Údaje o nedávných změnách klimatu a životního prostředí můžeme vyčíst i z keřů arktické tundry.
Arktida je považována za lakmusový papírek klimatických a environmentálních změn naší planety. Nejenže na ně tamní ekosystémy rychle reagují, ale dynamika Arktidy ovlivňuje i podstatnou část mírnějších šířek severní polokoule. V důsledku odlehlosti této oblasti však nemáme k dispozici dostatečně dlouhá meteorologická pozorování, která by umožnila zasadit probíhající environmentální změny do kontextu minulosti, a lépe se tak připravit na budoucí vývoj. Musíme proto studovat klimatické archivy. Již delší dobu je zájem polárníků upřen k vrtným jádrům z rozledí grónského ledovcového štítu či menších ledovcových čapek jinde v Arktidě nebo k jezerním sedimentům. V posledních desetiletích začali vědci studovat i méně nápadný, o to však hojnější archiv – keře arktické tundry (obr. 2).
Výhody zkoumání rostlin
Všechny druhy výzkumu mají svá pro a proti. Ledovcový výzkum, ač nabízí bez diskuse úchvatný exkurz do minulosti, je extrémně nákladný, ale především zdrojové oblasti jsou velmi ovlivněny samotným mikroklimatem ledovce, které globální klimatický vývoj zkresluje a zahlazuje. Pasivní prostředí jezera nebo jeho povodí reaguje na změny klimatických a environmentálních podmínek velmi pomalu. Nevýhodou studia keřů arktické tundry je zase krátkověkost rostlin, dle druhu dosahují věku desítek až několika set let (vrby žijí cca 50 až 100, olše 40 až 80, jalovce 80 až 500 let). Na druhou stranu růstová pletiva poskytují detailní subsezonní záznam (jarní a letní dřevo v letokruhu, obr. 5) a reagují rychle na změny podmínek.
První dva zmíněné archivy jsou tak vhodnější spíše pro dlouhodobější rekonstrukce holocenních trendů (v ojedinělých případech i pozdně pleistocenních), zatímco letokruhy arktických keřů lépe poslouží při porozumění vývoji posledních staletí. I tak je ale vhodné využívat spíše dlouhověkých druhů, jejichž stáří umožní vytvořit co možná nejdelší rekonstrukce. Mezi takové se bezpochyby řadí poléhavě rostoucí jalovec obecný (Juniperus communis), který je pravděpodobně nejdéle žijícím arktickým keřem a dosahuje běžně stáří přes 150 let s výjimečnými jedinci pamatujícími Lucemburky na českém trůnu (takové autor našel a datoval na poloostrově Kola).
Rekonstrukce a pohled do budoucnosti
Přestože tloušťka letokruhu se ukázala již i v Arktidě jako užitečná proměnná k rekonstrukci letních teplot či sněhového režimu, paleta růstových anatomických parametrů je daleko pestřejší (obr. 5). Díky pokročilým postupům přípravy preparátů příčných řezů růstových pletiv a poloautomatickému zpracování jejich obrazových výstupů je v posledních několika letech možné efektivně měřit a analyzovat rozsáhlé série buněčných parametrů dřevin včetně nejpomaleji rostoucích keřů za polárním kruhem (obr. 1). Citlivost jednotlivých růstových parametrů (díky pozici v letokruhu přesně přiřazených ke kalendářnímu roku) vůči klimatu lze následně ověřit díky vazbě na meteorologická měření (teplota, srážky, evapotranspirační index – tzv. index sucha). Odhalená závislost pak umožní vytvořit klimatické nebo environmentální rekonstrukce, které díky dlouhověkosti jalovců sahají desetiletí až staletí před přístrojová měření (obr. 3 a 4).
Výsledky nám kromě vhledu do minulosti poskytují možnost připravit se na příští vývoj. Příkladem může být model míry tání grónského ledovcového štítu (obr. 4), z něhož je patrné, že na počátku 20. století byl odtok způsobený táním podobný dnešním hodnotám. To nám dává určitou míru jistoty, že práh pro spuštění ekosystémových změn potenciálně vyvolaných rychlým táním leží ještě nějaký kus před námi (např. ovlivnění oceánického proudění severního Atlantiku studenou a sladkou vodou, která se chová jako poklička, či zvyšování hladiny moře).
Podobné rekonstrukce by však nebyly možné bez důkladné znalosti ekologie druhu. Velmi překvapivý je například fakt, že na rozdíl od stromů jalovec obecný v Arktidě s věkem přestává exponenciálně zvětšovat plochu vodivého aparátu (velikost buněk), který je zodpovědný za transport vody a živin do koruny.
Zvláštnosti arktických druhů
Poléhavé keře pravděpodobně od určitého momentu života přestávají zajišťovat rostoucí potřeby vody a živin klasickými cestami hydraulické konduktivity (transportem od kořenů ke koruně), ale spíše jinými mechanismy. Extrémní podmínky limitují výškový vzrůst rostlin a se mění kvůli nim převládající směr růstu z vertikálního na horizontální. Jednotlivé projevy počasí na vzrůst působí pravděpodobně odlišně. Zatímco sníh a vítr ovlivňují růst kmene/větví mechanicky, pak teplota spíše fyziologicky. Až do věku, kdy je mladý keř schopen ustát silný vítr ve vzpřímené pozici a jeho kmínek/větve jsou natolik houževnaté, že jsou schopné se po odtání sněhové pokrývky opět narovnat, roste vzhůru a plocha vodivého aparátu se zvětšuje. Současně s tím změny teplot, resp. cykly opakovaného mrznutí a rozmrzání, způsobují konzervativní vývoj keře, který preferuje bezpečnost (limitní velikost plochy vodivého aparátu) před efektivitou transportu vody a živin, čímž se brání embolii, ale tím i dalšímu výškovému růstu.
Všechny tyto (a pravděpodobně i další) faktory jsou zřejmě dohromady zodpovědné za postupný přechod od vertikálního ke kvazihorizontálnímu růstu. Od této chvíle již není potřeba (ani to není fyziologicky možné) dále zvětšovat plochu vodivého aparátu, jelikož voda přestává být transportována proti gravitaci. S tímto věkovým/růstovým trendem je nutné počítat při dalším použití růstových parametrů v paleoenvironmentálních studiích a buněčné parametry využívat, jen pokud z nich je růstový trend odstraněn. Tak získáme nejen přesnější, ale i delší rekonstrukce, protože je možné využít celý život rostlin včetně často opomíjené juvenilní fáze.
Jalovec obecný je fascinující arktický keř, který nám zodpověděl množství ekologických a environmentálních otázek. Především díky své dlouhověkosti, cirkumpolárnímu rozšíření a četnosti má značný potenciál stát se významných účastníkem arktického výzkumu. V neposlední řadě je tento druh také povzbudivým příkladem, že slibná kariéra se dá udělat i ve velmi pokročilém věku, přestože předtím několik staletí poleháváte... l
