increases in temperature and the frequency of extreme events are predicted to continue throughout the 21st century, and can be expected to have far reaching effects on global terrestrial ecosystems. Increases in temperature and drought occurrence could fundamentally impact upon the growth rates, species composition and biogeography of forests in many regions of the world, with many studies indicating that this process is already underway. European beech, Fagus sylvatica, is one of Europe’s most widespread and significant broadleaved tree species, forming an important and frequently dominant component of around 17 million hectares of forest. However, the species is also considered to be drought sensitive. Thus, much research interest has focused on eliciting the details of its physiological response to increased water stress, whilst dendroecological studies have attempted to identify sites and regions where reductions in growth might be found. A significant knowledge gap exists regarding a multi-regional, range-wide view of growth trends, growth variability, climate sensitivity, and drought response for the species. Predicting the potential effects of climate change on competition and species composition in mixed species forests remains an important challenge. In order to address this knowledge gap, a multi-regional tree-ring network was constructed comprising of 46 sites in a latitudinal transect across the species’ Western European range. This consisted of 2719 tree cores taken from 1398 individual trees, which were used to construct tree-ring chronologies for each site in the network. As a first step in a multi-regional assessment for F. sylvatica, a combination of the tree-ring chronologies and environmental data derived from a large scale gridded climate dataset were used in a multivariate analysis. Sites in the latitudinal transect were partitioned into geographically meaningful regions for further analysis. The resulting regions were then studied using climate-growth analysis, pointer year analysis of drought years, analysis of growth trends and growth variability, in order to examine regional variation in the response of the species to climate. Furthermore, a combination of long-term monitoring data from one specific site was combined with tree-ring sampling of multiple cohorts of F. sylvatica and one co-dominant competitor, Quercus petraea, to study the effects of an extreme drought event in 1976 on mortality and subsequent recovery. Key results of the multi-regional analysis are that large scale growth reductions are not evident in even the most southerly and driest portions of the species’ range. Radial growth is increasing, both in the north and in the core of the species’ range, with southern range edge forests maintaining stable growth. However, the variability of growth from year to year is increasing for all regions, indicative of growing stress. Crucially, the southern range edge, which previous studies had identified as an ‘at risk’ region, was shown to be more robust than expected. Climate sensitivity and drought impacts were low for this region. Instead, forests in the core of the species range, both in continental Europe and in the south of the UK, were identified as having the highest climate sensitivity, highest drought impacts, and experiencing periodic reductions in growth as a result. Northern range edge forests showed little sign of being affected by drought, instead having low climate sensitivity and strongly increasing growth trends. Extreme drought was found to affect species differently: the dominant species (F. sylvatica) failed to recover pre-drought levels of growth, whilst a transient effect of competitive release occurred for the co-dominant species (Q. petraea). There was also a long term effect on the relative abundance of the two species within the woodland, due to differences in the levels of drought induced mortality experienced by the species. This shows that in the case of extreme climatic events where thresholds in the ability of species to tolerate water stress are breached, the effects of drought can be rapid and long lasting. Drought impacts can cascade beyond that experienced by the most drought sensitive species, due to changes in competitive interactions between species in mixed species forests. The implications of this work suggest opportunities, risks and strengths for F. sylvatica. In the northern portion of the species’ range, predicted increases in productivity are confirmed by recent growth trends, indicating a good outlook for the species. At the southern range edge, F. sylvatica forests exist either in locations where precipitation is high or locations where local environmental conditions buffer them from an inhospitable regional climate. These factors result in southern range edge forests which are highly resilient to the effects of increasing climate stress. It is instead in the core of the species’ range where the most sensitive forests are found. The effects of extreme drought on a range core forest demonstrated here provide a cautionary note: where drought stress tolerance thresholds are breached, rapid and long lasting effects on growth and mortality can occur, even in regions where drought has not previously been considered to pose a strong risk to the species.

Die Rotbuche (Fagus sylvatica L.) ist die bestimmende Baumart der potentiell natürlichen Vegetation in den Wäldern Mittel- und Westeuropas die ökonomisch bedeutsamste Laubbaumart Deutschlands. Obwohl diese spät-sukzessionelle Baumart über eine hohe physiologische Toleranz gegenüber einem weiten Spektrum klimatischer Wuchsbedingungen verfügt, wird die Buche gegenüber anderen temperaten Laubbaumarten als relativ trockensensitiv eingeschätzt. Da im Zuge des globalen Klimawandels mit einer Verschlechterung der klimatischen Wasserbilanz und mit einer Zunahme sommerlicher Trockenperioden gerechnet wird, wird die zukünftige Rolle der Rotbuche in der europäischen Forstwirtschaft derzeit intensiv diskutiert. Diese Studie hatte zum Ziel, hydrologische und klimatische Einflüsse auf die Produktivität und die Vitalität der Rotbuche zu untersuchen. Hierdurch sollen grundlegende Mechanismen der Trockenstressantwort bei dieser trocken-sensitiven Art identifiziert, und Rückschlüsse auf zukünftige Klimaantworten von Buchenbeständen ermöglicht werden. Zu diesem Zweck wurde die ober- und unterirdische Biomasseproduktion von 12 Buchenaltbeständen im Norddeutschen Tiefland entlang eines natürlichen Niederschlagsgradienten (543-816 mm a-1) auf einheitlichem geologischen Substrat ermittelt. Um den zusätzlichen Einfluss der Wasserspeicherkapazität der Böden zu berücksichtigen, wurden Paare von Buchenbeständen untersucht, die unter nahezu identischen klimatischen Bedingungen, jedoch auf Böden unterschiedlicher Textur (sandige versus lehmig-sandige Böden) stockten. Einflüsse der Wasserverfügbarkeit und klimatischer Variationen auf das Wachstum wurden untersucht unter Berücksichtigung (i) der gesamten ober- und unterirdischen Biomasseproduktion, (ii) der Dynamik von Ressourcen-Allokation und Kohlenstoff-Partitionierung, sowie (iii) der Morphologie wasseraufnehmender und -abgebender Oberflächen. Unerwarteterweise zeigte sich die gesamte Produktivität von Buchen-Altbeständen nur geringfügig von Veränderungen der hydrologischen Regime entlang des Gradienten beeinflusst. Trotz deutlicher Unterschiede in der jährlichen Wasserverfügbarkeit nahmen die oberirdische und die gesamte Biomasseproduktion auf den trockeneren Flächen des Transektes nicht ab. Allerdings führten ausgeprägte früh-sommerliche Wasserdefizite (in den Monaten Juni und Juli) zu deutlichen Einbußen der oberirdischen Biomasseproduktion, und insbesondere der Stammholzproduktion. Entlang des untersuchten Gradienten konnte eine ausgeprägte, kontinuierliche Verschiebung der Allokationsmuster festgestellt werden: Mit abnehmender Wasserverfügbarkeit nahm die Feinwurzelproduktion zu und das Verhältnis von oberirdischer:unterirdischer Biomasseproduktion ab. Anders als oberirdische Komponenten zeigte die Feinwurzelproduktion eine hohe Sensibilität gegenüber Unterschieden hinsichtlich hydrologischer Regime. In Übereinstimmung mit der Optimalitätstheorie der pflanzlichen Ressourcennutzung konnte dieses Allokationsverhalten in sowohl in Reaktion auf veränderte Niederschläge, als auch in Antwort auf auch veränderte Wasserspeicherkapazitäten beobachtet werden. Allokative Anpassungsmechanismen an Wassermangel wurden im Feinwurzelbereich zusätzlich durch morphologische Plastizität (Zunahme im Verhältnis von Oberfläche: Biomasse) und durch Regulierung der räumlichen Verteilung (zunehmende Konzentrierung von Feinwurzeln in der organischen Auflage) komplementiert. Im Gegensatz zu diesen komplexen unterirdischen Trockenheits-Antworten konnten keinerlei Anpassungen der Blattmorphologie an veränderte hydrologische Bedingungen festgestellt werden. Neben Reaktionen auf Wasserverfügbarkeit wurde die Fruchtbildung als zweiter wesentlicher Einfluss auf das Allokationsverhalten der Buche erkannt. Eine deutliche Ressourcen-Allokation zu Gunsten der Fruchtentwicklung beeinträchtigte maßgeblich das oberirdische vegetative Wachstum, insbesondere den Stammholzzuwachs. Auf Grund einer hohen Attraktionsstärke der Früchte gegenüber C und N führte zunehmende Fruktifizierung auch zu einer Gewichts- (und Größen-) Abnahme der Einzelblätter und somit zu reduzierter Bildung von Blattmasse und Bestandesblattfläche (LAI). Neben dieser Abnahme an assimilierender Blattoberfläche führte auch eine deutliche Senkung der Blatt-Stickstoffgehalte in Folge der reproduktiven Ressourcenwidmung mutmaßlich zu einer Verschlechterung der C-Bilanz, sowohl im Mast- als auch im Folgejahr. Eine Analyse klimatischer Einflussfaktoren auf das Mastverhalten legt nahe, dass die Blütenbildung der Buche durch Überschreitung eines Schwellenwertes der Kohlenstoffassimilation im Frühsommer (Juni-Juli) induziert wird. Sofern diese Schlüsse zutreffen, unterliegt das zeitliche Muster der Fruktifikations-Antwort auf Witterungsauslöser einer Rückkopplungskontrolle durch pflanzliche Stickstoff-Dynamik. Vor dem Hintergrund anhaltend erhöhter Stickstoffdepositionen ergäbe sich aus diesem Mechanismus eine zusätzliche Belastung für das zukünftige vegetative Wachstum der Buche. Es ist anzunehmen, dass die in dieser Studie belegte hohe allokative Plastizität in Altbäumen Fagus sylvatica dazu befähigt, ihre hohe Konkurrenzkraft in einem breiten Spektrum hydrologischer Regime zu entfalten. Darüber hinaus werden die hier dargestellten Mechanismen einer langfristigen Trockenheitsanpassung mutmaßlich zu einer gesteigerten Resistenz und Resilienz von Buchen-Altbeständen gegenüber Ereignissen extremer Sommertrockenheit beitragen.

Le changement climatique rapide auquel nous assistons actuellement est déjà en train de modifier le cycle de vie d’un grand nombre d’organismes. Des études basées sur des modèles d’enveloppe bioclimatique apportent des réponses mais ces prédictions de nouvelles aires de répartition ne tiennent pas compte d’une part de l’adaptation rapide des espèces (plasticité phénotypique et diversité génétique non neutre), et d’autre part des interactions interspécifiques ou de la dynamique des populations. Ce travail de recherche est centré sur les mécanismes permettant la persistance des individus dans un environnement changeant.Nous avons travaillé dans les Pyrénées françaises sur deux espèces à large répartition européenne (chêne sessile et hêtre commun) sur un gradient altitudinal de 1500 m de dénivelé correspondant en moyenne à 8°C d’amplitude thermique. Ce gradient a été répété dans deux vallées parallèles, distantes de 30 km. Basée sur l’étude de traits fonctionnels, nous avons caractérisé les variations altitudinales de traits morphologiques et physiologiques de ces caractères dans des conditions naturelles. Les capacités écophysiologiques apparaissent plus élevée pour le chêne et pour les populations de haute altitude, suggérant une adaptation locale à un environnement stressant. Dans une étude préliminaire, nous avons établi qu’il était nécessaire d’intégrer les variations de pression partielle de dioxyde de carbone et non se concentration dans les mesures d’échanges gazeux. Tous les traits fonctionnels mesurés en populations naturelles varient avec l’altitude. Ainsi la taille des feuilles diminue avec l’altitude tandis que les autres traits augmentent, avec des valeurs de 1.3 à 3.9 fois supérieures entre le haut et le bas du gradient tous traits confondus. Nous avons ensuite cherché à déterminer l’origine de ces variations phénotypiques. Une expérimentation en test de provenance a ainsi permis de déterminer les traits dont la variation in situ était en partie sous contrôle génétique. Les résultats de notre étude montrent que le gradient altitudinal a induit une différenciation génétique au niveau de la croissance, de la phénologie et de traits fonctionnels foliaires pour ces espèces, malgré la proximité des populations étudiées dans leur milieu naturel. Néanmoins, les capacités photosynthétiques pour le hêtre et la surface spécifique foliaire pour le chêne ne montre aucune différentiation génétique, ainsi que la densité stomatique pour les deux espèces. D’autre part, l’expérimentation de transplantations réciproques le long du gradient, a mis en évidence une forte plasticité phénotypique pour les deux espèces, ce qui suggère que les populations peuvent dans une certaine mesure répondre immédiatement aux variations climatiques rencontrées le long de ce gradient. Cependant, tandis que la température optimale pour la longueur de saison de végétation ne semble pas encore atteinte, les populations pourraient réagir négativement à une élévation de la température en terme de croissance. En conclusion, les mécanismes adaptatifs mis en évidence le long d’un gradient climatique naturel, pourraient permettre aux populations de faire face au changement climatique actuel. / The rapid climate change, which we are currently witnessing, is already modifying the physiology and distribution of species. Predictions of changes in species distributions do not take evolutionary mechanisms and biotic interactions into account. Our main objective was to assess the inherent adaptive capacities of tree populations by i) quantifying the phenotypic variations of functional traits with altitude and ii) studying the extent to which these variations are environmentally driven (phenotypic plasticity) and/or genetically fixed (adaptation). The study took place in the French Pyrenees along an altitudinal gradient range of 1500 m corresponding on average to 8°C of thermal amplitude. We focused on two broadleaved species with a wide European distribution (sessile oak and common beech). This gradient was repeated in two parallel valleys, distant from 30 km. Altitudinal trends were investigated for several morphological, physiological and phenological traits in natural conditions (in situ), in a common garden experiment and in reciprocal transplant experiments (RTEs). The phenotypic variability observed in situ showed significant altitudinal trends for all the studied traits and followed similar patterns for both species. We established that together with temperature, it was also necessary to integrate the variations of atmospheric gas partial pressure along the altitudinal gradient. In the common garden experiment, our results showed that the altitudinal gradient induced genetic differentiations for growth, leaf phenology and several morphological and physiological traits. This experiment made it possible to demonstrate, for both species, a weaker effect of genetic variations than in situ observed variations, suggesting a strong effect of the environment on leaf functional traits. A higher intrapopulation than interpopulation genetic variability was also observed for all traits. Finally, the reciprocal transplant experiments highlighted a high magnitude of phenotypic plasticity whatever the trait and the species.

Regarding the vegetation, the most affected areas by high levels of surface ozone (O3) are the mountain ridges. Our study has been carried out in the Jizerske hory Mts. High O3 levels together with the convenient environmental conditions for stomatal conductance could be a threat for the health of recovering ecosystems in this area. The aims of this study was both to assess the influence of O3 on vegetation in the Czech mountains and to provide recommendations and outlooks for possible future using of relatively new methods (visible symptoms and stomatal O3 flux modelling) used for O3 impact assessment on native vegetation in the field; that means physiologically relevant methods for the determination of O3 influence. During 2006 and 2007, O3-like visible symptoms were assessed on the leaves of seven species at four sites. Symptoms on only two species (Fagus sylvatica L. and Rubus idaeus L.) have been determined as O3-induced. To our knowledge, it is the first study in the Czech Republic in which the O3-like symptoms on native plants have been verified by the Ozone Validation Centre for Central Europe. Our results based on O3-induced symptoms indicate that ambient O3 is likely to have a much lower impact than expected, considering the measured O3 concentrations (measured with passive samplers) and...