letnik 63 številka 05-2011 UDK630 ISSN 0024-1067 Cena 4,50 EUR revija o lesu in pohištvu les wood i« T ćjfczjiSovo td Znanstveno srečanje GOZD IN LES Gozd /n /es: Za ljudi in naravo » www, gozdi s. si www.gozd-les.siwww.bf.uni-lj.si Sï^les revija o lesu in pohištvu Ustanovitelj in izdajatelj Zveza lesarjev Slovenije. Uredništvo in uprava 1000 Ljubljana, Karlovška cesta 3, Slovenija tel. 01/421-46-60, faks: 01/421-46-64 e-pošta: revijaJes@siol.net Uredništvo in sodelavci uredništva Glavni in odgovorni urednik: prof. dr. Miha Humar Tehnični urednik: Stane Kočar, univ. dipl. inž. Lektoriranje: Darja Vranjek, prof. slov. in soc. Oblikovalska zasnova revije Boštjan Lešnjak Tisk Littera Pic ta d.o.o. Uredniški svet Predsednik: mag. Darinka Kozinc Člani: Peter Tomšič, univ. dipl. oec., Mitja Strohsack, univ. dipl. iur., mag. Miroslav Štrajhar, univ. dipl. inž., Bruno Komac, univ. dipl. inž., mag. Andrej Mate, dipl. oec., Stanislav Škalič, univ. dipl. inž., Janez Pucelj, univ. dipl. inž., Igor Milavec, univ. dipl. inž., Florjan Cifrek, Edi Iskra, prof. dr. Marko Petrič, prof. dr. Milan Šernek, Zdenka Steblovnik, univ. dipl. inž., mag. Majda Kanop, univ. dipl. inž., prof. dr. Franc Pohleven, Bojan Pogorevc, univ. dipl. inž. Uredniški odbor prof. em. dr. dr. h. c. mult. Walter Liese (Hamburg), prof. dr. Helmuth Resch (Dunaj), dr. Milan Nešič (Beograd), prof. dr. Radovan Despot (Zagreb) prof. dr. Vito Hazler, prof. dr. Miha Humar, mag. Jasna Kralj Pavlovec, doc. dr. Manja Kitek Kuzman, Alojz Kobe, univ. dipl. inž. les., dr. Nike Krajnc, strok. svet. Borut Kričej, doc. dr. Jože Kropivšek, prof. dr. Jože Kušar, Igor Milavec, univ. dipl. inž. les., prof. dr. Primož Oven, prof. dr. Marko Petrič, mag. Mitja Piškur, prof. dr. Franc Pohleven, mag. Marija Slovnik, prof. dr. Milan Šernek, prof. dr. dr. h. c. Niko Torelli, dr. Srečko Vratuša, mag. Miran Zager, prof. dr. Roko Zarnič, prof. dr. Hojka Kraigher, doc. dr. Tom Levanič, dr. Mirko Medved, prof. dr. Lidija Zadnik Stirn, dr. Janja Zule Letna naročnina Posamezna številka 4,50 EUR Dijaki in študenti 16 EUR. Posamezniki 35 EUR. Podjetja in ustanove 160 EUR. Obrtniki in šole 80 EUR. Tujina 160 EUR + poštnina. Naročnina velja do preklica. Pisne odjave upoštevamo ob koncu obračunskega obdobja. Transakcijski račun Zveza lesarjev Sloven ije-LES, Ljubljana, Karlovška cesta 3, IBAN (TR): SI56 0310-0100-0031-882 pri SKB d.d., Ljubljana SWIFT: SKBASI2X Revija izhaja v dveh dvojnih in osmih enojnih številkah letno. Za izdajanje prispeva Ministrstvo za znanost, šolstvo in šport Republike Slovenije. Na podlagi Zakona o davku na dodano vrednost spada revija Les po 43. členu pravilnika med nosilce besede, za katere se plačuje DDV po stopnji 8,5 %. Vsi znanstveni članki so dvojno recenzirani. Izvlečki iz revije LES so objavljeni v AGRIS, Cab International - CD-Tree ter v drugih informacijskih sistemih. GOZD IN LES ZA LJUDI IN NARAVO! Srečanje Gozd in les bo v letu 2011 potekalo v znamenju leta gozdov in uvoda v desetletje biodiverzitete. Generalna skupščina Združenih narodov (ZN) je na 83. plenarni seji 20. decembra 2006 leto 2011 razglasila za »Mednarodno leto gozdov 2011«. Pri tem je izhajala iz: ► mednarodne konvencije o biotski raznovrstnosti, Okvirnega mednarodnega sporazuma Združenih narodov o podnebnih spremembah in drugih zadevnih sporazumov, ki se ukvarjajo z vprašanji, povezanimi s kompleksnostjo gozdov, ► spoznanja, da lahko gozdovi in trajnostno gospodarjenje z njimi občutno prispevajo k trajnostnemu razvoju, boju proti revščini in k doseganju mednarodno sprejetih razvojnih ciljev, vključno s cilji z začetka tega tisočletja, kakor tudi ► nujnosti trajnostnega gospodarjenja z vsemi vrstami gozdov, vključno z občutljivimi gozdnimi ekosistemi. Ob prehodu iz »Mednarodnega leta biodiverzitete« na »Desetletje biodiverzitete« (Conference of Parties - 10 COP, Nagoya, Oktober 2010) v letošnjem srečanju poudarjamo so-odvisnost ohranjanja gozdov in ohranjanja biodiverzitete na vseh nivojih, ekosistemskem, krajinskem, vrstnem, populacijskem in genetskem. Kompleksne interakcije so značilne za odnose znotraj in med različnimi nivoji. V biotsko pestrih gozdovih ta pestrost omogoča organizmom, da se prilagajajo na nenehno se spreminjajoče okolje in ohranjajo delovanje ekosistemov. Zato smo letošnje srečanje imenovali GOZD in LES: ZA LJUDI IN NARAVO. Tako se v letu 2011 tudi znanstveno srečanje Gozd in les s svojim programom vključuje v dogajanja v okviru leta gozdov in desetletja biodiverzitete. To srečanje organiziramo vodilne organizacije s področja gozdarstva, lesarstva in papirništva, Oddelek za lesarstvo in Gozdarski inštitut Slovenije, v sodelovanju z Inštitutom za celulozo in papir in Oddelkom za gozdarstvo in obnovljive vire Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani. Glavni namen našega znanstvenega srečanja je zainteresirani znanstveni in strokovni javnosti predstaviti najnovejše raziskovalne dosežke na področju gozdov, gozdarstva, lesarstva in papirništva. Na tem srečanju bodo dobili priložnost predvsem mlajši, »prihajajoči« raziskovalci, da širši javnosti predstavijo svoje raziskovalne dosežke. S skupnim nastopom raziskovalnih organizacij, ki pokrivajo gozdno-lesno proizvodno verigo, želimo spodbuditi sodelovanje med vsemi deležniki v tej verigi. Kljub dolgoletni tradiciji sonaravnega gospodarjenja z gozdom in rabe lesa posek močno zaostaja za prirastkom. To se kaže tudi v hitrem staranju gozdov in padcu kakovosti lesa, zato je pomembno čim bolj spodbuditi zdravo rabo lesa. Pomen gozda in lesa v zadnjem času močno narašča, saj je obdelava lesa energetsko nepotratna in okolju prijazna. Poleg tega vedno bolj prihaja v ospredje dejstvo, da so les in lesni izdelki pomembni z vidika skladiščenja ogljika. Les namreč skozi celotno življenjsko dobo skladišči ogljikov dioksid. Verjameva, da s skupnim nastopom lahko učinkoviteje primoremo k preporodu gozdno-lesne proizvodne verige v Sloveniji. prof. dr. Miha Humar in prof. dr. Hojka Kraigher Csaba MÄTYÄS*, Imre BERKI**, Bâlint CZÛCZ***, Borbâla GÄLOS**, Norbert MÖRICZ**, Ervin RASZTOVITS** udk 630*i ASSESSMENT and projection of climate change impacts in southeast european forests: a case study of common beech (fagus sylvatica L.)* Ocena in napoved vplivov podnebnih sprememb v gozdovih jugovzhodne Evrope na primeru bukve (Fagus sylvatica L.) Abstract: In view of expected climatic changes, the future of common beech in Southeast Europe requires special attention because this region harbours significant populations living at or near their xeric distribution boundary. Even though the low elevation occurrences are vulnerable to climatic shifts, observations and modelling studies pertaining to this region are particularly scarce. Out of climatic factors determining the xeric distributional limits for beech, Ellenberg's climate quotient (EQ) appeared as the most indicative. Growth response analyses in comparative tests have confirmed the existence of macroclimatic adaptation of beech and have proven that warming and more arid conditions lead to decline of growth and vitality, while no decline was observed if EQ changed towards cooler or moister conditions. The response to weather extremes was investigated in field plots. Recurrent summer droughts of 3 to 4 consecutive years, above mean EQ value 40-42 resulted in pest and disease attacks and mass mortality. The discussed approaches indicate consistently a high level of uncertainty regarding the future of common beech at the xeric limit in Southeast Europe. According to field observations and bioclimatic data in Hungary, a large part of low-elevation beech forests presently in the zone of EQ index >20 might be threatened by the warming in the second half of the century, while higher-elevation occurrences may remain stable. Grim projections may however be partly overwritten by uncertainties of modelling and by careful and prudent human support. Keywords: genetic adaptation, climate change, drought tolerance, range retraction, xeric limits, trailing limits, Fagus Ključne besede: : genetska prilagoditev, podnebne spremembe, toleranca na sušo, zmanjševanje habitata, meja su-šnosti, robna območja razširjenosti, Fagus * The paper is a reviewed and abbreviated version of Mâtyâs et al. 2010b prof., University of West Hungary, Faculty of Forestry, Institute of Environment and Earth Sciences, H 9401 Sopron, PO Box 132, Hungary, E-mail: cm@emk.nyme.hu s University of West Hungary, Sopron ''* Institute of Ecology and Botany, Hung. Ac. Sci., Vacratöt introduction Adaptation strategy of forest trees is receiving growing attention in view of expected climatic changes. Scarcity of reliable information on responses to macroclimatic changes is a central problem and obstacle of planning for the future. In order to formulate realistic predictions, both the nature of adaptation to past and current climate, and the level of sensitivity to sudden environmental changes have to be understood and properly interpreted. .. Conflicting approaches and unclear role of different factors determining adaptability keep adaptation to macro-climate still unresolved, in spite of its importance for practical forest management, for response prediction and risk management. Species-level (genetic) adaptation pattern is the basis for setting the rules of reproductive material use, for concepts to conserve genetic resources and for strategies to adapt to expected effects of environmental changes (Matyas et al., 2009a). The distribution of European or common beech (Fagus sylvatica L.) extends across ecologically and climatically variable regions. Compared to other wide-spread tree species of Europe, it is still the one which was left in a relatively natural condition as it was seldom regenerated artificially and its reproductive material was not subject to large-scale commercial relocations such as oaks or Norway spruce. Therefore beech is a well suited model species to study adaptation strategy of long-living climax species to climate and to changes of climate. In this study an attempt is presented to trace, quantify and project the impacts of macroclimatic change on the distribution and vitality of beech, with results interpretable for the practice, as such information is urgently needed to develop adaptation strategies for both forestry and conservation. Investigations were concentrated to the xe-ric limits in SE Europe. Xeric (or rear, trailing) limits at the low latitude and low altitude end of distribution ranges are determined by climatic aridity (Matyas et al., 2009b). These limits are handled by contemporary statistic and process-oriented models with considerable uncertainty (Kramer et al., 2010). Xeric limits of common beech are apparent along lower elevations of Mediterranean mountain ranges, however on the temperate-continental plains and hills of SE Europe they are more difficult to follow due to more complex ecology and human disturbance. This region, where the retreat of the species is forecasted, has been largely neglected by European studies (Jump et al., 2009; Matyas, 2010; Lindner et al., 2010). Although climatic effects act on the local, microclimate level, macroclimate has been analysed in this study mainly for two reasons: available climatic scenarios define changes on macro-level only, and on the other hand, in forestry, local data on micro- and meso-climate are in most cases lacking or unreliable. adaptive strategy and pattern of common beech Hypotheses in contemporary silviculture on the adaptation strategy of K-strategist or climax tree species are originating from ecology. Considering the strong and lasting effects of local selection, a close ("ecotypic") adaptation has been implicitly assumed for K-strategist tree species' such as beech. This view has been further supported by numerous field experiments with perennials, starting with Clausen et al. (1940). Studies on intraspecific genetic variation patterns of common beech also explain spatial differentiation mostly as ecotypic (e.g. Wühlisch et al., 1995; Kleinschmidt, Svolba, 1995; Jazbec et al., 2007). It may be assumed that diverging direction and intensity of macroclimatic selection leaves also traces in the adaptive genetic variation pattern within the species. Proofs are however surprisingly seldom found in beech. The range-wide analysis of metabolic allozyme gene loci has established correlations of allelic frequencies with climate-dependent factors such as altitude and continentality (Comps et al., 1998). Traces of genetic similarity among geographically distant populations growing on climatically similar sites point in the same direction (A. Borovics pers. comm.). The patterns of phenological behaviour observed in beech provenance trials also suggest a clear effect of macroclimate on genetic differentiation within the species. For example, bud break of beech shows a clinal East-West pattern: Atlantic coast provenances1 are late, while Alpine and SE-European continental ones are early flushing (Wühlisch et al., 1995; Führer et al., 2009; Gömöry, 2009). Recent developments of phylogeography and molecular genetics provide arguments pointing towards the role of random effects in counteracting close adaptation. First, the postglacial return of common beech from various refugia to Central, and especially to Northern Europe is relatively recent, and its migration speed to follow climatic shifts is low (Davis, 1981). Its genetic structure seems to have been impacted by random separations and mergers of lineages (Magri et al., 2006; Gömöry, Paule, 2010). Longrange gene flow and genetic interaction between distant populations, although less intense than in the case of widespread conifers, is also acting against well differentiated ecotypes. For example, a recent study identified common beech pollen transport - depending on wind trajectories - as distant as from NE France to Catalonia (Belmonte et al., 2008). There are a number of other bio-tic reasons why the genetic system of tree species may robustly counteract strict local adaptation (Matyas, 2007). Considering the pace of expected changes as compared to the generation length of beech, it is obvious that adaptation to rapid changes and to extreme events can function only if a strong component of plasticity (and, possibly, not yet identified epigenetic effects) is augmenting the inefficiency of selection and gene flow to adjust genetically set responses (Matyas et al., 2010a; Finkeldey, Hattemer, 2010). 1 The term "provenance" is used in the paper synonymously for "transferred population of known origin". CLIMATIC FACTORS OF THE XERIC DISTRIBUTIONAL LIMITS FOR COMMON BEECH IN SE EUROPE The actual climatic envelope (niche) of beech has been repeatedly modelled (e.g. Kölling, 2007; Fang. Lechowitz, 2006; Bolte et al., 2007; Kramer et al., 2010). The studies have focused on continental-scale climate patterns, using low resolution climatic and species distribution data. To identify the limiting microclimatic factors at the xeric distributional limits of common beech forests a regional modelling analysis was carried out in Hungary (Czücz et al., 2011). Only data of occurrences were analysed which fulfilled the criteria of zonality (i.e. primarily determined by macroclimate). The stands have been grouped by the inventory grid system of the Forest Service (~1.5x1.9 km cells). The response variable was the percentage of presence of beech in the respective cell. a) 04 T^ I 0ft 4 1 O.ft 3 I 0» ] I O.ft - 0ft - si,__l'A :: s: a: 03 A I 03-1 I 02-j "H I 02 - 03 -- d J-1 o J-1 0 I I e J-1 o I- 0 - b) / \ 0ft -Oft - 0.» -os ■ Oft -Uft - o» - O.ft -9« - 04 ■ 0* ■ 04 ■ M - Figure 1. Examples of regression tree models for the xeric limits of zonal beech forests, determined by (a) basic climatic predictors only; and (b) with EQ included. In the terminal nodes bar diagrams visualize the probability of presence. (n: number of cells in the node). See text for variable names (Czücz et al., 2011) Slika 1. Primer modela regresijskega drevesa za primer sušnostne meje zonalnih bukovih gozdov glede na (a) osnovne klimatske parametre in (b) osnovne klimatske parameter in EQ indeks. Diagrami končnih vej prikazujejo verjetnost pojavljanja bukovih gozdov. N - število celic v končni veji. Imena spremenljivk so razložena v besedilu (Czücz in sod., 2011) The probability of presence of beech was modelled by the variables seasonal and monthly temperature and precipitation means, interpolated for the grid cells. In addition Ellenberg's climate quotient (EQ, Ellenberg, 1988) was also applied, defined as the mean temperature of the warmest month (July, Tg7) divided by annual precipitation (P) EQ = 1000 (T07 / P) Ellenberg's climate quotient is a simple index expressing the joint effect of temperature and precipitation, and it has been generally used to express humidity conditions in Central Europe. As the main modelling tool conditional inference-based regression trees were used (Hothorn et al., 2006). This technique identifies at every branching only the most influential variable (for details see Czücz et al., 2011). Examples of regression tree models are presented in Figure 1. Out of the basic set of climatic variables late spring (May) temperature (Tg5) appeared as the most influential predictor. In addition, annual precipitation (Pa) also played a significant role in determining the presence of beech near its xeric limit (Fig. 1a). Grid cells with the highest probability of presence had relatively cool May temperatures (T05 <14 °C), and received a higher amount of rainfall (>740 mm) per year. Figure 2. The climate envelope of common beech in Europe using long term (1950-2000) climatic average of annual precipitation and mean July temperature. Climate data were extracted from the World-Clim high resolution interpolated climate database. (Designed from EUFORGEN beech distribution data by E. Rasztovits) Slika 2. Klimatski pogoji uspevanja bukve v Evropi na osnovi dolgoletnega (1950-2000) povprečja letnih padavin in povprečne julijske temperature. Podatke smo pridobili iz WorldClim visokoločljive baze podatkov. (Povzeto po EUFORGEN bazi distribucije bukve; E. Rasztovits) If Ellenberg's climate quotient (EQ) was included among the predictor variables, it appeared as the most distinguishing predictor, according to Figure 1b its maximum (limiting) value was 28.9. The obtained results for limiting climate conditions for beech at low latitude/low altitude were compared with other, published ones (Table 1). The climate envelope of common beech (Figure 2) indicates practically no presence below 500 mm annual precipitation and the bulk of occurrences stay below 20°C July mean. Most of the marginal points around the "main cloud" may be presumed to be non-zonal occurrences utilising surplus humidity (e.g. seeping water on slopes etc.). Data of Table 1 show that the precipitation conditions at the continental xeric limit in Hungary are much drier than at the warm-humid limit in SW Europe, where the higher annual mean temperature requires significantly more rainfall. The study of Fang and Lechowicz (2006) analysed a large number of climate factors and indices, among them Ellenberg's index. Their "xeric limit" values refer to the hottest sites beech might tolerate. Despite the limited scope of their dataset, the closeness of the estimated EQ limit of 29.0 to ours is surprising. It is obvious that when modelling the probability of presence of beech, neither temperature nor precipitation can be considered as a single factor. EQ index seems to characterise the climate conditions for beech reliably and will be used for analysing responses to changing conditions in the followings. GROWTH RESPONSE TO CHANGING CLIMATIC CONDITIONS The response of populations to changed climatic environment is analysed on the basis of the genetic tolerance limit hypothesis. According to the hypothesis, the fitness of a population adapted to a certain environment declines rapidly with worsening conditions. Natural selection inten- Figure 3. Ecological-genetic hypothesis of fitness loss along a climatic cline: tolerance decline and mortality triggered by worsening of climatic conditions. The genotypic variance of limits of tolerance (vG) represents the basis of natural selection. the dashed line marks the ecological limitations of the species (Matyas et al., 2010a) Slika 3. Ekološko-genetska hipoteza izgube fit-nesa vzdolž klimatksega gradienta: zmanjševanje tolerance in večanje smrtnosti kot posledica zmanjševanja ustreznosti klimatskih razmer. Geno-tipska variance tolerančne omejitve (VG) predstavlja osnovo za naravno selekcijo. Prekinjena črta označuje ekološke meje vrste (Matyas in sod., 2010a) sifies simultaneously and adjusts the genetic makeup to the changed environment, depending on available genetic variability. At the genetic tolerance limit climatic selection ends up in mass mortality, where the genetic and ecological possibilities of adaptation are exhausted (Mâtyâs et al., 2010a, Figure 3). Due to competitive or trophic interactions in the ecosystem, fitness is usually sooner lost than the genetically set critical tolerance, through pest and disease attacks or competition by other tree species. In ecology, this Table 1. Comparison of results of the present analysis with literature data on xeric limits of common beech occurrence (Czücz et al., 2011) Preglednica 1. Primerjava podatkov sušnih omejitev bukve glede na podatke v literaturi Source Temperature limit (°C) Precipitation limit (mm) EQ index limit (°C/mm) Fang, Lechowicz, 2006 ann. mean < 13.5 July mean < 23.0 ann. mean > 900 29.0 Kölling, 2007, cool-dry limit ann. mean < 9.5 ann. mean > 500 - Kölling, 2007, warm-humid limit ann. mean < 13.5 ann. mean > 850 - Goetz in: Bolte in sod., 2007 - ann. mean > 500 - Hoffman in: Bolte in sod., 2007 July mean <19.0 - - Czücz in sod., 2011, "xeric limit" ann. mean < 9.3 ann. mean > 680 28.9 is expressed as the difference between "physiological" (in reality: genetic) and ecological tolerance. Adaptive genetic differentiation among provenances (in growth, phenology, and health) measured in common garden tests may be utilized to model the result of climatic selection and to forecast the effects of climatic change, as the response of populations at the test site can be interpreted as a simulation of environmental changes (Matyas, 1994; 1996). Climate change as experienced by tested populations in the common garden is expressed as ecodistance ("space for time substitution" Matyas et al., 2009a; 2010a). The all-European beech provenance trials initiated by Muhs and collaborators (Muhs, Wühlisch, 1993; Wühli-sch, 2007) have been selected for modelling growth response to climatic changes through transfer analysis. Experiments of the 1998 test series have been analysed in SE Europe (Matyas et al., 2009a). In this study results of two sites are introduced. For ecodistance calculation, Ellenberg's climate quotient (EQ) was applied. 10th year heights, measured in winter 2005/2006, have been used for the analysis. The mid-elevation site in Straža, Slovenia provides climatically optimal conditions, while the Hungarian one (Bucsu-ta) is continental and relatively close to the xeric (trailing) limits of the distribution of beech, as shown by the Ellenberg indices (Table 2). In Figure 4, data of 10 populations are shown which are represented in both tests. The ecodistance between the EQ at origin and EQ at the test site (AEQ) expresses the change of climate, where positive values indicate transfer to warmer/drier, and negative ones transfer to cooler/ moister conditions. At the warm-continental site in Hungary (EQ = 26.3), all the 10 provenances have been transferred into an environment with increased continentality, higher mean temperatures and higher drought stress. On the other hand, in the Slovenian test (EQ = 15.3) the majority of the selected populations has been brought into an environment coo-ler/moister (i.e. less stressful) than their original climate. Response regressions were calculated between mean heights of provenances and ecodistances expressed in EQ values. The polynomials (Figure 4) express that response of provenances depends on the difference of climatic conditions at the origin and the test sites, i.e. ecological distance is a valid concept for explaining responses and substantiate the existence of macroclimatic adaptation. At the warm site in Bucsuta, Hungary, the calculated polynomial shows a clear decline of height growth beginning from AEQ value 4. Such a clear effect of changed climate is not visible at the cool, humid site in Slovenia. In this case most provenances were brought into a cooler, moister environment than they were adapted to (AEQs reached nearly the same values as in Hungary, however in opposite direction); therefore no growth depression was detectable with growing ecodistance. This illustrates that a negative response to changing environment is triggered only by shifts toward warmer/drier climate. The presented results for beech are supported by data of other species such as Scots pine, European larch and Norway spruce (for review, see Matyas et al., 2010a) where very similar trends have been found. The individual response of a population to changing environmental conditions along an ecological gradient is described by the term phenotypic plasticity. In general, plasticity has been found much more significant than expected from a "closely adapted" species. This is illustrated by the data of the Slovenian test site (Figure 4). Even relatively distant transfers (with high EQ values) do not show growth depression. Similar effects could be observed in other trials across Europe. However, close to the xeric limit, in Hungary, the buffering of plasticity does not function, as described before. Distinct interactions could be identified only in individual cases (Figure 4). The growth response (or transfer) analysis of the SE European beech trials yielded the following main conclusions: ► adaptation to (and consequently, selection effect of) macroclimate exists in beech in spite of counteracting evolutionary and ecological effects; ► the change of climatic conditions toward warming and more arid conditions lead to decreasing height growth Table 2. Geographic, climatic data of two common beech provenance trials (from Matyas et al., 2009a) Preglednica 2. geografski in klimatski podatki dveh proveniencčnih poskusov z bukvijo (slovenija in Madžarska) (povzeto po Matyas in sod., 2009a) Reg. Nr. Country Location Altitude a.s.l. July mean Annual mean Ellenberg (m) temperature (°C) precipitation (mm) index (EQ) 2012 Slovenia Straža 545 19.3 1260 15.3 2015 Hungary Bucsuta 200 19.7 747 26.3 Figure 4. Regression of 10-year height (H') of 10 identical provenances with ecodistance, at two sites with strongly differing EQ values. the sequence of provenances is the same. compare the two provenances marked with ▲ for interaction: Tarnawa (pol, left) and plateaux (Fra, right). Both mountain populations perform much better at higher elevation in Slovenia than in Hungary (Matyas et al., 2009a) Slika 4. Regresijska krivulja višine desetletnih sadik (H'), desetih identičnih provenienc in njihovih ekodistančnih vrednosti s prikazom na dveh rastiščih , ki se značilno razlikujeta glede na EQ vrednosti. Provenienčno zaporedje je v obeh poskusih enako. Za interakcijo primerjaj obe provenience, označeni z ▲ Tarnawa (POL, levo) in Plateaux (FRA, desno). Obe gorski populaciji mnogo bolje uspevata na rastišču na večji nadmorski višinini v Sloveniji glede na Madžarski poskus (Matyas in sod., 2009a) and vitality, while vitality is not affected if changes happen in the opposite direction. ► phenotypic plasticity of all populations is considerable, but near the xeric limit its effect ceases. RESPONSE TO WEATHER EXTREMES Effects of climatic change are described as shifts of vegetation zones, realised through "migration" of species. In case of forest trees, "migration" means loss of competitive potential and subsequent decline of vitality followed by pest and disease attack. However, the response of forests to drought, contrary to grass or crop vegetation, is not immediate. Forest stands, even drought-sensitive common beech, survive single extreme summers and recover merely with yield loss. This is the result of deep rooting of trees, utilizing deeper soil water resources. The situation is different if drought years happen consecutively. In the literature "mortality syndrome" (Worrall et al., 2008) cases have mostly been treated as isolated, transient problems related to extreme events, rather than as a consequence of a long-term climate shift. Spontaneous climatic selection is driven by recurrent drought events and the symptoms appear usually quite abruptly. Climatic means in models should be regarded therefore rather as surrogates for extreme events. The long-term, gradual shift of climatic factors has merely a predisposing role. Besides climate, the site conditions, age and structure of stand play also a predisposing role. Inciting factors are mainly connected to climatic anomalies especially at the xeric limits. Pests or diseases attacking populations of weakened vitality are then the direct or proximate causes of mortality. HEALTH AND VITALITY LOSS DUE TO CLIMATIC EXTREMES IN SW HUNGARY The gradually growing moisture deficit in Hungary has led to health problems in Hungarian beech forests since the 1990s, first of all in the Southwest (towards Slovenia) where climatic changes were the strongest, and where the stands are at low elevation and close to the xeric limits. The weakened trees became more sensitive to secondary pests and pathogens and showed symptoms of health deterioration (early leaf abscission, sparser crowns, etc.). The extent of climate damages of the drought years 2000-2004 has been investigated in two West Hungarian state forest companies. In 460 damaged forest compartments (total area: 3900 ha) 87.7 thousand cu.m. of damaged timber was harvested. The damaged stands were mostly above 60 years (T. Szép, unpubl. data). The area most damaged was the Zalaegerszeg forest district (Zala county), where mass mortality was triggered in mature beech stands after regeneration cuts, when the canopy closure was opened up. This led to the outbreak of the otherwise harmless beech buprestid (Agrilus viridis). Damage of Biscogniauxia nummularia disease and of the beech bark beetle (Taphrorychus bicolor) occurred together with the buprestid damage. As a consequence close to 70.000 cu.m. of sanitary felling had to be executed in 2005 in that forestry district alone (Figure 5, Lakatos, Mol- nar 2009). The type of damage supports the observation of forest protection experts that disturbance of the closed canopy increases the risk of climate damage. A close correlation was found between the climate classes and the percentage of stands damaged to various degrees (Figure 6). Berki's tolerance index was used for climate classification which considers in addition to the summer temperature and precipitation also spring rainfall (Berki et al., 2009). ANALYSIS OF DROUGHT EVENTS For the closer definition of extreme weather effects leading to the "mortality syndrome" in beech, threatened stands have been selected in different parts of the country. Criteria of selection were: at least medium-age, zonal site (primarily climate dependent site, at least medium deep soil with no defects, no hydrological influence) and climatic position as close to the xeric limit as possible. Weather conditions and mortality events in the stand in the recent past were reconstructed. Investigation of mortality frequency has shown that single drought events did not threaten the stability of populations. The recurrent drought period lasting up to five years in some areas, has however resulted in very serious mortality, in one case the population went extinct (Figure 7). Observations have confirmed that in case of beech, recurrent drought events of 3 to 4 consecutive years (depending on severity) lead in general to irreversible mass mortality and local extinction (Berki et al., 2009). It was also found that not only the number of consecutive years, but the severity of drought period has an influence on the decline. Data of selected mature stands of similar Figure 5. Symptoms of beech decline in 2004 in Zala county, following the damage of Taphrorychus bicolor on the trunk (Molnar, Lakatos, 2009) Slika 5. Simptomi propadanja bukve na območju Zala (leto 2004), kot posledica napada bukovega kosmatega lubadarja (Taphrorychus bicolor) (Molnar, Lakatos, 2009) Figure 6. Percentage of compartments in West Hungarian forest companies damaged by drought events 2000-2004 (vertical axis) in relation to their climatic position (climate worsens toward lower climatic tolerance index values, horizontal axis). Compare with hypothetic graph in Figure 3. Explanation in the text (T. Szép, unpublished data) Slika 6. Delež oddelkov v zahodni Madžarski z zabeležbo posledice suš v letih 2000-2004 (y os) v odnosu z njihovim klimatskim položajem (x os), pri čemer se klimatske razmere za bukev slabšajo v smeri zniževanja indeksa tolerance. Primerjaj s hipotetičnim grafikonom na Sliki 3 in glej razlago v besedilu (T. Szép, neobjavljeni podatki) age near the xeric limit (Figure 7) indicate a direct, causal link between health and drought. Mean summer drought severity above EQ value 40-42 seems to trigger a mass mortality syndrome. PROJECTIONS INTO THE FUTURE How exactly xeric limits of common beech will shift in the future is poorly explained by currently available models. Predictions about the role of selection and adaptation are ambiguous, as judgements of genetic adaptive potential rely first of all on model results with neutral traits, and neither statistical nor process oriented models handle conditions at the xeric limits properly (Kramer et al., 2010). Although the possibility of selection sweep as a consequence of adaptation is acknowledged but no studies exist at the trailing limits of distribution, Figure 7. Average EQ value of the drought years 2000-2004 (vertical axis) and the health condition (percentage of healthy individuals, horizontal axis) of selected mature beech stands at the xeric limit, at the end of the period (unpublished data of Berki and Moricz) Slika 7. Prikaz povprečne EQ vrednosti v sušnih letih 2000-2004 (y os) in zdravstvenega stanja dreves izraženega v deležu zdravih posamenikov (x os) v izbranih odraslih sestojih bukve z območja sušne omejitve vrste pri zaključku opazovalnega obdobja (neobjavljeni podatki Berkija in Moricza) where extreme selection for fitness comes into effect. In the followings, projections for SE Europe are discussed according to the three approaches presented before. BIOCLIMATIC MODELS For predicting future distribution of common beech on the basis of bioclimatic models, climatic projections of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, Christensen et al., 2007) were applied (Table 3). Table 3 reveals surprisingly high levels of range reduction, relatively independently from applied scenario projections. The projected potential distributions indicate a drastic reduction in macroclimatically suitable sites for beech, as 56 - 99 % of present-day zonal beech forests might be outside their optimal bioclimatic niche by 2050. However, the projections of analysis only pertain to zonal beech forests in plachor position and other uncertainties of the projections are also high (Czücz et al., 2011). RESPONSES PREDICTED FROM TRANSFER ANALYSIS Plasticity of common beech populations is significant, and it may be anticipated that except for regions in the vicinity of xeric limits, productivity of beech will not decline in case of warming, in sufficiently humid areas, it may even increase, until EQ values do not approach the critical maximum. With worsening climatic conditions, vitality decline reaches 20 % of height loss around +13 AEQ according to the Bucsuta site data (Figure 4a). Based on field experience this amount of decline may be judged as a limit for competitive survival and a vitality condition where attack of pests and diseases may lead to mass mortality. For the sake of a simple exploratory calculation let us assume that climatic changes will result in relatively homogeneous shifts in EQ values throughout the region. Using the projected statistics of IPCC for Southern Europe, the climatic shift until 2080 was calculated as +11 AEQ. Subtracting this shift from the distribution limit value of 29 EQ (Table 1) it is suggested that at locations with current EQ values below 29 - 11 = 18 ~ 20 EQ, beech may survive, even if under stress. The larger part of the distributional range at higher elevations falls into this group. Table 3. Expected changes of climatic conditions by 2050 and estimated climatic niche change of zonal beech stands (Abeech) in Hungary. Projected changes in summer half year temperature (ATs °C) and precipitation (APs, percents) are shown for six IPCC AR4 climatic scenarios (extracted from Czücz et al., 2011) Preglednica 3. Pričakovane spremembe podnebnih značilnosti do leta 2050 z oceno spremembe kimatske niše zonalnih bukovih gozdov (Abeech) na Madžarskem. Projekcije sprememb polletnih temperatur v poletnem obdobju (ATs °C) in padavin (APs,v odstotkih) s prikazom šestih IPCC AR4 scenarev spreminanja podnebnih razmer (povzeto po Czücz in sod., 2011) HADCM3 A2 HADCM3 A1B HADCM3 B1 CNCM3 A2 CSMK3 A2 GFCM21 A2 ATs + 2.9 + 3.3 + 2.6 + 2.4 + 1.8 + 2.1 APs -13.4% -10.9% -12.4% -9.6% + 0.4% -11.4% Abeech 97 - 99 % 94 - 99 % 97 - 99 % 97 - 99 % 56 - 96 % 92 - 99 % On the contrary, at the low-elevation xeric limits EQ would rise in 2080 from 29 to 40 EQ. Theoretically, a part of these populations could survive as well, if experiencing less than +13 AEQ change as indicated above, assuming that no extreme events and subsequent pests, epidemics occur. This assumption seems however rather unrealistic. It has to be emphasized that responses were measured within the present distribution range of beech; there is no test site outside the xeric limits (which is a deplorable, but understandable drawback of the provenance test series). It is therefore impossible to formulate a more realistic estimate based on transfer analysis for the locations close to the limits. RESPONSES VALIDATED BY FIELD OBSERVATIONS The future frequency of drought events has been analysed for the territory of Hungary. The projected frequency of drought summers (precipitation decline exceeding 15 % of the seasonal mean) were calculated with MPI's REMO regional climate model (Figure 8). It is highly remarkable that from 2060 onward, the model projects at least one occasion per decade when 3 or more consecutive years with drought summers will happen, while only three such periods are projected for the first half of the century. Although droughts hit usually regionally, the predicted drought frequency may have an impact on the most part of the investigated low-elevation beech area at least once during the century. The close link between extreme events and pest outbreaks exacerbate the expected damages (Figures 6, 7). Drought will have its effect also on natural regeneration of stands as well (Czajkowski et al., 2005). These results support the grim outcome of the bioclimatic forecast for the second half of the century. Concluding, the outcome of the projections indicates a high level of uncertainty regarding the future of common beech in Southeast Europe. According to the bioclimate approach 56 - 99 % of present-day zonal beech forests might be outside their optimal climatic niche by 2050. The extrapolations of field observations on "drought plots" at the xeric limit also point toward a nearly complete loss of all beech stands in course of the century. Both analyses were carried out predominantly in mature stands. For the transfer analysis performed on common garden populations only juvenile, 10 year old saplings were available. This approach confirmed the stability of mountain populations of SE Europe in the future but provided no clues for the low-elevation zone close to the xeric limit. Although plasticity may support adaptation potential to a certain limit, the part of the SE European continental range of beech where EQ values are currently above 20, has to be considered as a climatically threatened zone and respective precautionary measures should be taken. caveats of interpretation of the results Numerous studies (Gessler et al., 2007; Hlasny, Turčani, 2009; Kremer et al., 2010; Lindner et al., 2010) and also IPCC's 2007 report forecast a decline in growth and production of forest stands for East Europe. This projection is not measurable yet as a general trend (e.g. Somogyi, 2008) although significant warming of the climate was already taking place. It should be noted that one reason for the missing evidence for gradually worsening vitality of common beech in Southeast Europe has to be sought probably in the improper contents of datasets. Analyses are usually based on large-scale forest inventory data or wide-mesh monitoring points which are not precise enough to trace complex effects of opposing trends of environmental effects acting simultaneously across climatic gradients. For example, an international monitoring program (ICP Forests2) has gathered in Europe an immense body of information about the decline of tree health, including beech. The data have been of limited use for modelling trends because of low representation of threatened regions; there are too few sample points and insufficient ecological and genetic background data (Matyas, 2010). A general bias of both statistical and process-based modelling is caused by assuming actual limits of beech being in equilibrium with the ecological niche. This may imply 2 International Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests 20 oo :oo? :oio 201? 2020 202? 2030 203? 2040 204? 20?0 20?? 200O :oö? 20"0 20"? 2080 208? 20P0 20«? 21 00 Figure 8. Frequency of consecutive drought events for Hungary, according to scenario A1B, based on results of the REMO model. symbols depict years of droughty summers (Galos et al., 2007) Slika 8. Pogostost pojavljanja zaporednih sušnih dogodkov za Madžarsko, glede na scenarij klimatskih sprememb A1B, pridobljen z modelom RESO. Simboli predstavljajo predvidena leta v katerih predvidevamo sušna poletja (Galos in sod., 2007) an instant breakdown if climate conditions change ("decoupling") which is obviously not the case. For example, if distribution of beech in Hungary would have been in ecological equilibrium, the present area of beech should have shrunk to its half during the 20th century, following a mean temperature increase of approx. 0.6°C. This extent of area contraction did not happen, although the mass mortality events in the SW part of the range were located in this zone (Mâtyâs et al., 2010b). Projection of limits of genetically and ecologically set climatic tolerance has numerous additional constraints. For better interpretation of the results of this study the following ones are highlighted: the hidden effects of ecological interactions, the consequence of human interactions in determining distribution patterns, the role of persistence, plasticity and natural selection, and uncertainties of climate projections, especially of precipitation conditions. Genetically set (potential) tolerance limits are per definiti-onem wider than realized actual ones. It is a well known ecological rule that actual distributions of species are regulated by complex, often hidden interactions between host, competitors and consumers which may modify tolerance limits. The change of climatic environment affects also consuming and pathogenic organisms; the selection pressure by consumers may be rearranged. Forecasts are unreliable in this respect, because previously unknown pests and diseases may appear or harmless ones may change their virulence any time. Modelling of adaptive response fails to regard not only bio-tic interactions and migration limitations (Jeschke, Strayer, 2008; Jump et al., 2009) but especially human interference such as planned forest management. Planned forestry means that the structure, species composition and demography conditions of forests are determined by current management concepts, strategies and laws. Spontaneous processes are suppressed or tolerated only as far as they fit into the accepted strategies (Mâtyâs et al., 2010a). Models based on bioclimate data do not consider the intrinsic persistence of tree species, which is mostly linked to longevity. The actual absence of seeding and reproduction may also mislead locally, as reproduction may happen anytime during the century-long lifetime of a tree, if suitable weather conditions favour it. In addition the extent of plasticity forest trees can rely on is still insufficiently known (see in detail in: Mâtyâs et al., 2010a). At the same time the results of the common garden tests support the opinion that predicted climatic changes may lead to production increase in the central-northern part of the range and at higher elevations due to the plasticity of the species (Mâtyâs et al., 2010a). It is strongly cautio- ned however from overestimating the plasticity potential in regions close to the lower (xeric) limit of the range. Present ecological models of phenotypic behaviour usually treat temperate tree species, including common beech as monolithic, genetically uniform entities (e.g. Kramer, 1994; Chuine et al., 2003; Czücz et al., 2011) and necessarily disregard within-species adaptive genetic differentiation. It is a general problem of bioclimatic models that consequences of genetic selection and adaptation is still not properly handled (Jeschke, Strayer, 2008; Mâtyâs, 2010; Lindner et al., 2010). The expectation that populations under extreme climatic stress may acclimate and genetically adapt infinitely is deceptive, as resources for adaptation and plasticity cannot be extended beyond the limitations set by the genetic system of species (see Figure 3 and 6), and this is valid for beech as well. Bioclimatic models usually do not count with the effects of extreme weather events, which have shaped also the past distribution ranges. Also, the limited precision of predicted precipitation changes are not stressed enough. This is of special significance in particular at low elevation plains and hills which are extremely sensitive to relatively minor humidity variations. For example, Hungary lies very close to the climatic division line separating areas of increasing (N. Europe) and decreasing (S. Europe) precipitation both in summer and winter (Christensen et al., 2007). Close to the xeric limits, relatively slight deviations in the climate pattern may seriously affect summer precipitation dependent beech. This is illustrated by the projections calculated from the different climatic scenarios (Table 3). The CSMK3 scenario predicts no decrease in summer rainfall, which affects the projection significantly. The effect of relatively minor changes visualises the uncertainty of projections generated by potential reversion of precipitation trends. Further details on uncertainties of projections may be found in Mâtyâs (2009), Czücz et al. (2011), and Mâtyâs et al. (2010a). final conclusions Summing it up, projections into the far future may be biased by a number of uncertainties, first of all by the uncertainty of climate projections themselves. This part lies however beyond the expertise of a forester. Taking the ensemble of deductions of current, fairly deviating projections for granted, the comparison of very different approaches confirm the probability of serious climate impacts on distribution, health and productivity of common beech. These effects will appear nonetheless differentiated, according to the ecological and genetic status of local beech occurrences. It is also important to note that contrary to mortality events and health decline along the xeric limits of the species, "compensatory" colonisation at the thermic (or front) limits, as projected by ecological models, will not happen spontaneously because of human obstacles to colonisation and due to the fairly low migration speed of beech compared to other deciduous species (Davis, 1981; Matyas, 2009; Jump et al., 2009). The verification of the existence of macroclimatic adaptation patterns justifies genetically based regulations for use of reproductive material. Regarding the sensitivity of beech to macroclimatic changes, the results show that adaptive pattern and plasticity of the species is fairly comparable to better explored conifer species such as pines, spruces. Observations of mortality events close to the lower (xeric) limit of the species indicate that stability and vitality of populations depend not only on shifts in climatic means. Extreme weather events (droughts) may weaken physiological condition of populations relatively fast and may lead to insect and disease outbreaks also in regions generally suitable for the species. Differences in growth performance and plasticity of provenances left unexplained by macroclimatic factors sustain earlier assumptions that local genetic differentiations also exist ("ecotypes?") and maybe also epigenetic effects (Matyas et al., 2010a). It seems that in common beech, local differentiation co-exists with macroclimatic adaptation and with well developed plasticity. The shrinking of future distribution of common beech as suggested by various bioclimatic models (e.g. Thuiller et al., 2005; Czucz et al., 2011) represent probably pessimistic scenarios which may be somewhat alleviated not only by the mentioned features but also by prudent human support (e.g. artificial regeneration and other silvicultural measures). In the major part of the range the predicted changes will not trigger any decline due to the plasticity of the species: the predicted "decoupling" (Jump, Penue-las, 2005) is improbable. It would be however misleading to expect the same level of persistence and plasticity at the threatened xeric limits as across the rest of the range. Therefore the forecasts have to be taken serious close to the xeric limits, and especially at low elevations. Field observations near the retracting distributional limits confirm that the decline process is ongoing in many locations (Pe-nuelas et al., 2007; Berki et al., 2009). Considering the rapid shrinking of suitable bioclimatic space and the increasing selection pressure of abiotic and biotic stressors at the xeric limits, the results underline the importance of adaptive strategies both for management and conservation of forest resources. This calls also for relevant, well designed field studies and further development of prediction methods and modelling (Matyas, 2010). The results of this study may contribute to the adjustment of adaptation and mitigation policy in forestry and nature conservation, to the revision of rules for deployment of reproductive material and also to validating evolutionary and ecological hypotheses related to climate change effects. acknowledgements The financial support of the TÄMOP 4.2.2-08 joint EU-national research project and of EVOLTREE Network of Excellence is acknowledged. Special thanks to dr. Tine Grebenc and dr. Gregor Božič for Slovenian translation. references 1. Berki I., Rasztovits E., Moricz N., Matyas Cs. (2009) Determination of the drought tolerance limit of beech forests and forecasting their future distribution in Hungary. Cereal Research Communications, 37: 613-616 2. Belmonte J., Alarcon M., Avila A., Scialabba E., Pino D. (2008) Long-range transport of beech (Fagussylvatica L.) pollen to Catalonia (north-eastern Spain) Int. J. Biometeorol., 52: 675-687 3. Bolte A., Czajkowski T., Kompa T. (2007) The north-eastern distribution range of European beech - a review. Forestry, 80: 4, 413-429 4. Christensen J.H., Hewitson B., Busuioc A., Chen A., Gao X., Held I., et al. (2007) Regional Climate Projections. V: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Solomon S (Ur.), Qin D (Ur.), Manning M (Ur.), Chen Z (Ur.), Marquis M (Ur.), Averyt KB (Ur.), Tignor M (Ur.), Miller HL (Ur.), Cambridge University Press, Cambridge, UK, 747-845 5. Chuine I., Kramer K., Hänninen H. (2003) Plant development models. V: Phenology: an integrative environmental science. Schwartz MD (Ur.), Kluwer Ac. Publ., 217-235 6. Clausen J., Keck D.D., Hiesey W.W. (1940) Experimental studies on the nature of species. Vol I and II-IV (the additional volumes published in 1945, 1948, 1958) Carnegie Inst. Publ. Nr 520, Washington D.C. 7. Comps B., Matyas Cs., Geburek T., Letouzey J. (1998) Genetic variation in beech populations along the Alp chain and in the Hungarian basin. Forest Genetics, 5 (1): 1-9 8. Czajkowski T., Kuhling M., Bolte A. (2005) Einfluss der Sommertrockenheit im Jahre 2003 auf das Wachstum von Naturverjüngungen der Buche (Fagus sylvatica L.) im nordöstlichen Mitteleuropa, Allg. Forst- u. Jagdztg., 176: 133-143 9. Czùcz B., Galhidy L., Matyas Cs. (2011) Present and forecasted xeric climatic limits of beech and sessile oak distribution at low altitudes in Central Europe. Ann. of Forest Sci., 68 (1): 99-108 10. Davis M. (1981) Quaternary history and stability of forest communities. V: Forest succession: concept and application. West DC, et al., (Ur.), Springer, New York, 132-153 11. Ellenberg H. (1988) Vegetation ecology of Central Europe, 4th ed., Cambridge University Press 12. Fang J., Lechovicz M.J. (2006) Climatic limits for the present distribution of beech (Fagus L.) species in the world, J. Biogeogr., 33: 1804-1819 13. Finkeldey R., Hattemer H.H. (2010) Genetische variation in Wa-eldern - Wo stehen wir? (Genetic variation in forests - state of the art). Forstarchiv, 81: 123-129 14. Führer E., Rasztovits E., Csoka Gy., Lakatos F., Bordacs S., Nagy L., Matyas Cs. (2009) Current status of European beech (Fagus sylvatica L.) genetic resources in Hungary. Comm. Inst. Forest. Bohem., Praha (in print) 15. Galos B., Lorenz Ph., Jacob D. (2007) Will dry events occur more often in Hungary in the future? Env. Res. Letters, 2: doi: 10.1088/1748-9326/2/3/034006 16. Gessler A., Keitel C., Kreuzwieser J., Matyssek R., Seiler W., Rennenberg H. (2007) Potential risks for European beech (Fagus sylvatica L.) in a changing climate. Trees - Structure and Function, 21: 1-11 17. Gömöry D. (2009) Geographic patterns in the reactions of beech provenances to transfer. Report for COST E52 meeting, Thessaloniki, Greece (manuscript), 8 p 18. Gömöry D., Paule L. (2010) Reticulate evolution patterns in western-Eurasian beeches. Botanica Helv., 120: 63-74 19. Hlasny T., Turčani M. (2009) Insect pests as climate change driven disturbances in forest ecosystems. V: Bioclimatology and natural hazards. Strelcova K (Ur.), Matyas C (Ur.), Kleidon A (Ur), et al.Springer, Berlin 20. Hothorn T., Hornik K., Zeileis A. (2006) Unbiased recursive partitioning: a conditional inference framework, J. Comput. Graph. Stat., 15: 651-674 21. Jazbec A., Segotić K., Ivanković M., Marjanović H., Perić S. (2007) Ranking of European beech provenances in Croatia using statistical analysis and analytical hierarchy process. Forestry, 80 (2): 151-162 22. Jeschke J.M., Strayer D.L. (2008) Usefulness of bioclimatic models for studying climate change and invasive species. v: The year in Ecology and conservation. Ostfield RS (Ur.), Schlesinger WH (Ur. Ann. New York Ac. Sci., Boston, 1134: 1-24 23. Jump A.S., Penuelas J. (2005) Running to stand still: adaptation and the response of plants to rapid climate change. Ecology Lett., 8: 1010-1020 24. Jump A.S., Matyas Cs., Penuelas J. (2009) The paradox of altitude for latitude comparisons in species range retractions. (Review) Trends in Ecology and Evolution, 24 (12): 694-700, doi: 10.1016/j. tree. 2009.06.007 25. Kleinschmidt J., Svolba J. (1995) Results of the Krahl-Urban beech provenance experiments 1951, 1954, and 1959 in Northern Germany. V: Genetics and silviculture of beech. Proc. 5th IUFRO Beech Symp. Madsen S (Ur.), Danish Forest and Landscape Res. Inst., For-skningsserien, 11/1995, 15-34 26. Kölling C. (2007) Klimahüllen von 27 Waldbaumarten. AFZ - der Wald, 23: 1242-1244 27. Kramer K. (1994) Selecting a model to predict the onset of growth of Fagus sylvatica. J. of Appl. Ecology, 31: 172-181 28. Kramer K., Degen B., Buschbom J., Hickler T., Thuiller W., Sykes M., de Winter W. (2010) Modelling exploration of the future of European beech (Fagus sylvatica L.) under climate change - Range, abundance, genetic diversity and adaptive response. For. Ecol. Managern., 259: 2213-2222 29. Lakatos F., Molnar M. (2009) Mass mortality of beech on Southwest Hungary. Acta Silvatica & Ligniaria Hung., 5: 75-82 30. Lindner M., and 11 further authors (2010) Climate change impacts, adaptive capacity, and vulnerability of European forest ecosystems. For. Ecol. Managern., 259 (4): 698-709 31. Magri D., Vendramin G.G., Comps B., and 11 further authors (2006) A new scenario for the Quaternary history of European beech populations: paleobotanical evidence and genetic consequences. New Phytologist, 171: 199-222 32. Matyas Cs. (1994) Modelling climate change effects with provenance test data. Tree Physiology, 14: 797-804 33. Matyas Cs. (1996) Climatic adaptation of trees: Rediscovering provenance tests. Euphytica, 92: 45-54 34. Matyas Cs. (2007) What do field trials tell about the future use of forest reproductive material? V: Climate change and forest genetic diversity: Implications for sustainable forest management in Europe. Koskela J (Ur.), Buck A (Ur.) Teissier du Cros E. (Ur.),Bioversity International, Rome, 53-69 35. Matyas Cs. (2009) Ecological challenges of climate change in Europe's continental, drought-threatened Southeast. V: Regional aspects of climate-terrestrial-hydrologic interactions in non-boreal Eastern Europe. Groisman PY (Ür.) Ivanov SV (Ur.), NATO Science Series, Springer Verl., 35-46 36. Matyas Cs. (2010) Forecasts needed for retreating forests (Opinion) Nature, 464: 1271 37. Matyas Cs., Božič G., Gömöry D., Ivanković M., Rasztovits E. (2009a) Juvenile growth response of European Beech (Fagus sylvatica L.) to sudden change of climatic environment in SE European trials. iForests, Florence, 2: 213-220, doi: 10.3832/ifor0519-002 38. Matyas Cs., Vendramin G.G., Fady B. (2009b) Forests at the limit: evolutionary-genetic consequences of environmental changes at the receding (xeric) edge of distribution. Ann. of Forest Sci., 66: 800-803 39. Matyas Cs., Borovics A., Nagy L., Ujvari-Jarmay É. (2010a) Genetically set response of trees to climatic change, with special regard to the xeric (retreating) limits. Forstarchiv, Hannover, 81: 130-141, doi 10.2376/0300 40. Matyas Cs., Berki I., Czücz B., Galos B., Moricz N., Rasztovits E. (2010b) Future of beech in Southeast Europe from the perspective of evolutionary ecology. Acta Silv. & Lign. Hung., 6: 91-110 41. Muhs H.J., Wuehlisch G. von (1993) Research on the evaluation of forest genetic resources of beech - a proposal for a long-range experiment. V: The scientific basis for the evaluation of forest genetic resources of beech. Muhs H-J (Ur.), Wuehlisch G von (Ur.), Proc. of an EC workshop, Ahrensburg, W. doc. for the EC, DG VI, Brussels, 257-261 42. Penuelas J., Ogaya R., Boada M., Jump A.S. (2007) Migration, invasion and decline: changes in recruitment and forest structure in a warming-linked shift of European beech forest in Catalonia (NE Spain). Ecography 30: 829-837 43. Somogyi Z. (2008) Recent trends of tree growth in relation to climate change in Hungary. Acta Silv. & Lign. Hung., 4: 17-27 44. Thuiller W., Richardson D.M., Pyšek P., Midgley G.F., Hughes G.O., Rouget M. (2005) Niche-based modelling as a tool for predicting the risk of alien plant invasions at a global scale. Global Change Biol., 11: 2234-2250 45. Worral J.J., Egeland L., Eager T., Mask R.A., Johnson E.W., Kemp P.A., Shepperd W.D. (2008) Rapid mortality of Populus tremuloides in Southwestern Colorado, USA. For. Ecol. Managern., 255: 686-696 46. Wühlisch G. von, Krusche D., Muhs H.J. (1995) Variation in temperature sum requirement for flushing of beech provenances. Sil-vae Genet., 44: 343-346 47. Wühlisch G. von (2007) Series of international provenance trials of European beech. V: Improvement and Silviculture of Beech, Proc. the 7th Intern. Beech Symp. IUFRO Res. Gr. 1.10.00, RIFR, Teheran, Iran, 135-144 Tine GREBEN^*, Lado KUTNAR**, Gregor BOŽIČ**, Miran čAS** udk 630*150 izbrani primeri studije biotske raznovrstnosti gozdnih ekosistemov na genski, vrstni in habitatni ravni Case studies of forest ecosystem biodiversity assessment at gene, species and habitat level Povzetek: Slovenija je ena najbolj gozdnatih držav v Evropi, v ta namen smo prikazali in izpostavili nekaj primerov ocene raznovrstnosti oziroma pridobivanja izvirnih podatkov za ocene pestrosti. Ocene biotske raznovrstnosti izbranih sestojev ali habitatov kažejo na visoko biotsko raznovrstnost na vseh opazovanih ravneh. Ločevanje osebkov in ocene pestrosti na habitatnem in vrstnem nivoju je splošno razširjeno in tesno vezano na morfološki koncept vrste. Pristop s pomočjo analize pestrosti enega ali več molekularnih markerjev omogoča pridobivanje velike količine podatkov, neodvisno od taksonomske skupine, ki jo analiziramo. Kritično ovrednotenje posameznega pristopa glede na raven pridobivanja informacije (habitat, vrsta ali gen) kaže, da so vsi pristopi primerni za uporabo v študijah biotske raznovrstnosti in nam omogočajo aplikacije v gozdarstvu. Ključne besede: biotska raznovrstnost gozda, habitatni tip, mikoriza, načrtovanje gospodarjenja, velike prostoživeče živali, vegetacija Summary: Slovenia is among the most forested countries in Europe. For this purpose we aimed present and validate several approaches biodiversity assessment. Preliminary estimations of biodiversity in forest ecosystems indicate high values at all applied levels. At the habitat and at the species level, species identification and species concept applied is crucial. Applying diversity analysis of one or more molecular markers enables us to obtain a large amount of data and can be applied for any taxonomic group. A critical evaluation of each approach (habitat, species, gene level) indicates reliable results at all levels of biodiversity assessment and results in information with applied consequences in forestry. Keywords: forest biodiversity, habitat type, mycorrhiza, management planning, large game, vegetation uvod Slovenija je s 60,3 % ena najbolj gozdnatih držav v Evropi z visoko stopnjo pestrosti flore in favne kot posledice delovanja različnih klimatskih vplivov, reliefne in geološke pestrosti in ne nazadnje delovanja človeka (MKGP, 2008. Projekt Raba zemljišč). Kot eno od možnosti ocene biotske raznovrstnosti gozda lahko analiziramo pestrost bio- dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija, e-pošta: tine.grebenc@gozdis.si ' dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija komponente ekosistema na več ravneh tako, da ločeno analiziramo pestrost habitatov, vrst in genov. V nadaljevanju obravnavamo primere značilnosti prevladujočih EU gozdnih habitatnih tipov v Sloveniji, vrstno pestrost ekto-mikoriznih gliv in primere analiz genske pestrosti divjega petelina, črnega topola ter rodu vrst gliv. Habitatni tip je rastlinska in živalska združba, ki predstavlja značilni živi del ekosistema in je povezana z neživimi dejavniki (tla, podnebje, prisotnost in kakovost vode, svetlobe, itd.) na prostorsko opredeljenem območju. Kot takega ga vključujemo k pojmu biotske raznovrstnosti, saj opre- deljuje raznovrstnost ekosistema kot celote. Habitatne tipe uvrščamo v različne hierarhične sisteme in jih lahko po različnih kriterijih razmeroma jasno ločimo od drugih (Devillers in Devillers-Teschuren, 1996; Habitatna direktiva, 1992; EUNIS 2004, Jogan in sod., 2004). Čeprav za gozdne habitatne tipe (Habitatna direktiva, 1992; Natura 2000) veljajo določene splošne značilnosti (European Commission, 2007), pa zaradi lokalnih in regionalnih posebnosti lahko na njihovem celotnem arealu prihaja do določenih razlik. Eden najbolj razširjenih gozdnih habitatnih tipov v Evropi so Srednjeevropski kisloljubni bukovi gozdovi (habitatni tip 9110), katerih areal se razteza vse od španskih Pirenejev, prek srednje Evrope do Švedske in Baltskih držav na severu (European Commission, 2007; Ellmauer, 2005; Thauront, Stallegger, 2008). Poleg habitatnega tipa 9110, ki pokriva približno 9 % površine gozdov v Sloveniji, sta druga dva pogostejša habitatna tipa 91K0-Ilirski bukovi gozdovi (Anemonio-Fagion) (76 % površine gozdov) in 91 L0-Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi (Erythronio-Carpinion) (7 %) (Habitatna direktiva, 1992; Kutnar in sod., 2009, 2011). Poznavanje pestrosti na vrstnem nivoju je tesno povezano s konceptom vrste, ki ga uporabljamo in je nujen za ločevanje vrst, glede na postavljene kriterije (De Queiroz, 2007). Poznavanje vrst je nujno v primeru uporabe organizmov v indikatorske namene, kot na primer pri mikobi-oindikaciji, pristopu, kjer za potrebe indikacij sprememb v okolju uporabljamo pojavljanje in zabeležene spremembe v združbi (vrstni sestavi in številu posamezne vrste) ek-tomikoriznih vrst gliv (Kraigher in sod., 1996). Metodologijo lahko uporabljamo tudi za primerjave različnih rastišč in pomena le-teh za biotsko raznovrstnost gozdnih tal. Raziskave pestrosti na genskem nivoju sodijo med modernejše pristope z visoko informacijsko vrednostjo. Analize genetskih markerjev za namen ugotavljanja pestrosti in primernosti metode smo uporabili na predstavnikih divjadi, vrste gozdnega drevja in izbranih vrst podzemnih gliv. Divji petelin (Tetrao urogallus L.), ki živi v zmernem pasu Evrope le še v habitatnih gozdovih v gorskih masivih, prekinjenih z dolinami, je zaradi vse intenzivnejše rabe in spreminjanja gozdnega prostora ter zaradi spreminjanja iglastih gozdov v bolj listnate zaradi klimatskih sprememb, otoplitev in onesnaženja zraka (Čas, 2006) ogrožena živalska vrsta (Ur. L. RS 1993/57). Divji petelin pa je marsikje v Evropi prisoten le še zaradi umetne naselitve. V Sloveniji se pojavljata dve, genetsko še ne opredeljeni populaciji. Alpsko populacijo predstavlja največja podvrsta T.u. major, v manjši meri pa populacija s področja Dinaridov. Z analizami nukleotidnih zaporedij variabilnih domen (genov) v mitohondrijski DNK smo želeli ugotoviti morebitne razlike med danes ločenima populacijama ter prikazati aplikacijo rezultatov kot praktičen primer izdelave smernic za dolgoročno izboljšanje habitatnih razmer in revitalizacijo populacij. Kot primer analize drevesnih vrst na ravni genske pestrosti smo analizirali populacije avtohtonega evropskega črnega topola (Populus nigra L.) s področja JZ areala vrste v Sloveniji. Namen naloge je bil analizirati genetsko strukturo črnega topola vzdolž izbranih rek. V analizo smo v izbranem prostoru zajeli šest genomskih markerjev, ki omogočajo zadovoljivo ločevanje na nivoju populacij in posameznih osebkov (Van der Schoot, 2000). Analize skupin osebkov na podvrstnem nivoju nam tako omogočajo razkritja struktur populacij, iskanje refugij in analize vzrokov za današnjo razprostranjenost, kot na primeru izbranih vrst podzemnih gliv (Gre-benc in sod., 2010) Z večnivojskim pristopanjem k analizi biotske raznovrstnosti bomo analizirali večji del dejavnikov, ki vplivajo na biotsko raznovrstnost gozdnih ekosistemov in posledično vplivajo na funkcije gozda in optimalno zagotavljajo izvajanje njegovih ekoloških, gospodarskih in socialnih komponent vključno z ozaveščanjem ljudi o njihovem pomenu. metodologija Vsak od pristopov in vsaka skupina analiziranih organizmov ali združb ima specifične pristope k reprezentativnemu vzorčenju kvalitetnih vzorcev, ki omogočajo nadaljnje analize. Za analize habitatnih tipov v Sloveniji (Habitatna direktiva, 1992; Kutnar in sod., 2009, 2011) smo iz vseh EU gozdnih tipov izbrali površinsko prevladujoče habitatne tipe: 91K0-Ilirski bukovi gozdovi, 9110-Srednjeevropski kisloljubni bukovi gozdovi in 91L0-Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi. Razlike in podobnosti med njimi smo opredelili na osnovi 34 pripadajočih gozdnih združb in 38 izbranih parametrov (fitogeografsko območje (6 parametrov), višinski pas (3), geološka matična podlaga (3) in značilne drevesne vrste (26)). Za karakterizacijo in opis gozdnih združb smo uporabili različno fitocenološko literaturo. Za analizo habitatnih tipov smo uporabili programski paket PC-ORD 5.32 (McCune, Mefford, 2006), s katerim smo ugotavljali indikatorsko vrednost posameznega parametra (Dufrene, Legendre, 1997). Vzorčenje za analize združb mikoriznih gliv poteka po postopkih, opisanih v Kraigher (1996) in Grebenc in sod. (2009). Podrobne sheme vzorčenja za genetske analize, metodologija in statistične analize rezultatov so opisane v Čas (2006) in Bajc in sod. (2011) za divjega petelina, v Božič in sod. (2003) za analize populacij drevesnih vrst, ter v Grebenc in sod. (2009) za glive. Za študije genske pestrosti pri divjem petelinu smo vzorčili rastišča na področju celotne Slovenije (Čas, 2006). Vzorčenje beljakovinskih tkiv (iztrebki, odpadla peresa) smo izvedli v spomladanskem času paritve (rastitve) divjega petelina prek lovskih družin (Lovska zveza Slovenije) in lovišč s posebnim namenom (Zavod za gozdove Slovenije). V analizah znotraj vrstne genetske pestrosti gliv smo uporabili materiale s celotnega areala izbranih vrst (Gre-benc in sod., 2010). V analize genske pestrosti evropskega črnega topola (Populus nigra L.) smo zajeli vzorec 18 odraslih dreves ozkega geografskega področja JZ Slovenije, in sicer 4 drevesa v povodju reke Reke na lokaciji Movraž, 3 ob Osapski reki v Ospu, 5 v dolini reke Glinščice na lokaciji Prešnica-Škofljek ter 6 dreves ob obrežnem pasu reke Dragonje. Raziskavo genetskih značilnosti črnega topola smo izvedli z metodo analize 6 mikrosatelitov WPMS16, WPMS20, WPMS14, PMGC14, WPMS09, WPMS18 po postopkih Van der Schoot in sod. (2000) ter Smulders in sod. (2001). Genetsko variabilnost znotraj populacije smo ocenili s parametri: delež polimorfnih lokusov (P %), povprečnim številom alelov na polimorfen lokus (na), povprečnim številom efektivnih alelov na polimorfen lokus (ne), parametrom heterozigotnosti (izražena kot stopnja dejanske heterozigotnosti (Ho) in stopnjo pričakovane heterozigotnosti (He)) ter oceno koeficienta inbreedinga (F), ki nakazuje, v kakšnem obsegu se dejanski heterozigotni deleži populacije razlikujejo od pričakovanih heterozigotnih deležev, ki nastanejo pri panmiktični oplodnji. Za preverjanje, kako se v populaciji ugotovljene frekvence genotipov pri posameznih lokusih ujemajo s frekvencami genotipov, pričakovanimi po Hardy-Weinbergovem ravnotežju, smo uporabili hi2 test po posameznih genskih lokusih. Za izračun parametrov variabilnosti znotraj populacije smo uporabili program GenAlEx 6.1 (Peakall in Smouse, 2006). rezultati in diskusija Biotsko raznovrstnost lahko analiziramo na več nivojih in sledeč več konceptom. V nadaljevanju prikazujemo rezultate ter bistvene prednosti in slabosti izbranih študijskih primerov analize biotske raznovrstnosti na ravni habita-tov, vrst ter genov. Z analizo indikatorske vrednosti fitogeografskih območij in relativnih indikatorskih vrednosti za posamezen parameter na primeru analiziranih habitatnih tipov bukovja (preglednica 1), smo za izbrane habitatne tipe ugotovili, da je za tip 9110 (Srednjeevropski kisloljubni bukovi gozdovi) statistično značilno alpsko območje. Razmeroma visoko in-dikacijsko vrednost, vendar statistično neznačilno, ima za ta habitatni tip tudi predalpsko in preddinarsko območje. Podobno je dinarski element nekoliko bolj značilen za ha-bitatni tip 91K0 (Ilirski bukovi gozdovi), medtem ko se habitatni tip 91L0 (Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi) pogo- steje pojavlja v subpanonskem in preddinarskem območju. Geološka podlaga ima pomembno indikacijsko vrednost, saj so vse skupine geološke matične podlage statistično značilne. Karbonatne kamnine so značilne predvsem za habitatni tip 91K0 in deloma tudi za 91L0, na nekarbona-tnih kamninah pa dobimo predvsem habitatni tip 9110. Habitatni tip 91L0 pa se pogosteje pojavi tudi na mešanih kamninah. Drevesne vrste, ki dobro ločujejo habitatni tip (Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi) od drugih dveh habitatnih tipov, so: maklen (Acer campestre L.), navadni ali beli gaber (Carpinus betulus L.), češnja (Prunus avium L.) in graden (Quercus petraea (Matt.) Liebl.). Vrste, ki jim lahko pripišemo večjo indikacijsko in diferencialno vrednost za habitatni tip 9110, so: pravi kostanj (Castanea sativa Mill.), navadna smreka (Picea abies (L.) Karsten), rdeči bor (Pinus sylvestris L.) in jerebika (Sorbus aucuparia L.). Vrsta, ki dobro ločuje habitatna tipa bukovij (91K0 in 9110) od Ilirskih hra-stovo-belogabrovih gozdov, je le bukev (Fagus sylvatica L.). Habitatni tip 91K0 je zelo heterogen, kar se kaže tudi v velikem številu različnih pripadajočih združb. Značilno je, da habitatni tip 91K0 na robu svoje ekološke niše prehaja v druga dva habitatna tipa, zato se lahko v prehodnih združbah pojavljajo skupne vrste obeh mejnih habitatnih tipov. Ocene habitatnih tipov so pomembne z vidika spremljanja in vzdrževanja ugodnega ohranitvenega stanja in trajno-stnega obstoja gozdov. Bistvena pri postopku ocenjevanja relativne indikatorske vrednosti in končne ocene habitatne pestrosti pa je tudi zanesljiva identifikacija. Biotsko raznovrstnost na medvrstnem nivoju in izpeljane indekse pestrosti smo na več lokacijah analizirali na primeru pestrosti ektomikorize na bukvi (Grebenc in Kraigher, 2007; Grebenc in sod., 2009; Mašek in Grebenc, 2011). Ekto-mikorizo smo identificirali na vrstnem nivoju po anatomski metodi in z uporabo molekularnih markerjev. Uporaba molekularnih metod z ustrezno ločevalno močjo na nivoju vrst pri glivah tako bistveno dopolnjuje identifikacije tipov ektomikorize na vrstnem in omogoča tudi umeščanje v višje taksonomske enote. S tovrstnim pristopom lahko razširimo nabor znanih taksonov na vrste, katerih ekto-mikoriza še ni bila opisana (Kraigher, 1996) in posledično omogočimo ustreznejšo interpretacijo dobljenih rezultatov (glej tudi Grebenc in sod., 2009). Molekularni pristopi v tem primeru bistveno doprinesejo k natančnejši oceni biotske raznovrstnosti ektomikorize na izbranem gostitelju. Hkrati, z identifikacijo rastlinskega partnerja v ektomikorizi, molekularni pristopi olajšujejo izločanje taksonov gliv, ki se pojavljajo na koreninah drevesnih vrst, ki niso vključene v študije. Težava uporabe molekularnih metod pri ločevanju na nivoju vrst pa je konflikt konceptov vrste, saj identifikacije (gliv, rastlin, živali) temeljijo v veliki meri na morfološkem konceptu, medtem ko sama metoda molekularnih analiz izhaja iz filogenetskega koncepta vrste. Rezultati Preglednica 1. Indikatorska vrednost parametrov (v %) po treh habitatnih tipih (91K0-Ilirski bukovi gozdovi, 9110-Srednjeevropski kisloljubni bukovi gozdovi in 91 L0-Ilirski hrastovo-belogabrovi gozdovi) *** = p<0,001, ** = 0,001co JlL 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Dolžina segmenta odrezka (mm) slika 6. porazdelitev dolžin segmentov odrezka debeline 0,3 mm, nastalega pri prsnem kotu 31° preglednica 1. Izmerjene vrednosti vzorca KC (MPaVm) E (MPa) o 4 točk u (MPa) ou konz. (MPa) 0,52 13300 145 183 0,73 13270 150,5 198 0,68 15700 168,8 190 0,56 16640 156,4 170 0,66 13540 136 14874 149 Povp. 0,63 14554 151,07 185,25 Std. odkl. 0,09 1415,38 11,04 11,87 bilnost materiala, posledično pa je povprečna vrednost nižja. V primeru konzolno vpetega preizkušanca pa je bila presečna površina bistveno manjša, kar pomeni bistveno manjši obseg variabilnosti znotraj vzorca, in pa veliko variabilnost med vzorci. V našem primeru smo naleteli na material z bistveno višjo trdnostjo. Izmerjene lastnosti prikazuje preglednica 1. Na sliki 7 so prikazane izračunane tlačne napetosti v od-rezku debeline 0,3 mm v odvisnosti od dolžine segmenta odrezka in faktorja koncentracije napetosti. Evidentno je, da je tlačna napetost v odrezku pri določeni dolžini segmenta v celoti odvisna od vrednosti faktorja koncentracije napetosti, le-ta pa je odvisen od geometrijskih značilnosti korena iniciacijske razpoke. Ker je velika variabilnost slika 7. Tlačne napetosti v odrezku debeline 0,3 mm v odvisnosti od dolžine segmenta odrezka L in faktorja koncentracije napetosti slika 8. tlačne napetosti v odrezku odrezka pri faktorju koncentracije napetosti K| = 0,55 MPaVm v odvisnosti od debeline odrezka in dolžine segmenta L morfologije korena iniciacijske razpoke v lesnem tkivu bolj pravilo, kot izjema, je dokaj samoumevna tudi posledično velika variabilnost faktorja koncentracije napetosti. Na sliki 8 je prikazan potek tlačnih napetosti v odrezku v odvisnosti od dolžine segmenta odrezka in njegove debeline pri predpostavljeni vrednosti faktorja koncentracije napetosti 0,55 MPaVm. Pri tanjših odrezkih je tlačna trdnost dosežena pri bistveno krajših segmentih odrezka, kar pomeni, da je manjši tudi krivinski radij zvitega odrezka. Segmentacija odrezka je v veliki meri povezana s samo nadzorljivostjo procesa odrezavanja. V primeru, ko je dolžina segmenta odrezka velika, je velika tudi dolžina razpoke, ki nastane kot posledica hipne sprostitve napetosti. Ker se razpoka širi v ravnini, kjer je razplastitev tkiva najverjetnejša, se lahko v primerih, ko smer odrezavanja ne sovpada z ravnino razplastitve, pojavijo določene težave, ki so povezane predvsem z morfologijo površin. Iz slik 7 in 8 lahko razberemo veliko variabilnost dolžine segmenta odrezka ob dokaj majhnih spremembah kritičnega faktorja koncentracije napetosti in tlačne trdnosti. Glede na variabilnost materiala in različne izmerjene vrednosti, ki jih prikazuje preglednica 1, tako lahko za modul elastičnosti E, kritični faktor koncentracije napetosti K|C kakor tudi upogibne trdnosti ou, zaključimo, da je občutna spremenljivost dolžine segmenta odrezka pričakovana. To nedvomno potrjujejo tudi meritve dolžine segmenta odrezka (slika 6), iz katerih je razvidna tudi do 400 % variabilnost dolžine segmenta odrezka. ZAKLJUČEK Prikazana je vloga frakturne mehanike v procesu nastajanja odrezka tipa I. Časovni potek merjenih komponent rezalne sile kaže na to, da v procesu formiranja odrezka tipa I nedvomno prihaja do frakturiranja materiala, ki pa nikakor ni kontinuirano. Ker hitrost gibanja rezila ni enaka hitrosti širjenja frakture oziroma razpoke, je proces odrezavanja diskontinuiran. Morfologija odrezkov potrjuje predpostavljeno kronologijo formiranja odrezka, ki je posledica izmenjujočih se načinov porušitve materiala. Dokazano je bilo, da je dolžina segmenta v odrezku nedvomno zelo občutljiv parameter. Vzrok za veliko variabilnost dolžine segmentov lahko iščemo v mikro variabilnosti kritičnega faktorja koncentracije napetosti in porušne trdnosti. V izračunih so bile uporabjene metode za linearno stabilno frakturo. Vprašanje je, ali je ta pristop povsem verodostojen. Ugotovili smo, da se les rad nestabilno cepi navkljub enakomernemu prodiranju klina oz. v našem primeru rezila, poleg tega pa se pojavlja tudi »bridging« efekt, kar povzroča nelinearnost. V teku je raziskava stabilnosti cepitve lesa oz. prodiranje razpoke, kjer smo s hitro kamero posneli silo in potek napredovanja razpoke. Navkljub stabilnemu prodiranju rezila v les je razpoka napredovala deloma nestabilno, kar pomeni, da model vtiskanja klina, ki ga je v svojem delu predstavila Stan-zl-Tschegg (1995) kot stabilnega, v primeru odrezovanja bukovine ne drži povsem. Problem je nastanek razpoke v še nerazslojenem delu vzorca po lomu odrezka. V tem primeru se rezilo vtiska v les, kjer se kopiči elastična energija. Ob prisotnosti mikro diskontinuitete v materialu se nakopičena energija sprosti in nastala razpoka napreduje do ravnovesne dolžine z zelo veliko hitrostjo. Ko je dose- žena ravnovesna dolžina razpoke, kjer se porabi nakopičena elastična energija, se razpoka širi skladno s pomikom rezila. Iz časovnega posnetka sil padec hitrosti napredovanja razpoke ni razviden. Sprememba hitrosti postane opazna, če potek sile diferenciramo. Hitrost spremembe sile sovpada s padcem hitrosti napredovanja razpoke, kar smo ugotovili s snemanjem s hitro kamero. V raziskavi ni upoštevan radij zaokroženosti rezila, ki s svojo geometrijo povzroča plužni efekt. Glede na to, da konica rezila ni absolutno ostra, le-ta prav gotovo vpliva na iniciacijo in napredovanje razpoke. 14. Triboulot p., Asano I., ohta m. (1983) An application of fracture mechanics to the wood-cutting process. Mokuzai Gakkaishi, 29(2)111-117 15. Williams J.G. (1998) Friction and plasticity effects in wedge splitting and cutting fracture tests. Journal of Material Science 33:53515357 zahvala Ministrstvu za visoko šolstvo znanost in tehnologijo se zahvaljujemo za finančno podporo, ki je omogočila nastanek prispevka. Raziskava je bila opravljena v Laboratoriju za mehanske obdelovalne tehnologije v sklopu raziskovalnega programa Razvojna vrednotenja (P2-0182-0481). reference 1. Atkins A.G. (2003) Modelling metal cutting using modern ductile fracture mechanics: quantitative explanations for some longstanding problems. International Journal of Mechanical Sciences, 45:373-396 2. banks-Sills L., Hershkovitz I., Wawrzynek p.A., Eliasi R., Ingraf-fea A.R. (2005) Methods for calculating stress intensity factors in anisotropic material: Part I-z = 0 is a symmetric plane. Engineering Fracture Mechanics, 72:2328-2358 3. Hertzberg R. (1996) Deformation and Fracture Mechanics of Engineering materials. Wiley, New York 4. Koch p. (1985) Utilization of hardwoods growing on southern pine sites. Agriculture handbook no. 605. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Washington 5. Kollmann F.F.p., Cote W.A. (1984) Principles of Wood Science and Technology, Volume I: Solid Wood. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. 6. Le-Ngoc L., McCallion H. (1997) On the fracture toughness of orthotropic materials. Engineering Fracture Mechanics, 58(4):355-362 7. McKenzie W.M. (1960) Wood cutting process. Forest Products Journal, 10 (9):447-456 8. McKenzie W.M. (1962) The relationship between the cutting properties of wood and its physical and mechanical properties. Forest Products Journal, 12(6):287-294 9. Saouma v.E., Sikiotis E.S. (1986) Stress intensity factors in anisotropic bodies using singular isoparametric elements. Engineering Fracture Mechanics, 25(1):115-121 10. Schachner H., Reiterer A., Stanzl-Tschegg S.E. (2000) Ortho-tropic fracture toughness of wood. Journal of Material Science Letters, 19:1783-1785 11. Sih G.C., paris p.C., Irwin G.R. (1965) On cracks in rectilinearly anisotropic bodies. International Journal of Fracture Mechanics, 1(3):189-203 12. Sitkei g. (1983) Fortschritte in der Theorie des Spanens von Holz. Holztechnologie, 24:67-70 13. Stanzl-Tschegg S.E., Tan D.M., Tschegg E.K. (1995) New splitting method for wood fracture characterization. Wood Science and Technology, 29:31-50 Jožica GRIČAR*, Boštjan MALI**, Hojka KRAIGHER*** udk b30«bii.i sezonska dinamika debelinske RASTI SADIK BQRA IN bukve v LETU 2010 V RAZLIČNIH KLIMATSKIH RAZMERAH Seasonal dynamics of radial growth of pine and beech saplings in 2010 in different climate conditions Povzetek: V pričujoči raziskavi smo spremljali sezonsko dinamiko debelinske rasti enoletnih sadik rdečega bora (Pinus sylvestris) in navadne bukve (Fagus sylvatica). Eksperiment je potekal v rastni sezoni 2010, pri čemer smo skupine sadik izpostavili trem različnim okoljskim razmeram; v rastlinjaku, hladilni komori in na prostem (kontrola). Vpliv različnih okoljskih razmer na debelinsko rast sadik je bil opaznejši pri sadikah bora. Na debelinsko rast pri sadikah bora je negativno vplivalo hladno okolje, saj se je rast prej zaključila kot pri sadikah na prostem in v rastlinjaku. Pri sadikah bukve, ki so bile izpostavljene različnim okoljskim razmeram, nismo opazili razlik v dinamiki debelinske rasti. Ključne besede: debelinska rast, Fagus sylvatica, kambij, klimatske razmere, les, Pinus sylvestris, poskus, sadike, umrljivost Abstract: In the present study, we followed the seasonal dynamics of radial growth of one-year old saplings of Scotch pine (Pinus sylvestris) and common beech (Fagus sylvatica). The experiment was conducted during the growing season of 2010, when groups of saplings were exposed to three different environmental conditions; i.e. greenhouse, cooling chamber and outdoors (control). The influence of different environmental conditions on radial growth of trees was more noticeable in case of pine saplings. Cooler environment had a negative impact on radial growth in pine saplings since growth ended earlier in those saplings compared to the greenhouse and outdoors. In beech saplings, which were exposed to different environmental conditions, no differences in the dynamics of radial growth were observed. Key words: radial growth, Fagus sylvatica, cambium, climatic conditions, wood, Pinus sylvestris, experiment, saplings, mortality 1. UVOD Rast in razvoj dreves sta nadzorovana z notranjimi in zunanjimi dejavniki. Za drevesne vrste zmernega pasu je značilno periodično menjavanje obdobij aktivnosti in dormance kambija, ki je v splošnem povezano z izmenja- doc. dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za prirastoslovje in gojenje gozda, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija, e-pošta: jozica .gricar@gozdis.si ' univ. dipl. inž. gozd., Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za gozdno fiziologijo in genetiko, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija "prof. dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za gozdno fiziologijo in genetiko, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija vami hladnih in toplih ali pa sušnih in deževnih obdobij. Drevesa vsako leto tvorijo novo plast lesa, katere značilnosti določajo strukturo lesnih branik ter s tem lastnosti lesa (Larson, 1994; Plomion in sod., 2001). Vpliv določenih klimatskih dejavnikov na sezonsko dinamiko debelinske rasti dreves je mogoče preučevati na drevesih, ki rastejo v naravnem okolju ali pa v eksperimentalno nadzorovanih razmerah (npr. Riding in Little, 1984, 1986; Mellerowicz in sod., 1992; Barnett in Miller, 1994; Rossi in sod., 2009). Ker je spremljanje rasti in razvoja odraslih dreves v njihovem naravnem okolju eksperimentalno zelo zahtevno in drago, so v svetu zelo uveljavljene raziskave na sadikah, ki potekajo v nadzorovanih razmerah. Takšen pristop omogoča simulacijo različnih rastnih razmer in celovite študije odziva sadik na spremenjene okoljske razmere. V pričujoči raziskavi smo spremljali sezonsko dinamiko debelinske rasti enoletnih sadik rdečega bora in navadne bukve. Eksperiment je potekal v rastni sezoni 2010, pri čemer smo skupine sadik izpostavili trem različnim okoljskim razmeram; v rastlinjaku, hladilni komori in na prostem (kontrola). 2. material in metode Za poskus, ki je potekal v rastni sezoni 2010, smo izbrali enoletne sadike rdečega bora (Pinus sylvestris L.) in navadne bukve (Fagus sylvatica L.). V novembru 2009 smo vsem sadikam izmerili premer stebla ter višino, jih označili in posadili v lonce (slika 1). Eksperiment smo zastavili v treh različnih okoljskih razmerah; rastlinjaku, hladilni komori in na prostem (kontrola). V vsakem režimu je bilo 30 sadik bukve in 40 sadik bora. Premer stebel vsake posamezne sadike smo vsakih 14 dni izmerili s kljunastim merilom na 0,1 mm natančno. Kontrolne sadike bora in bukve so bile v loncih in postavljene na prostem, približno 10 m od rastlinjaka. Izpostavljene so bile naravnim klimatskim razmeram v Ljubljani v letu 2010 (slika 2). Vremenska postaja, ki je beležila povprečne, maksimalne in minimalne dnevne temperature zraka in količino padavin, je bila nameščena v neposredni bližini sadik. Sadike v rastlinjaku so bile izpostavljene višjim temperaturam kot kontrolne sadike (slika 3). Minimalne temperature zraka so bile nad 10 °C, medtem ko so maksimalne velikokrat presegle 30 °C. V rastlinjaku in hladilni komori je bilo potrebno sadike zalivati. Zalivanje je bilo ročno glede na predhodno izmerjeno vlažnost substrata, ki smo ga merili s FD sondo Dacagon EC-5. Vlažnost substrata smo vzdrževali nad 15 %. V obdobju mirovanja (november 2009 - slika 2. Povprečne, maksimalne in minimalne dnevne temperature zraka in količina padavin v Ljubljani v obdobju med aprilom in septembrom 2010 marec 2010) smo sadike bukve na vsake 10 - 14 dni zalili z 1,5 dcl vode iz lokalnega vodovoda, sadike bora pa z 1 dcl vode. V obdobju rasti je bilo zalivanje pogostejše; tj. enkrat do trikrat na teden. Merili smo tudi relativno zračno vlažnost v obeh prostorih in zadostno vlažnost (70 % - 90 %) vzdrževali z zračnimi vlažilci. Sadike v hladilni komori so bile izpostavljene nižjim in bolj konstantnim temperaturam v primerjavi s kontrolnimi sadikami (slika 4). Minimalne temperature zraka so bile okoli 15 °C, maksimalne okoli 20 °C in povprečne okoli 17 °C. 3. rezultati in diskusija Ob koncu rastne sezone 2010 smo preverili, koliko sadik je propadlo v posameznih režimih (preglednica 1). Mortaliteta je bila največja pri borih na prostem (12,5 %). Delni vzrok za to bi bilo mogoče pripisati napadom insektov, tj. male borove zapredkarice (Acantholyda hieroglyphica), ki roji v juniju in juliju ter odlaga jajčeca na konec poganjkov. Ličinke, ki se zapredejo v zapredek, žrejo iglice nav- slika 1. a) sadike bora v hladilni komori; b) sadike bukve v rastlinjaku in c) kontrolne sadike bora in bukve na prostem slika 3. povprečne, maksimalne in minimalne dnevne temperature zraka v rastlinjaku v obdobju med aprilom in septembrom 2010 slika 4. povprečne, maksimalne in minimalne dnevne temperature zraka v hladilni komori v obdobju med aprilom in septembrom 2010 slika 5. povečanje premera pri sadikah bora v različnih režimih v letu 2010 preglednica 1. umrljivost sadik v posameznih režimih Bor [%] Bukev [%] Kontrola 12,5 0 Rastlinjak 8,7 10 Hladilnica 5 0 zdol po terminalnem poganjku. Poškodbe oz. defoliacijo povzročajo v mladih sestojih in drevesnih sadikah (Ogris, 2010). Z rednim odstranjevanjem zapredkov na sadikah smo skušali njihov negativni vpliv in škodo kar-seda omiliti. V rastlinjaku je propadlo 8,7 % vseh sadik bora, v hladilni komori pa le 5 %. Pri sadikah bukve je bila stopnja umrljivosti znatno manjša, saj je propadlo le 10 % sadik v rastlinjaku, medtem ko so na prostem in v hladilni komori preživele vse sadike. Z rednimi meritvami premera stebel sadik na istem mestu smo sledili njihovemu pri-raščanju v debelino v letu 2010. Variabilnost v povečanju premera med vzorci sadik bora je bila v vseh treh primerih precejšnja in primerljiva (rastlinjak sd = 0,05; hladilna komora sd = 0,05; kontrola sd = 0,05) (slika 5). Pri borih v hladilni komori smo zabeležili najmanjši dvojni debelinski prirastek (srednja vrednost = 0,10 cm), medtem ko so bile povprečne vrednosti pri borih v rastlinjaku (srednja vrednost = 0,15 cm) in na prostem (srednja vrednost = 0,14 cm) primerljive. Debelinski prirastek borov v hladilnici je bil statistično značilno manjši. Pri sadikah bukve, ki so bile izpostavljene različnim okoljskim razmeram v rastni sezoni 2010, nismo opazili nobenih razlik v širini letnega debelinskega prirastka (slika 6); hladilna komora (srednja vrednost = 0,11 cm), rastlinjak (srednja vrednost = 0,10 cm) in na prostem (srednja vrednost = 0,09 cm). Variabilnost med vzorci je bila v vseh primerih velika in primerljiva (rastlinjak sd = 0,06; hladilna komora sd = 0,06; kontrola sd = 0,05). Z rednimi meritvami premera stebel sadik med vegetacijo smo skušali ovrednotiti dinamiko debelinskega priraščanja. Širina lesne branike je namreč odvisna od dinamike prira-ščanja in trajanja kambijeve aktivnosti. Maksimum debelinske rasti je pri sadikah bukve v vseh režimih konec maja (slika 7). Pri kontrolnih sadikah bora je bil maksimum rasti ravno tako konec maja, v hladilni komori konec junija in v rastlinjaku v začetku julija (slika 8). Poleg tega pri sadikah bukve v različnih režimih nismo zasledili razlik v trajanju debelinske rasti, medtem ko se je rast pri sadikah bora zaključila prej (konec julija) kot pa v ostalih dveh režimih (druga polovica avgusta). Slika 6. Povečanje premera pri sadikah bukve v različnih režimih v letu 2010 Slika 7. Dinamika debelinskega priraščanja sadik bukve v različnih režimih v letu 2010 Iste drevesne vrste, ki rastejo na različnih rastiščih, se prilagodijo razmeram okolja glede začetka, konca in dinamike kambijeve aktivnosti, kar kaže na njihovo veliko fleksibilnost in plastičnost. Drevesne vrste se močno razlikujejo v plastičnosti in so jo različno sposobne razviti. Plastičnost je v določenih razmerah prednost, v nekaterih pa ne, oziroma je lahko celo slabost (Linhart in Grant, 1996). Fenotipska plastičnost predstavlja razliko v rasti in razvoju organizmov, ki jo povzročijo spremembe v okolju (Alpert in Simms, 2002). Obsežne raziskave sezonske dinamike kambijeve aktivnosti pri številnih iglavcih, ki rastejo v hladnih področjih zmernega pasu, so pokazale, da je obdobje maksimalne celične produkcije okoli poletnega solsticija (21. junij), ko je dan najdaljši (Rossi in sod., 2006). Pred tem so domnevali, da so celične delitve najintenzivnejše v obdobju najvišjih temperatur, t.j. nekje v sredini julija (Mäkinen in sod., 2003). Vendar pa naj bi se drevesa uravnavala po stanovitnejšem signalu fotoperiode in ne po temperaturah (Rossi in sod., 2006). Poleg tega bi časovno usklajevanje maksimalne stopnje debelinske rasti s temperaturno kulminacijo, ki nastopi mesec dni kasneje, za rastline predstavljalo preveliko tveganje, saj poteka diferenciacija zadnjih nastalih celic v širokih lesnih branikah do pozne jeseni. Vendar pa se lahko obdobje najintenzivnejšega priraščanja pri iglavcih zamakne proti začetku vegetacije v neugodnih rastnih sezonah (npr. suha in vroča poletja) ali pri vrstah, ki rastejo na neugodnih rastiščih (Gričar, 2007). Za listavce pa je po drugi strani značilno, da imajo lahko maksimum debelinske rasti nekoliko prej, in sicer med koncem maja in sredino junija (Gričar, 2008). 0.2 0,15 ..... 13.3.2010 1743010 23.5.2010 26 6 2010 3 1 7 2010 4 9 2010 910.2010 Dütum Slika 8. Dinamika debelinskega priraščanja sadik bora v različnih režimih v letu 2010 4. SKLEPI Vpliv različnih okoljskih razmer na debelinsko rast dreves je bil bolj opazen pri sadikah bora kot pri sadikah bukve. Na debelinsko rast sadik bora je hladnejše okolje negativno vplivalo, saj se je rast pri teh sadikah zaključila prej kot pri sadikah na prostem in v rastlinjaku. Pri sadikah bukve, ki so bile izpostavljene različnim okoljskim razmeram, nismo opazili razlik v dinamiki debelinske rasti. Vsekakor pa je smiselno nadaljevati z eksperimentom v naslednjih rastnih sezonah, saj se nekateri odzivi lahko pokažejo šele v daljšem obdobju. 5. ZAHVALA Prispevek je bil pripravljen v okviru raziskovalnega programa Gozdna biologija, ekologija in tehnologija P4-0107 in projektov, ki jih financira Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije: L7-2393, V4-0496 in L4-2265 ter programa za usposabljanje mladih raziskovalcev. Zahvaljujemo se Špeli Jagodic, Jani Janša, Ines Štraus, Meliti Hrenko in Barbari Štupar z Gozdarskega inštituta Slovenije za pomoč pri delu. 6. literatura 1. Alpert p., Simms E.L. (2002) The relative advantages of plasticity and fixity in different environments: when is it good for a plant to adjust? Evolutionary Ecology, 16: 285-297 2. barnett J.R., Miller H. (1994) The effect of applied heat on graft union formation in dormant Picea sitchensis (Bong.) Carr. Journal of Experimental Botany, 45: 135-143 3. Gričar J. (2007) Xylo- and phloemogenesis in silver fir (Abies alba Mill.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Studia forestalia Slovenica, Professional and Scientific Works, Ljubljana, 106 4. Gričar J. (2008) Dinamika ksilogeneze pri gradnu v letu 2007 = Xylogenesis dynamics in sessile oak during 2007. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 86: 45-50 5. Larson p.R. (1994) The vascular cambium. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg: 725 str. 6. Linhart Y.B., Grant M.C. (1996) Evolutionary significance of local genetic differentiation in plants. Annual Review of Ecology and Sy-stematics, 27: 237ics, 7. Mäkinen H., Nöjd p., Saranpää p. (2003) Seasonal changes in stem radius and production of new tracheids in Norway spruce. Tree Physiology, 23: 959-968 8. Mellerowicz E.J., Coleman W.K., Riding R.T., Little C.H.A. (1992) Periodicity of cambial activity in Abies balsamea. I. Effects of temperature and photoperiod on cambial dormancy and frost hardiness.- Physiologia Plantarum, 85: 515-525 9. ogris N. (2010) Priročnik za določevanje vzrokov poškodb drevja: medmrežna različica. www.zdravgozd.si 10. plomion C., Leprovost G., Stokes A. (2001) Wood formation in trees. Plant Physiology, 127: 1513-1523 11. Riding R.T., Little C.H.A. (1984) Anatomy and histochemistry of Abies balsamea cambial zone cells during the onset and breaking of dormancy. Canadian Journal of Botany, 62: 2570-2579 12. Riding R.T., Little C.H.A. (1986) Histochemistry of the dormant vascular cambium of Abies balsamea: changes associated with tree age and crown position. Canadian Journal of Botany, 64: 20822087 13. Rossi S., Deslauriers A., Anfodillo T., Morin H., Saracino A., Motta R., borghetti M. (2006) Conifers in cold environments synchronize maximum growth rate of tree-ring formation with day length. New Phytologist, 170: 301-310 14. Rossi S., Simard S., Deslauriers A., Morin H. (2009) Wood formation in Abies balsamea seedlings subjected to artificial defoliation. Tree Physiology, 29: 551-558, doi:10.1093/treephys/tpn044 Matjaž ČATER* udk 630*181.211: 630*176.322 morfološki in fiziološki odziv mladih BUKEV (FAGUS SYLVATICA L.) NA SVETLQBQ V NARAVNIH bukovih sestojih slovenije Morphological and physiological light response of young beech (Fagus sylvatica L.) on natural sites in Slovenia Izvleček: V sklopu proučevanja odziva bukve (Fagus sylvatica L.) na okoljske spremembe smo izbrali pet raziskovalnih ploskev z bukvami enake starosti vzdolž svetlobnega gradienta (ISF %) od razmer s polno zastrtostjo sestoja, preko gozdnega roba z delno zastrtostjo do sestojne vrzeli. Primerjali smo razlike v fiziološkem (maksimalna asimilacija) in morfološkem odzivu (plagiotropna rast; razmerje med dolžino in višino drevesc (l/h)) med ploskvami in znotraj svetlobnih kategorij. Potrdili smo različen odziv mladih dreves v pragozdu in gospodarskem gozdu ter razlike med proučevanima gozdnima kompleksoma (Pohorje in Kočevje). Mejna vrednost za plagiotropno rast je znašala na Pohorju 25% ISF, na Kočevskem območju pa 17 % ISF. Ključne besede: svetloba, plagiotropna rast, odziv bukev, asimilacija, bodoča kakovost Abstract: In view of evident changes in the reaction of European beech (Fagus sylvatica L.) to environmental changes, five plots with young trees of the same age were established and studied. The beech trees were equally distributed along the light gradient and were divided according to light conditions (Indirect Site Factor, ISF) into groups of stand conditions, edge and open area conditions, without the sheltering effect of a mature stand. Differences among canopy, edge and open area responses were confirmed with high significance on all plots. On the same trees, the relation between tree length and height (l/h) was compared under various light conditions. Different physiological and morphological responses of young beech were observed between managed and virgin forest and between different forest complexes; the value of limiting light for a plagiotropic response was lower in Kočevje region (17 % ISF) than on Pohorje region (25 % ISF). Keywords: light, plagiotropic growth, beech response, assimilation, future quality UVOD Večji del Slovenije pokrivajo mešani in listnati gozdovi. Kakovost in prihodnji razvoj obstoječih (bukovih) sestojev je odvisen od dobrega poznavanja vrste in njenega odziva, posebno v okolju z zmanjšano svetlobno intenziteto (npr. pod matičnim sestojem) in v mlajših razvojnih fazah. Dobro poznavanje odziva vrste je predpogoj za ustrezne gojitvene odločitve v okolju hitro spreminjajočih se dejavnikov, saj tako omogoča obstoj in večjo kakovost bodočih sestojev (Kazda 1997). * dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija; e-pošta: matjaz.cater@gozdis.si Sencozdržne vrste kot npr. bukev lahko prilagodijo svojo rast in morfologijo skromnim svetlobnim razmeram. V senci mi-nimizirajo rast in oblikujejo drugačno razporeditev listja tako, da je svetlobni učinek čim večji, tudi orientacija poganjkov je drugačna glede na osebke, ki uspevajo na odprtem. Ko-lenasta ali plagiotropna rast debla, ki se kaže kot odklon od navpične osi ter asimetrično in pahljačasto razviti krošnji, je med najmanj zaželjenimim pojavi, ki zmanjšujejo kakovost bodočega debla in se povečujejo z večanjem zastrtosti, posebno pri mladih osebkih (Lüpke s sod. 2004). Nekateri raziskovalci povezujejo pojav tudi z manjšo vitalnostjo (Nicolini 2000), posebno med sencozdržnimi vrstami (Canham 1989). Na različnih rastiščih bukve v Sloveniji smo v enakih svetlobnih razmerah primerjali morfološke in fiziološke kazalce odziva mladih bukovih dreves. MATERIALI IN METODE Meritve smo izvedli na ploskvah z mladimi bukovimi drevesi starosti od 10 do 15 let na naravnih bukovih rastiščih Pohorja (Brička in Kladje) in Kočevskega Roga (Snežna jama, Rajhenav, Vrhovo) v letih 2003, 2004 in 2005. Ploskvi Brička in Kladje se nahajata na potencialnih rastiščih acidofilnega bukovja (Luzulo albidae-Fagetum) (Ur-bančič in Kutnar 2006), ploskvi Snežna jama in Rajhenav pa na rastiščih dinarskega jelovega bukovja (Omphalodo-Fagetum) (Kutnar in Urbančič 2008). Na vsaki ploskvi velikosti 100x100m smo določili enotne svetlobne razmere s pomočjo hemisfernih posnetkov na osnovi tesnosti sklepa krošenj (ISF v %) in jih razvrstili v tri skupine: sestojne razmere, gozdni rob in razmere z malo ali brez zastiranja odraslega sestoja. Na vsaki ploskvi smo znotraj posamezne skupine za meritve naključno izbrali 24 mladih bukovih dreves. Morfološki odziv smo določali s primerjavo razmerja med dolžino in višino drevesc (l/h) v primerljivih svetlobnih kategorijah; v primeru pahljačaste rasti je postalo razmerje med dolžino in višino mladega drevesa večje in obratno. Za mejno vrednost med oligo- in plagiotropno vrsto rasti smo izbrali vrednost 1,1. Vrednosti svetlobe, kjer je prišlo do odklona od vertikalne rasti, smo določili za vsako ploskev ločeno. Podatke razmerja (l/h) v odvisnosti od svetlobe smo primerjali z ujemanjem triparametrske negativne eksponentne krivulje in z njenim odvodom računsko določili mesto prevoja (1). Razlike med skupinami in ploskvami smo primerjali z analizo variance in posteriorno analizo. rezultati V ugodnih svetlobnih razmerah je drevesna debelna os navpična, krošnja simetrična, z zmanjševanjem intenzitete svetlobe pod kritično vrednostjo pa prihaja do vse večjega odklona in posledično večje vrednosti razmerja (l/h). Primerjava vrednosti, pod katerimi je prišlo do kolenaste rasti, je bila različna med ploskvama Pohorja in Kočevskega Roga (preglednica 2). Na vseh ploskvah je prišlo do drugačne rasti, če je intenziteta svetlobe upadla pod 20 % ISF. Povprečni odziv na ploskvah Pohorja je bil drugačen od poprečnega odziva na ploskvah Kočevskega Roga (slika 1). Vrednosti razmerja (l/h) so bile večje na ploskvah Kočevskega Roga, enak morfološki odziv pa so povzročile manjše vrednosti svetlobne intenzitete kot na ploskvah Pohorja. preglednica 2. svetlobne razmere (isF %) in pojav kolenaste rasti (razmerje med dolžino in višino debla (l/h)); podane so vrednosti, pod katerim je prišlo do pojava Y = A+B*exp (-b*x) (1) Ploskev ISF (%) pri (l/h = 1,1) r2 Vrhovo 23 0,89 Brička 23 0,94 Kladje 22 0,96 Snežna jama 17 0,95 Rajhenav 16 0,91 preglednica 1. Značilnosti in lokacija raziskovalnih ploskev Ploskev Nadm. višina (m) Lat (0) Long (0) Letne padavine (mm) Poprečna letna T (°C) Talni tip Št. dreves (Št. / ha) Lesna zaloga (m3/ha) Brička 1093 46°28'40'' 15°15'40' 1190 9,1 Dystric Cambisol 173 477 Kladje 1308 46°28'48'' 15°23'24'' 1066 9,2 Dystric Cambisol 126 302 Vrhovo 273 45°48'25'' 15°18'11" 1138 9,4 Acric Luvisol 189 479 Sn. jama 875 45°39'15'' 15°01'40" 1330 8,3 Rendzic Leptosol 166 612 Rajhenav 865 45°39'36'' 15°03'36'' 1330 8,3 Rendzic Leptosol 167 992 Slika 1. Primerjava razmerja med dolžino in višino debel glede na svetlobne razmere (ISF) na ploskvah Pohorja in Kočevja Tudi fiziološki odziv med ploskvami enakih svetlobnih razmer in med gozdnima kompleksoma je bil različen povsod (vse ploskve) med vsemi kategorijami svetlobne intenzitete z izjemo ploskve Rajhenava (pragozd), kjer nismo potrdili razlik v odzivu med gozdnim robom in razmerami na prostem (df114; F=0,13; NS). Vrednosti maksimalne fotosinteze so bile v vseh svetlobnih kategorijah vedno večje in značilno različne na ploskvi Rajhenav, kot v Snežni jami (zastor - df130; F = 285,99***), rob (df130; F = 171 **), odprto (df130; F = 93,30***), kljub primerljivi vrednosti dušika v listju (Čater in Simončič, 2009; Čater, 2010). 14 12 10 >1 S C 8 6 4 0 Pohorje r = 0.92 * Kočevje T Ki- VlSp = 0.87 o < o o * - ♦ * ♦ 0 £/ * ♦ .i- Y = Y„ + a* In (abs(x)) 10 20 ISPtfJ 40 slika 2. Maksimalna asimilacija (A ) v odvisnosti ' v max' od svetlobne intenzitete; primerjava med gozdnima kompleksoma. Razlike asimilacije (A ) v odvisnosti od svetlobne intenzi- J max tete med gozdnima kompleksoma prikazuje slika 2. razprava in sklepi Sposobnost morfološke prilagoditve na različne svetlobne razmere je vrstno - specifična lastnost (Messier s sod., 1999), ki je do sedaj niso uspeli povezati s sencozdržno-stjo (Messier in Nikinmaa, 2000; Paquette s sod., 2007). Zmanjševanje intenzitete svetlobe pod 20 % razmer na prostem zmanjša debelinski prirastek za 50 %, posebno v koreninskem delu (Burschel in Schmaltz, 1965), pod 10 % intenzitete sevanja nastopi močno umiranje osebkov in izrazita kolenasta rast, pod 8 % relativnega sevanja se zmanjša sinteza skupne biomase mladega bukovega drevja za 50 %, pri 1 % pa preživijo najvitalnejši bukovi osebki največ 2 leti (Röhrig, 1967). Na Kočevskem z dolgoletno tradicijo sonaravnega gozdnega gospodarjenja (Diaci, 2006) je bil odziv proučevanih bukev drugačen kot na ploskvah Pohorja, kjer so v preteklosti pospeševali smreko na prvotnih bukovih rastiščih. Mejna vrednost za začetek kolenaste rasti je nastopila, če je intenziteta svetlobe upadla pod 22 % relativne osvetljenosti na Pohorju in pod 16 % na ploskvah Kočevske, kar označuje bukovo mladje na Kočevskem kot bolj sencozdržno. Razmerje med dolžino in višino drevesa (l/h) kot posledica svetlobnih razmer (zastiranje odraslega sestoja, položaj posameznega drevesa) je lahko dober indikator bodoče kakovosti in mehanske stabilnosti dreves. Z raziskavo smo potrdili razlike v odzivu med gospodarskim gozdom in pragozdom znotraj istega gozdnega kompleksa; fotosintetska učinkovitost je bila večja v vseh svetlobnih kategorijah pragozdnega dela, kljub podobnim (neznačilnim) razlikam v vsebnosti dušika v listju proučevanega drevja (Čater in Simončič, 2009; Čater, 2010). Nekateri avtorji navajajo za mejne vrednosti intenzitete svetlobe 10 % (Wagner in Müller-Using, 1997) ali 15 % (Schmitt s sod., 1995), ki so nekoliko manjše od tistih, dobljenih za Pohorje. Lüpke s sod. (2004) navaja, da je plagi-otropna oz. kolenasta rast izraziteje prisotna v razmerah prevladujoče difuzne komponente, vendar nanjo izrazito vpliva način gospodarjenja (Gralla s sod., 1997; Pampe s sod., 2003). Raziskava je pokazala eksponentno naraščanje neželenega tipa razrasti s povečevanjem tesnosti sklepa krošenj pod določeno mejno vrednostjo; usmerjenost terminalnih poganjkov ni več navpična, zato je vprašljiva bodoča kakovost takih dreves. Zagotavljanje intenzitete sevanja, večjega od 15 % do 25 % v mlajših fazah bukovij in zadostna presvetljenost odraslega sestoja tako ustvarjata ugodne razmere za razvoj kakovostnih bukovih sestojev. Zanimiva bi bila študija genetskih parametrov, saj so bile do sedaj potrjene razlike le med različno onesnaženimi deli v Sloveniji (Brus, 1996). viri 1. čater M. (2010) Shoot morphology and leaf gas exchange of Fa-gus sylvatica as a function of light in Slovenian natural beech forests. Dendrobiology, 64: 3-11 2. čater m., simončič p. (2009) Photosynthetic response of young beech (Fagussylvatica L.) on research plots in different light condi-tins. Šumar. list,. 83, 11/12: 569-576 3. Burschel p., schmaltz J. (1965) Die Bedeutungdes Lichtes für die Entwicklung junger Buchen. Allg. Forst Jagdztg., 136: 193-210 4. brus R. (1996) Vpliv onesnaževanja ozračja na genetsko strukturo bukovih populacij v Sloveniji (The effect of air pollution on the genetic structure of beech populations in Slovenia). Zb. gozd. lesar., 49: 67-103 5. canham c.D. (1989) Different responses to gaps among shade-tolerant tree species. Ecology, 70: 548-550 6. diaci J. (2006) Fifty years of restoration in Norway spruce replacement forests in Slovenia. In: Simončič, P. (ed.), Čater, M. (ed.). Splošne ekološke in gozdnogojitvene osnove za podsadnjo bukve (Fagus sylvatica L.) v antropogenih smrekovih sestojih, (Studia fore-stalia Slovenica, št. 129). Ljubljana: Gozdarski inštitut Slovenije, Silva Slovenica: 130-141 7. Gralla T., Müller-using b., unden T., Wagner s. (1997) Über die Lichtbedürfnisse von Buchenvoranbauten in Fichtenbaumhölzern des Westharzes. Forstarchiv, 68: 51-58 8. Kazda M. (1997) Lichtverteilung in Waldbeständen - Konsequenzen für den Waldbau. Österreichische Forstzeitung: 11-13 9. Kutnar L., urbančič M. (2008) Influence of site and stand conditions on diversity of soil and vegetation in selected beech and fir-beech forests in the Kočevje region. Zbornik gozdarstva in lesarstva 80: 3-30 10. Lüpke B.v., Ammer c., Bruciamacchie M., Brunner A., ceitel J., collet c., deleuze c., Di placido J., Huss J., Jankovic J., Kantor p., Larsen J.B., Lexer M., Löf, M., Longauer R., Madsen p., Modrzynski J., Mosandl R., pampe A., pommerening A., ste-fancik I., tesar v., thompson R., Zientarski J., (2004) Silvicul-tural strategies for conversion. In: Spiecker, H., Hansen, J., Klimo, E., Sterba, H., Skovsgaard, J.-P., Teuffel, von, K., (ed.): Norway spruce conversion - Options and Consequences. EFI Reseach Report 18, S. Brill Academic Publishers, Leiden, Boston: 121-164 11. Messier c., doucet R., Ruel J.c., claveau Y., Kelly c., Lecho-wicz M.J. (1999) Functional cology of advance regeneration in relation to light in boreal forests. Can J Res., 29: 812-823 12. Messier c., Nikinmaa E. (2000) Effects of light availability and sapling size on the growth, biomas allocation, and crown morphology of understory sugar maple, yellow birch, and beech. Ecosci-ence 7:345-356 13. nicolini e. (2000) Nouvelles observations sur la morphologie des unites de croissance du hetre (Fagus sylvatica L.). Symetrie des pousses, reflet de la vigueur des arbres. Can. J. Bot. 78: 77-87 14. pampe A., spellmann h., schmidtke h., Rieckmann p. (2003) Jugendwachstum und Differenzierung von Fichtennaturverjün-gungen - Konsequenzen für die waldbauliche Behandlung. Forst und Holz 58: 390-394 15. paquette A., Bouchard A., cogliastro A. (2007) Morphological plasticity in seedlings of three decidous species under shelter-wood under-planting management does not correspond to shade tolerance ranks. For. Ecol. Managern., 241: 278-287 16. Röhrig E. (1967) Wachstum junger Laubholzpflanzen bei unter-sciedlischen Lichtverhältnissen. Allg. Forst und J. Ztg.: 224-239 17. schmitt H.p., Mertens B., Lüpke B.v (1995) Buchenvoranbau im Stadtwald Meschede., Allg. Forstzeitschr., 50: 1071-1075 18. urbančič M., Kutnar L. (2006) Site conditions of the plot "Brička" and comparisons with other "Sustman" plots. Studia Forestalia Slovenica, Slovenian Forestry Institute: 68-85 19. Wagner s., Müller-using B. (1997) Ergebnisse der Buchen-Vo-ranbauversuche im Harz unter besonderer Berücksichtigung der lichtökologischen Verhältnisse. In: Bodenordnung u. Forsten Landesanstalt für Ökologie, Waldumbau von Nadelholzreinbeständen in Mischbestände. Schriftenreihe d. LÖBF / Landesamt f. Agraror-dnung NRW, 13: 17-30 Anita MASEK*, Tine GREBENC* udk 630*172.8 ektomikoriza in drobne korenine bukve (fagus sylvatica L.) v odraslih sestojih, MLADJU IN NA SADIKAH Beech (fagus sylvatica L.) ectomycorrhiza and fine roots in mature forests, regeneration stands and on seedlings Povzetek: Združbe ektomikoriznih gliv so pomemben člen v dinamiki kroženja hranil v gozdnih tleh in prispevajo k pestrosti gozdnih ekosistemov. S primerjavo ektomikoriz in drobnih korenin na osmih različnih rastiščih po Sloveniji smo ugotavljali vpliv starosti bukovega sestoja na parametre pestrosti združbe ektomikoriznih gliv. Tipe ektomikorize smo določili na osnovi anatomskih in molekularnih lastnosti, hkrati smo določili deleže posameznih tipov ektomikorize glede na vitalne drobne korenine ter indekse pestrosti. Ugotovili smo, da se indeksi pestrosti ektomikorize med odraslimi in mlajšimi sestoji ne razlikujejo, kar lahko razlagamo z dejstvom, da bukev sodi med vrste, ki so manj občutljive na zunanje dejavnike, in da so gozdni ekosistemi z bukvijo v Sloveniji dobro ohranjeni. Manjša izenačenost števila posameznih vrst in večje število drobnih korenin v mlajših sestojih pa potrjujeta za navadno bukev značilno strategijo intenzivnega zavzemanja razpoložljivega prostora in njeno veliko kompetitivnost z ostalimi vrstami v zgornjih plasteh tal. Ključne besede: anatomska in molekularna identifikacija, indeksi pestrosti, starost sestoja, tla, združba ektomikoriznih gliv Summary: Ectomycorrhizal communities play an important role in the dynamics of forest floor nutrient cycling and contribute to the diversity of forest ecosystems. This study compared the differences of ectomycorrhiza and fine roots at eight different locations in Slovenia to ascertain the influence of stand age on the parameters of ectomycorrhizal communities. The types of ectomycorrhiza were quantified by counting and determined by their anatomical,and molecular characteristics. Diversity indices were calculated in relation to all fine roots in samples. The results indicated no difference in the diversity indices between mature stands and younger stands, which could be explained by the fact that common beech belongs to the group of species less sensitive to external factors, as well as the fact that common beech forest ecosystems in Slovenia are well preserved. Lower evenness of the number of individual species and higher number of fine roots in younger stands confirm that beech employs the strategy of intensive occupation of disposable space and is highly competitive against other species in upper soil horizons. Keywords: anatomical and molecular identification, diversity indices, stand age, soil, ectomycorrhizal community uvoD Navadna bukev je značilna ektomikorizna drevesna vrsta zmernega pasu (Smith in Read, 2008), s širokim naravnim arealom v Evropi, kjer ima pomembno ekološko Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija, e-pošta: anita.masek@gmail.com vlogo v različnih združbah (Jalas in Suominen, 1976), široko pa je razširjena tudi v Sloveniji (Ficko in sod., 2008). Micelij ektomikoriznih gliv in ektomikoriza predstavljata ključno povezovalno komponento med viri in porabniki hranil v gozdnih tleh (Kraigher, 1996), drobne korenine pa doprinesejo znaten delež k celokupni količini ogljika, shranjenega v gozdnih tleh (Grebenc in Kraigher, 2009). * V bukovih gozdovih Slovenije je bilo v preteklem desetletju opravljenih nekaj raziskav pestrosti ektomikorize in dinamike drobnih korenin glede na onesnaženost rastišč (Al Sayegh Petkovšek, 2004) in glede na različne načine gospodarjenja z gozdom (Westergren in sod., 2005; Gre-benc, 2005, Grebenc in sod., 2009). Na izbranih raziskovalnih ploskvah v Sloveniji smo ugotavljali, ali arbitrarno postavljena starostna kategorija sestoja (odrasel sestoj, mladje, nasad) vpliva na izbrane parametre združbe ektomikoriznih gliv in drobnih korenin pri navadni bukvi in s tem kaže na različne doprinose k celokupni pestrosti gozdnih ekosistemov z navadno bukvijo. METODOLOGIJA opis raziskovalnih ploskev V članek smo vključili 8 raziskovalnih ploskev iz različnih bukovih sestojev (Preglednica 1). Za lokacijo Abitanti smo podatke zbirali in analizirali sami, za ostalih sedem pa smo podatke povzeli iz predhodnih raziskav. METODA vzORčENJA, IDENTIFIKACIJE Na vseh ploskvah (razen Kamenski hrib) sta bila vzorčenje ter analiza ektomikorize in drobnih korenin izvedena po postopku, opisanem v Kraigher (1996), kjer se v standardnem volumnu tal (274 ml) analizira tipe ektomkorize in prešteje število kratkih (drobnih) korenin. Drobne korenine smo očistili delcev zemlje ter jih pod lupo ločili na staro ektomikorizo in vitalne tipe ektomikorize, ki smo jih nato identificirali na osnovi anatomskih in morfoloških lastnosti (Agerer, 1991) ter s primerjavo molekularnih markerjev (Kraigher, 1996, Grebenc in sod., 2009). Na lokaciji Kamenski hrib je bil vzorčen in analiziran celoten koreninski sistem sadik, čemur smo kasneje ustrezno prilagodili tudi statistično analizo podatkov, ki so neposredno povezani z volumnom analiziranih vzorcev. V vseh vzorcih smo prešteli število vitalnih ektomikoriznih korenin, število odmrlih drobnih korenin, število tipov ektomikorize in izračunali indeks bogastva vrst, Shannon-Weaverjev indeks vrstne pestrosti, indeks izenačenosti in uravnoteženosti vrst (Atlas in Bartha, 1981) ter delež vitalnih ektomikoriznih korenin med vsemi drobnimi koreninami. Dobljene vrednosti smo statistično ovrednotili glede na lokacijo in starost sestoja, pri čemer smo postavili tri kategorije: »odrasel sestoj« - odrasel sestoj z bukvijo, brez bukovega mladja v podrasti, »mladje« - sestoj (mikroloka-cija), v katerem prevladuje bukovo mladje do višine 4 m s prisotnimi posameznimi odraslimi drevesi, ter »sadike« -sadike bukve, sajene na provenienčnem poskusu Kamen- Preglednica 1. Opis raziskovalnih ploskev Rastlinska združba Klimatski pas Nadmorska višina Tip tal Kamninska osnova Abitanti Ni podatka Submediteran-ski 360 m Ni podatka fliš Snežna jama Omphalodo-Fagetum Dinarski 880-890 m rjava pokarbonatna apnenec Rajhenavski Rog Omphalodo-Fagetum Dinarski 850-900 m rjava pokarbonatna apnenec (kredni) Kamenski hrib Provenienčni nasad Preddinarski 540 m eutrični kambisol in haplični luvisol apnenec Zavodnje Castaneo-Fagetum sylva-ticae var. geogr. Hieracium rotundatum Predalpski 830 m distrična rjava tla tonalit Dobovec Dentario-Fagetum Predalpski 790 m rendzina in rjava pokarbonatna tla apnenec Preža Lamio orvale-Fagetum praedi-naricum Dinarski 670 m rendzina in rjava pokarbonatna tla apnenec Moravške gredice Blechno-Fagetum Dinarski 540 m distrična rjava tla skrilavci, peščenjaki raziskave in razvoj Preglednica 2. Indeksi pestrosti, število in deleži vitalne ektomikorize, starih drobnih korenin, starost sestoja na mestu odvzema posameznega vzorca (1 - odrasel sestoj, 2 - mladje, 3 - sadike) in šifra (oznaka) vzorca, kot je navedena v izvirni objavi podatka. Lokacija Abitanti Snežna jama Rajhenavski Rog Šifra vzorca 1 2 3 4 5 6 1 2 9 10 1 2 5 6 7 8 9 10 Starost 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 Št. tipov ECM 12 5 8 9 8 9 5 5 9 11 9 12 7 8 2 6 10 12 Št. vitalnih korenin 3027 681 741 1226 800 984 788 844 647 425 243 417 563 521 114 431 688 823 Št. starih ECM 2450 3004 3300 5583 6291 4643 1717 1441 1834 1629 938 1218 895 1150 451 635 1144 1296 Skupaj korenin 5477 3685 4041 6809 7091 5627 2505 2285 2481 2054 1181 1635 1458 1671 565 1066 1832 2119 Bogastvo vrst 3.16 1.41 2.44 2.59 2.41 2.67 0.60 0.59 1.24 1.65 1.46 1.82 0.95 1.12 0.21 0.82 1.38 1.64 Shannon Weaver indeks 1.36 1.06 1.88 1.93 1.62 1.43 1.02 0.78 1.75 1.45 1.34 2.28 1.50 1.62 0.17 1.55 1.40 2.15 Izenačenost 0.17 0.16 0.29 0.27 0.24 0.21 0.15 0.12 0.27 0.24 0.24 0.38 0.24 0.26 0.04 0.26 0.21 0.32 Uravnoteženost 1.26 1.51 2.09 2.02 1.80 1.49 1.46 1.12 1.83 1.40 1.40 2.11 1.77 0.18 0.57 2.00 1.40 2.00 % ECM 55.27 18.48 18.34 18.01 11.28 17.49 31.46 36.94 26.08 20.69 20.58 25.50 38.61 31.18 20.18 40.43 37.55 38.84 Referenca Ta študija Grebene, 2005; Grebene, 2005; Grebene in sod., 2009 Grebene in sod., 2009 Lokacija Kamenski hrib Zavodnje Dobovec Preža Moravske gredice Starost 33311111111111111111 St. tipov ECM 8 14 9 11 15 16 10 10 10 12 10 8 8 17 9 7 9 13 7 10 St. vitalnih 1213 4338 2522 1873 2901 2551 1606 1026 1214 1342 1108 1180 751 1160 1875 1773 1667 1550 1511 2408 korenin St. starih ECM 3127 2718 1916 14414 11460 3131 1705 2537 3528 3367 2739 935 2265 4526 3544 2032 2046 2685 3301 3480 ID M g O O CL CD CO ru o Skupaj korenin Bogastvo vrst Shannon Weaver indeks 4340 2,27 1,80 7056 3,57 1,68 4438 2,35 1,59 16287 3,10 1,50 14361 4,00 2,00 5682 3311 3563 4742 4709 3847 2115 3016 5686 5419 3805 3713 4235 4812 5888 4,40 2,80 3,00 2,90 3,50 2,90 2,30 2,40 5,20 2,40 1,80 2,50 3,80 1,90 2,70 2,00 1,40 1,30 1,60 2,30 2,00 1,80 1,80 2,60 1,60 2,60 1,80 2,80 1,30 1,90 Izenačenost 0,87 0,64 0,72 0,60 0,70 0,70 0,60 0,60 0,70 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,70 0,70 0,80 1,10 0,70 0,80 Uravnoteženost 1,99 1,47 1,67 1,44 1,70 1,66 1,40 1,30 1,60 2,13 2,00 1,99 1,99 2,11 1,68 3,08 1,89 2,51 1,54 1,90 % ECM 27,95 61,48 56,83 11,50 20,20 44,90 48,50 28,80 25,60 28,50 28,80 55,80 24,90 20,40 4,60 46,60 44,90 36,60 31,40 40,90 Referenca Westergren 2004 in sod., Al Sayegh Petkovšek, 2004 Al Sayegh Petkovšek, 2004 Al Sayegh Petkovšek, 2004 Al Sayegh Petkovšek, 2004 ski hrib, ki so bile v času vzorčenja stare 7 let (Westergren in sod., 2004). Za podatke s po tremi kategorijami (indeksi in deleži) smo za primerjavo uporabili test ANOVA, za parno primerjavo absolutnih vrednosti števila korenin in ektomikorize pa Studentov T test. rezultati V bukovem sestoju na ploskvi Abitanti smo skupno analizirali 32730 drobnih korenin, od katerih je bilo 7459 ek-tomikoriznih in so na osnovi anatomsko-morfoloških lastnosti pripadale 43 različnim tipom ektomikorize. Iz ostalih študij smo povzeli podatke še za okoli 42000 vitalnih ektomikoriznih korenin ter skupno 131876 drobnih korenin (Preglednica 2). Izhodiščno hipotezo, ki predvideva razlike med sestoji različnih starosti, smo potrdili le za število vitalnih ektomikoriznih korenin in število tipov ektomikorize (vrst gliv), ki se odraža tudi v sicer neznačilni razliki parametra bogastva vrst. V obeh primerih je bilo število značilno večje v odraslem sestoju brez mladja. Značilno razliko med izenačenostjo analiziranih skupin (p=0.0055) smo ugotovili predvsem na račun vzorcev sadik iz provenienčnega poskusa (Preglednica 3). diskusija Navadna bukev je pomembna vrsta slovenskih gozdov, tako s stališča lesne produkcije kot s stališča nosilca biotske raznovrstnosti gozdnih ekosistemov, v katerih se pojavlja. V predhodnih študijah smo ugotavljali, da lahko nekateri vplivi, kot je kronično izpostavljanje sestoja povečanim koncentracijam ozona v krošnjah, značilno vplivajo na pojavljanje tipov ektomikorize in na število drobnih ko- Preglednica 3. statistično ovrednotenje razlik med starostnimi kategorijami sestoja za izbrane parametre ektomikorize in drobnih korenin s testom ANovA ali studentovim T testom P F Test Št. tipov ECM 0.021 / Student T test Št. vitalnih korenin 0.032 / Student T test Skupaj korenin 0.46 / Student T test Bogastvo vrst 0.11 2.369 Anova Shannon Weaver indeks 0.28 1.309 Anova Izenačenost 0.0055 6.059 Anova Uravnoteženost 0.22 1.58 Anova % ECM 0.041 3.5 Anova renin (Grebenc in Kraigher, 2007, 2eleznik in sod., 2007), pa tudi na hitrost in čas življenjskega cikla (Mainiero in sod., 2009), medtem ko se indeksi raznovrstnosti različno onesnaženih gozdnih raziskovalnih ploskev bukovih sestojev niso značilno razlikovali (Al Sayegh Petkovšek, 2004). Celostni pregled parametrov pestrosti glede na starost sestoja oziroma gospodarjenje do sedaj še ni bil narejen, razen za primer analize vpliva sestojne vrzeli, kjer pojav vrzeli pričakovano vpliva na drastično zmanjšanje števila drobnih korenin in vrstne pestrosti tipov ektomikorize (Grebenc, 2005; Grebenc in sod., 2009). Pregled razpoložljivih in primerljivih analiz ektomikorize in drobnih korenin na navadni bukvi za Slovenijo je pokazal, da se indeksi pestrosti ektomikorize (bogastvo vrst in z njim povezan Shannon Weaverjev indeks vrstne pestrosti) med analiziranimi kategorijami ne razlikujejo. Značilno večji koeficient izenačenosti v kategoriji »odrasel sestoj« pa kaže, da je število posameznih vrst v teh vzorcih bolj izenačeno kot pri kategorijah »mladje« in »sadike«, kjer med opaženimi tipi ektomikorize prevladuje samo en ali pa manjše število tipov. Za skupno število drobnih korenin smo v odraslem sestoju v primerjavi z mladjem ugotovili neznačilno manjše vrednosti, razlika pa je postala statistično značilna, če smo ločeno analizirali samo vitalne ektomikorizne korenine. Neznačilne razlike lahko razlagamo z (v splošnem) dobro ohranjenostjo gozdnih ekosistemov z bukvijo v Sloveniji ter dejstvom, da navadna bukev sodi med vrste, ki so manj občutljive na zunanje dejavnike (onesnažila) (Al Sayegh Petkovšek, 2004, Kraigher in Al Sayegh Petkovšek, 2011). Manjše število drobnih korenin v starejših sestojih je v soglasju s predhodnimi preglednimi objavami (Finer in sod., 2007). Za navadno bukev je v primerjavi z drugimi drevesnimi vrstami značilna strategija intenzivnega zavzemanja razpoložljivega prostora (gozdnih tal) (Leuschner in sod., 2001) in velika kompetitivnost z morebitnimi ostalimi vrstami v sestoju, predvsem v zgornjih plasteh tal (Curt in Prévosto, 2003), ki smo jih analizirali tudi mi. V tem smislu lahko dodatno potrdimo odsotnost značilnih razlik v skupnem številu drobnih korenin med analiziranimi starostnimi kategorijami. Prispevek navadne bukve k biotski raznovrstnosti mikoriznih gliv je ne glede na starostno kategorijo sestoja nesporen, kar kažejo tudi primerjave z indeksi pestrosti sestojev drugih ektomikoriznih vrst gozdnega drevja (Kraigher, 1999; Kerna-ghan in Harper, 2001; Al Sayegh Petkovšek, 2004). VIRI 2 3. 4 5 6 7. 8. 9. I. Agerer R. (1991) Characterization of ectomycorrhiza. Methods in Microbiology, 23: 25-73 Al Sayegh Petkovšek S. (2004) Biodiversity of types of ectomy-corrhizae in Fagus stands in differently polluted forest research plots. Zbornik Gozdarstva in Lesarstva, 75: 5-19 Atlas R., Bartha R. (1981) Introduction to microbiology. Addison-Wesley Publishing Company, Reading, 560 Curt T., Prévosto B. (2003) Rooting strategy of naturally regene-ratedbeech in silver birch and Scots pine woodlands. Plant Soil, 255: 265-279 Ficko A., Klopčič M., Matijašič D., Poljanec A., Bončina A. (2008) The distribution of beech and structural characteristics of beech stands in Slovenia. Zbornik Gozdarstva in Lesarstva, 87: 45-60 Grebenc T. (2005) Types of ectomycorrhizae on beech (Fagus sylvatica L.) in natural and managed forest. Doctoral dissertation. Biotechnical Faculty, University of Ljubljana, Ljubljana, 174 Grebenc T., Christensen M., Vilhar U., Čater M., Martin M.P., Simončič P., Kraigher H. (2009) Response of ectomycorrhizal community structure to gap opening in natural and managed temperate beech-dominated forests. Canadian Journal of Forest Research, 39 (7): 1375-1386 Grebenc T., Kraigher H. (2007) Changes in the community of ectomycorrhizal fungi and increased fine root number under adult beech trees chronically fumigated with double ambient ozone concentration. Plant Biology (Stuttg.), 9 (2): 279-287 Grebenc T., Kraigher H. (2009) Interakcije v mikorizosferi določajo dinamiko ogljika v ekosistemu bukovih gozdov. Zbornik Gozdarstva in Lesarstva, 88: 11-19 10. Jalas J., Suominen J. (1976) Atlas Florae Europaeae. Cambridge University Press, Cambridge UK, 128 II. Kernaghan G., Harper K.A. (2001) Community structure of ectomycorrhizal fungi across an alpine/subalpine ecotone. Ecography, 24: 181-188 12. Kraigher H. (1996) Types of ectomycorrhizae - their taxonomy, role and application. Zbornik Gozdarstva in Lesarstva, 49: 33-66 Kraigher H. (1999) Diversity of Types of Ectomycorrhizae on Norway Spruce in Slovenia. Phyton, 39 (3): 199-202 Kraigher H., Al Sayegh Petkovšek S. (2011) Mycobioindication of stress in forest ecosystems. V: Rai M (ur.) in Varma A (ur.): Diversity and biotechnology of ectomycorrhizae. (Soil biology, vol. 25). Springer, Heidelberg; New York, 301-322 Leuschner C., Hertel D., Coners H., Büttner V. (2001) Root competition between beech and oak: a hypothesis. Oecologia, 126: 276-284 16. Mainiero R., Kazda M., Häberle K.H., Simeonova Nikolova P., Matyssek R. (2009) Fine root dynamics of mature European beech (Fagus sylvatica L.) as influenced by elevated ozone concentrations. Environmental Pollution, 157: 2638-2644 17. Smith S.E., Read D.J. (2008) Mycorrhizal symbiosis, Third edition. Academic Press, London, 787 18. Westergren M., Grebenc T., Božič G., Brus R., Kraigher H. (2004 [i.e. 2005]) Identification of types of ectomycorrhizae on seedlings in a beech provenance trial. Zbornik Gozdarstva in Lesarstva, 75: 87-104 19. Železnik P., Hrenko M., Then C., Koch N., Grebenc T., Levanič T., Kraigher H. (2007) CASIROZ : root parameters and types of ectomycorrhiza of young beech plants exposed to different ozone and light regimes. Plant Biology (Stuttg.), 9 (2): 298-308 13 14 15 Marko BAJC*, Miran CAS**, Tine GREBENC***, Hojka KRAIGHER* udk 630*148.2+630*149.4:630*135 izbrani primeri genetskih analiz prostoživečih gozdnih živali v slqveniji Genetic analyses of forest animals in Slovenia - case studies Povzetek: Sposobnost preživetja in uspešnost neke populacije sta odvisna od dejavnikov okolja in genetske sestave populacije, kar ugotavljamo z analizami genetskih označevalcev. V prispevku prikazujemo stanje dveh izbranih gozdnih živalskih vrst (divji petelin, Tetrao urogallus in gams, Rupicapra rupicapra) in predstavimo metode za analizo genetske strukture populacij teh vrst v Sloveniji kot pomemben vir informacij za učinkovito trajnostno upravljanje s populacijami in rastišči gozdnih živali, tudi gozdnih živali, ter ohranjanje ogroženih vrst. V sklopu analiz smo pridobili številne biološke vzorce divjega petelina, gamsa ter nekaterih drugih vrst divjadi ter vzpostavili protokole za analizo izbranih genetskih označevalcev in obdelavo pridobljenih podatkov. V pregledu smo predstavili nekaj možnosti in predlogov uporabe genetskih analiz gozdnih živali v Sloveniji. Na primeru podatkov o genetski pestrosti razmejene alpsko-SZ dinarske in JV dinarske populacije divjega petelina predlagamo usmeritve gospodarjenja s habitati v smeri povezovanja obeh populacij in preprečitve prekomernega genetskega siromašenja zaradi fragmentacije in izolacije populacij. Ključne besede: biotska raznovrstnost na genskem nivoju, gozdne živali, gospodarjenje z gozdom, mikrosateliti, molekularni označevalci Summary: The survival and the success of a population of any species depend on environmental factors and genetic fitness of the population, which can be assessed by analysis of suitable genetic markers. We discuss the status of western caper-caillie (Tetrao urogallus) and chamois (Rupicapra rupicapra) populations in Slovenia and present methods for analysis of genetic composition of populations of these forest animal species. Genetic analyses are discussed as an invaluable source of information for sustainable management of forest animal populations, including game, their habitats and conservation of endangered species. We performed a large scale collection of biological samples of the western capercaillie, the chamois as well as other forest animal species and implemented protocols for analysis of suitable genetic markers. Possibilities, applicability and utility of genetic analyses of game species in Slovenia are succinctly presented. Based on the results of the genetic diversity analysis of the isolated Alpine-NWDinaric and SE Dinaric capercaillie populations in Slovenia we propose the strategy of capercaillie habitat areas management with an aim of reconnecting both populations to prevent excessive genetic impoverishment due to population fragmentation and isolation. Keywords: biodiversity at gene levele, forest game, forest management, microsatellites, molecular markers * univ. dipl. inž. gozd., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija; e-pošta: marko.bajc@yahoo.com ** dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija; e-pošta: miran.cas@gozdis.si *** dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija; e-pošta: tine.grebenc@gozdis.si **** prof. dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenija; e-pošta: hojka.kraigher@gozdis.si Prispevek prvih dveh avtorjev je enakovreden. uvod Spremembe v genomu so gibalo evolucije in nastanka novih taksonov v najširšem obsegu - od sevov, genetskih linij, vrst, pa vse do kraljestev in domen (Futuyma, 2009). Vsak organizem ima svojevrstne značilnosti dednega zapisa, ki ga ločijo od ostalih. Govorimo o t. i. genetskem podpisu, ki omogoča nedvoumno identifikacijo organizma na vseh taksonomskih nivojih, tudi na nivoju osebka (Jeffreys in sod. 1984). Metode analize genetskega podpisa se med organizmi različnih kraljestev bistveno ne razlikujejo, nujen je le izbor ustrezno informativnih označevalcev. Sposobnost preživetja in uspešnost populacije opisujemo s parametrom, imenovanim fitnes, in je odvisna od genetske sestave populacije in dejavnikov okolja. Genetski fitnes opredeljuje sposobnost preživetja in reprodukcije populacije (Orr, 2009). V splošnem velja, da je za dolgoročno uspešnost in preživetje populacije potrebna zadostna mera genetske pestrosti. Ta zagotavlja večjo zmožnost prilagajanja populacije na spremembe (podnebne spremembe, pojav novih bolezni ipd.) (Booy in sod., 2000). V sklopu analiz populacijske genetike lahko ugotavljamo različne kazalce genetske pestrosti in nevarnosti parjenja v sorodstvu (Griffiths in sod., 1998). Tako lahko identificiramo populacije, ki so zaradi nizke genetske pestrosti oz. genetske osiromašenosti dolgoročno bolj ogrožene in izpostavljene izumrtju. Za primer izpostavimo populacijo gamsa (Rupicapra rupicapra Linnaeus) v gorovju Chartreuse, ki kaže znake genetske osiromašenosti zaradi večkratnega zmanjšanja števila osebkov in geografske izolacije (Rodrïguez in sod., 2010). Podobno so Segelbacher in sod. (2003) ter Segelbacher in Piertney (2007) dokazali prve znake zmanjševanja genetske pestrosti v izoliranih populacijah divjega petelina (Tetrao urogallus Linnaeus) v srednji Evropi, katerih številčnost v zadnjih desetletjih vztrajno in strmo pada (Storch, 2007; Čas, 1999; Čas, 2006; Purnat in sod., 2007). Stanje genetske ohranjenosti populacij divjega petelina v Sloveniji do sedaj še ni bilo preučeno. Glede na študije prostorske razširjenosti in številčnosti populacij pa lahko sklepamo, da je vrsta na območju ogrožena in podvržena drastičnemu zmanjševanju števila osebkov (Čas, 2001; Kutnar in sod., 2005; Čas, 2008; Čas, slika 1. Genetske analize lahko pripomorejo k razvoju ukrepov za trajnostno upravljanje s populacijami in habitati ogroženega divjega petelina (Tetrao urogallus L.) (foto: milan cerar) 2010a). Namen naloge je pregledati raziskave genetske pestrosti divjega petelina in izbranih vrst divjadi ter oceniti uporabnost genetskih analiz populacij gozdnih živali v Sloveniji, saj so genetske, filogenetske in filogeografske analize lahko pomemben vir informacij za učinkovito trajnostno upravljanje s populacijami in habitati gozdnih živali, tudi divjadi, ter ohranjanje ogroženih živalskih vrst. metodologija Prvi korak vseh genetskih analiz je vzorčenje ustreznega biološkega vzorca, ki vsebuje nukleinske kisline tarčnega organizma. Vzorčenje je za divjega petelina potekalo na področju celotne Slovenije na vseh registriranih rastiščih iz popisa leta 2000 (Čas, 2006; Bajc in sod., 2011). Vzorčili smo ves razpoložljiv material, primeren za genetske analize (Bajc in sod., 2011). Za primer gamsa smo vzorce pridobivali na lovskih odkupnih postajah, kjer smo za potrebe analiz odvzeli manjši del trebušnega mišičnega tkiva od-streljenih osebkov (Čas, 2010b). V laboratoriju Oddelka za gozdno fiziologijo in genetiko (FIGE) Gozdarskega inštituta Slovenije smo uvedli protokole za ekstrakcijo celokupnih nukleinskih kislin iz različnih živalskih vzorcev, ki vključujejo vse vrste mehkih tkiv, iztrebke, kri, peresa (Horvath in sod., 2005) in dlake, membrane jajčnih lupin (Bush in sod., 2005) in tkiva prepariranih trofej in muzejskih primerkov. Zmožnost učinkovite ekstrakcije tarčnih nukleinskih kislin iz iztrebkov, sline, membran že izvaljenih jajc, dlak in peres omogoča, da vzorčenje opravimo neinvazivno, tj. brez fizičnega stika s preučevanimi živalmi in brez prekomernega vznemirjanja živali v naravnem okolju. Ekstrakcije DNK smo izvedli z uporabo predpripravljenih kompletov za ekstrakcijo nukleinskih kislin proizvajalca Mo-bio Laboratories (Carlsbad, ZDA) in postopkov, prilagojenih tipu vzorca (Bajc in sod., 2011). Postopek ekstrakcije sledi navodilom proizvajalca, pri čemer za ekstrakcijo DNK iz iztrebkov uporabljamo komplet PowerSoil® DNA isolation kit, iz vseh tkiv in krvi pa UltraClean® tissue & cells DNA isolation kit. Naslednji korak genetskih analiz je pomnoževanje tarčnega nukleotidnega zaporedja, t. i. genetskih označevalcev, v reakciji pomnoževanja s polimerazo (PCR). Izbor genetskega označevalca je odvisen od namena genetskih raziskav. Med bolj uveljavljene spada analiza mikrosateli-tov, ki ob ustreznem izboru označevalcev omogoča tudi ločevanje na nivoju osebka (Blouin in sod., 1996). Poleg analize mikrosatelitov so pogosteje uporabljane tudi analize genov za elongacijske faktorje, gena za citokrom b in nukleotidnih zaporedij različnih odsekov ribosomske-ga operona ter mitohondrijske DNK (mtDNK) (Lucchini in sod., 2001). Za filogeografske študije divjega petelina (Bajc in sod., 2011) pomnožujemo 435bp dolg odsek CRI kontrolne regije mtDNK z začetnima oli-gonukleotidoma GalF in GalRi (Duriez in sod., 2007). Protokol pomnoževanja po Duriez in sod. (2007) smo modificirali z dodatkom petih t. i. »touch-do-wn« predciklov (od 60 °C do 56 °C), ki izboljšajo specifičnost reakcije. Reakcije ugotavljanja nukleotidnega zaporedja s PCR pomnoženih tarčnih označevalcev za nas komercialno opravljajo v podjetju Macrogen inc. (Seul, Republika Koreja). Analizo osnovnih kazalcev genetske pestrosti - število različnih haplotipov, k; število polimorfnih nukleotidnih mest, S; nukleotidna diverziteta, n (Nei, 1987; Taji-ma, 1983); haplotipska diverziteta, H (Nei, 1987); homozigotnost, HO (Nei, 1987) -divjega petelina v Sloveniji smo izvedli s programom Arlequin v3.5.1.2 (Excoffier in Lischer, 2010). Poleg analiz živalske mtDNK smo v laboratoriju FIGE razvili tudi standardne postopke za analizo drugih regij genoma oz. genetskih označevalcev in tudi drugih skupin organizmov (Grebenc in Kraigher, 2004). rezultati in diskusija so Analize genetskih označevalcev pokazale obstoj dveh genetskih linij divjega petelina (Tetrao urogallus L.) v Evraziji - t.i. borealne linije in južne linije sensu Duriez in sod. (2007) (Segelbacher in sod., 2003 ; Duriez in sod., 2007; Rodrïguez-Munoz in sod., 2007). Izsledki teh raziskav so spodbudili obsežnejšo analizo genetske diferenciacije divjega petelina na področju od slovenskih Alp, vzdolž Balkanskega polotoka do bolgarskih Rodopov, ki smo jo opravili na FIGE v obdobju od 2008 do 2010. Analizirali smo preko 400 vzorcev iztrebkov, peres in drugih tkiv in natančneje opredelili razširjenost in pojavnost obeh genetskih linij ter definirali zahodno kontaktno cono med linijama, ki poteka v centralnem delu Balkanskega polotoka. Vsi vzorci iz Slovenije sodijo v borealno linijo, pri čemer na tem področju obstaja prekinitev nekdaj povezane alpsko-dinarske metapopulacije (Slika 2), kar pa se na nivoju kontrolne regije mtDNK še ne odraža značilno, saj obe populaciji izražata skupne haplotipe. JV dinarska populacija, ki je vezana na dinarski fito-geograf-ski prostor, je v primerjavi z alpsko-SZ dinarsko populacijo (Čas, 2006) po številu osebkov in po številu prisotnih haplotipov siromašnejša (Preglednica 1), skupni aleli (aleli B, C in O) pa so v obeh populacijah med dominantnimi Slika 2. Habitatne krpe alpsko-SZ dinarske in Jv dinarske populacije divjega petelina (Tetrao urogallus L.) v Sloveniji - stanje ob popisu v zadnjih desetletjih 20. stoletja (čas, 2006) (zgoraj) in ugotovljeni haplotipi kontrolne regije mtDNK v celotni analizirani alpsko-SZ dinarski (levo spodaj) in JV dinarski (desno spodaj) populaciji (Slika 2). JV dinarska populacija tudi izraža skoraj trikrat višjo stopnjo homozigotnosti v primerjavi z Alpsko-SZ dinarsko populacijo (Preglednica 1). Širšo distribucijo genotipov, kot smo jo opazili tudi v Bajc in sod. (2011), avtorji razlagajo v odvisnosti od velikih poledenitev zadnje ledene dobe (Segelbacher in sod., 2003; Duriez in sod., 2007; Rodrïguez-Munoz in sod., 2007). Genetske analize živali omogočajo opredelitev pripadnosti osebkov določeni podvrsti oz. ugotavljanje območja razširjenosti posamezne podvrste. V primeru divjega petelina rezultati genetskih analiz nasprotujejo in zavračajo tradicionalno delitev na 12 podvrst (de Juana, 1994), ki so bile opisane na osnovi razlik v morfologiji in vedenju, in nakazujejo, da je teh bistveno manj (Liukkonen-Anttila in sod., 2004; Segelbacher in Piertney, 2007). Na širšem območju Balkanskega polotoka genetske analize dokazujejo prisotnost dveh genetskih linij (Duriez in sod., 2007; Bajc Preglednica 1. Indeksi genetske pestrosti populacij divjega petelina (T. urogallus L.) v Sloveniji: k - število različnih haplotipov; s - število polimorfnih nukleotidnih mest; n - nukleotidna diverziteta; H - haplotipska diverziteta; HO - homozigotnost; SD - standardna deviacija Populacija k S n ± SD H ± SD HO Alpsko-SZ dinarska 15 13 0,0047 ± 0,0030 0,8757 ± 0,0179 0,1243 JV dinarska 3 3 0,0036 ± 0,0027 0,6667 ± 0,1318 0,3333 Slika 3. Analize populacijske genetike gamsa (Rupicapra rupicapra L.) v Sloveniji lahko razkrijejo vpliv osamitve in obseg le-tega na genetsko sestavo domnevno izoliranih populacij (foto: Peter čadež) in sod., 2011). Z rezultati genetske pestrosti divjega petelina lahko podpremo tudi predhodno izraženo potrebo po povezovanju trenutno ločenih območji razširjenosti alpsko-SZ dinarske in JV dinarske populacije na področju Slovenije ter ustreznega gospodarjenja z gozdnim prostorom potencialnih habitatov vrste (Čas, 2010a). S tem bi zagotovili kontinuiran pretok genov, pripomogli k boljši genetski strukturi in posledično dolgoročnemu preživetju obeh, sedaj ločenih populacij. Zlasti JV dinarska populacija je zaradi razdrobljenosti habitata, majhnega števila osebkov (Čas, 2006) in haplotipov ter višje homozigotnosti ogrožena z vidika zmanjševanja genetske pestrosti in potencialno tudi negativnih učinkov parjenja v sorodstvu. Genetske analize populacij gamsa (Rupicapra spp.) so na Gozdarskem inštitutu še v začetnih fazah. Zbrali smo okoli 450 vzorcev tkiv za molekularne analize, ki so v teku. Število in distribucija vzorcev zadostuje za reprezentativno analizo vseh pomembnejših populacij in podpopulacij v Sloveniji (Čas, 2010b, c). Populacije gamsa so v Sloveniji najštevilčnejše v osrednjem alpskem habitatu, ki obsega Julijske Alpe, Karavanke z obrobnim hribovjem, Kamniško Savinjske Alpe in Pohorje. Migracijska povezanost v teh območjih predvidoma omogoča dober pretok genov in posledično ohranjanje zadostne genetske pestrosti. Večje nejasnosti o morebitnem vplivu fragmentacije habitatov na genetsko pestrost in viabilnost se potencialno pojavljajo v izoliranih habitatnih krpah v Zasavju, na Krimskem območju in ob Kolpi, kjer so migracijske poti vsaj delno prekinjene tudi z umetnimi pregradami, npr. z avtocestami. V do sedaj analiziranih populacijah gamsa v Sloveniji se izpostavlja predvsem problem zmanjšanja heterozigo-tnosti kot posledica razdrobljenosti in izoliranosti (Bužan in Kryštufek, 2010). Rezultati do sedaj opravljenih genetskih raziskav gamsov v Evraziji pa nakazujejo, da je današnja diverzifikacija in subspeciacija predvsem posledica krčitve habitata in geografske izolacije v času poledenitev in križanj izvornih genetskih linij v času razširitve habitata ter da delitev rodu na dve vrsti (Rupicaprapyrenaica Bonaparte in Rupicapra rupicapra L.) ni povsem jasna in nedvoumna (Rodnguez in sod., 2009; Rodnguez in sod., 2010). Genetske raziskave imajo v analizah gozdnih živali široke možnosti uporabe. Rezultati analiz divjega petelina nakazujejo na nujnost ohranjanja in zagotavljanja primernih in ustrezno razporejenih habitatov s ciljem povezovanja trenutno ločenih populacij, saj le tako lahko ohranimo zadostno genetsko pestrost in posledično viabilnost populacij. Pričakujemo, da bomo na osnovi podrobne analize na lokalnem nivoju lahko sklepali tudi na stanje populacij in morebitne ukrepe za gospodarjenje z gamsom, za katerega je značilno, da se v več področjih pojavlja v izrazito osamelih habitatnih krpah. Nadaljnje možnosti uporabe vpeljanih pristopov so na primer identifikacija povzročiteljev plenjenja drobnice v Sloveniji, ki naj bi ga zagrešili volkovi (Černe in sod., 2010; Dolf in sod., 2000; Scandura in sod., 2006). Molekularni pristopi lahko pripomorejo tudi pri ugotavljanju prisotnosti in razširjenosti genetskih bolezni in povzročiteljev okužb v populacijah prostoživečih gozdnih živali (Liz in sod., 2002; Marco in sod., 2009; De Nardi in sod., 2005; Depner in sod., 2006). Rutinskih testov za genetske bolezni gozdnih živali se trenutno še ne izvaja, čeprav so postopki za tovrstne analize za nekatere vrste, npr domače pse (Optigen®, 2011), že razviti. Ravno tako molekularni pristopi še niso nadomestili seroloških in klasičnih mikrobioloških preiskav (Pravilnik o boleznih živali, 2007) okuženosti populacij gozdnih živali s povzročitelji različnih bolezni (Vengust in sod., 2006b), tudi takih, ki predstavljajo nevarnost prenosa na ljudi in gospodarsko pomembne domače živali (Meng in sod., 2009) in posledično povzročitev gospodarske škode, kot sta na primer klasična prašičja kuga (Vengust in sod., 2006a) in Aujeszkijeva bolezen (Capua in sod., 1997; Vengust in sod., 2005). Možnosti za vpeljavo in uporabo molekularnih pristopov je še mnogo, njihova vpeljava pa bo, tako kot na primeru sodelovanja pri analizah divjega petelina in gamsa, nujno vključevala predloge in potrebe več vpletenih inštitucij in končnih uporabnikov. ZAHVALA Raziskave so finančno podprli: Programska skupina P4 0107 (Gozdna biologija, ekologija in tehnologija) in projekti CRP V4-0492 ter Zavod za gozdove Slovenije in Triglavski Narodni Park prek Pogodbe o sodelovanju pri vzorčenju (2008-2011) ter Lovska zveza Slovenije prek zbiranja vzorcev v lovskih družinah, zlasti v izoliranih populacijah in posebnih habitatih, večinoma prostovoljno in zastonj. Posebno zahvalo izrekamo Miru Hladetu, Tomažu Šlibarju in Milanu Jakiču iz podjetja za odkup divjačine Ni-mrod d.o.o., ki so nam omogočili odvzem čez 400 vzorcev tkiv gamsa. VIRI 1. Bajc M., čas M., Ballian D., Kunovac S., Zubić G., Grubešić M., Zhelev P., Paule L., Grebenc T., Kraigher H. (2011) Genetic differentiation of Tetrao urogallus L. highlights the importance of South-Eastern Europe for understanding phylogeography of the species. - Public Library of Science (oddano) 2. Blouin M.S., Parsons M., Lacaille V., Lotz S. (1996) Use of microsatellite loci to classify individuals by relatedness. Molecular ecology, 5: 393-401 3. Booy G., Hendriks R.J.J., Smulders M.J.M., Van Groenendael J.M., Vosma B. (2000) Genetic Diversity and the Survival of Populations. Plant biology, 2: 379 - 395 4. Bush K.L., Vinsky M.D., Aldridge C.L., Paszkowski C.A. (2005) A comparison of sample types varying in invasiveness for use in DNA sex determination in an endangered population of greater sage-grouse (Centrocercus uropihasianus). Conservation genetics, 6: 867-870 5. Bužan E.V., Kryštufek B. (2010) Ohranjanje gamsa tudi s pomočjo genetike. Lovec, 93: 364-365 6. Capua I., Casaccia C., Calzetta G., Caporale V. (1997) Characterisation of Aujeszky's disease viruses isolated from domestic animals and from a wild boar (Sus scrofa) in Italy between 1972 and 1995. Veterinary Microbiology, 57: 143-149 7. čas M. (1999) Spatial endangerment of capercaillie (Tetrao urogallus L.) populations in Slovenia in 1998. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 60: 5-52 8. čas M. (2001) Divji petelin v Sloveniji - indikator devastacij, rabe, razvoja in biodiverzitete gorskih gozdnih. Gozdarski vestnik, 59: 411-428 9. čas M. (2006) Fluctuation of capercaillie (Tetrao urogallus L.) population in relation to past land use and forest structures in the South-East Alps. University of Ljubljana, 263 10. čas M. (2008) Capercaillie monitoring is an important tool for observing changes in boreal forest ecosystems, but introduction of a hunting ban in the Slovenian Alps has highlighted certain problems. Grouse news, 35: 16-20 11. čas M. (2010a) Disturbances and predation on Capercaillie at leks 12 13. 15 16 17. in Alps and Dinaric mountains. Šumarski list, 134, 9/10: 487-495 čas M. (2010b) Ogrožen osameli habitat gamsa med Starim trgom in Predgradom nad Kolpo. Lovec, 93: 221-222 čas M. (2010c) Raziskave spreminjanja habitatov in genetske pestrosti nekaterih domorodnih vrst (divji petelin, gams, volk). Lovec, 93, 4, 195-197 14. černe R., Jerina K., Jonozovič M., Kavčič I., Stergar M., Kro-fel M., Marenče H. (2010) Škode od volkov v Sloveniji: analiza v okviru projekta Life+ SloWolf Akcija A4. Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Ljubljana, 20 de Juana E. (1994) Family Tetraonidae. V: Handbook of the birds of the World. del Hoyo J (Ur.), Elliot A (Ur.), Sargatal J (Ur.), Lynx Edi-cion, Barcelona, 376-410 De Nardi R., Terregino C., Cattoli G., Toffan A., Beato M.S., Guberti V., Scremin M. (2005) Preliminary results of an influenza surveillance in wild birds, game birds, domestic ducks and geese in North Eastern Italy. Italian Journal of Animal Sciences, 4: 292-295 Depner K., Bunzenthal C., Heun-Münch B., Streblow G., Hoffmann B., Beer M. (2006) Diagnostic evaluation of a real-time RT-PCR assay for routine diagnosis of classical swine fever in wild boar. Journal of Veterinary Medicine, B53: 317-320 18. Dolf G., Schläpfer J., Gaillard C., Randi E., Lucchini V., Breitenmoser U., Stahlberger-Saitbekova N. (2000) Differentiation of the Italian wolf and the domestic dog based on microsatellite analysis. Genetics, Selection, Evolution, 32: 533-541 19. Duriez O., Sachet J.M., Menoni E., Miquel C., Taberlet P. (2007) Phylogeography of the capercaillie in Eurasia: what is the conservation status in the Pyrenees and Cantabrian mounts? Conservation Genetics, 8: 513-526 20. Excoffier L., Lischer H.E.L. (2010) Arlequin suite ver 3.5: A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Molecular Ecology Resources, 10: 564-567 21. Futuyma D.J. (2009) Evolution. 2nd ed. Sinauer Associates, Sun-derland, Massachusetts, 633 22. Grebenc T., Kraigher H. (2004) Molekularna analiza bioloških vzorcev : SOP FIGE MET 001 : velja od 01.03.2004. Gozdarski inštitut Slovenije, Ljubljana, 10 Griffiths A.J.F., Miller J.H., Suzuki D.T., Lewontin R.C., Gelbart W.M. (1998) An introduction to genetic analysis. New York: W. H. Freeman, 726-727 Horvath M.B., Martfnez-Cruz B., Negro J.J., Kalmar L., Godoy H.A. (2005) An overlooked DNA source for non-invasive genetic analysis in birds. Journal of avian biology, 36: 84-88 25. Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.W. (1984) Hypervariable 'minisatellite' regions in human DNA. Nature, 314: 67-73 Kutnar L., Urbančič M., čas M. (2005) Preservation of forest soil and vegetation in the Capercaillie (Tetrao urogallus L.) habitat within the eastern Karavanke region an the eastern Kamnik-Savinja Alps in Slovenia. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 77: 5-42 Liukkonen-Anttila T., Rätti O., Kvist L., Helle P., Orell M. (2004) Lack of genetic structuring and subspecies differentiation in the capercaillie (Tetrao urogallus) in Finland. Ann Zool Fenn, 41: 619-633 28. Liz J.S., Sumner J.W., Pfister K., Brossard M. (2002) PCR Detection and Serological evidence of Granulocytic Ehrlichial Infection in Roe Deer (Capreolus capreolus) and Chamois (Rupicapra rupica-pra). Journal of Clinical Microbiology, 40: 892-897 29. Lucchini V., Höglund J., Klaus S., Swenson J., Randi E. (2001) Historical biogeography and a mitochondrial DNA phylogeny of grouse and ptarmigan. Molecular phylogenetics and evolution, 20: 149-162 30. Marco I., Rosell R., Cabezon O., Mentaberre G., Casas E., Velarde R., Lavfn S. (2009) Border disease virus among chamois, Spain. Emerging infectious diseases, 15: 448-450 23 24 26 27. 31. Meng X.J., Lindsay D.s., sriranganathan N. (2009) Wild boars as sources for infectious diseases in livestock and humans. Philosophical Transactions of the Royal Society, Biological Sciences, 364:2697-2707 32. OptiGen - Tests offered - Canine genetic testing. Optigen®, LLC. (1.4.2011) http://www.optigen.com/opt9_test.html (6.5.2011) 33. Orr H.A. (2009) Fitness and its role in evolutionary genetics. Nature Reviews Genetics, 10: 531-539 34. Pravilnik o boleznih živali (2007) Uradni list Republike Slovenije, 81/7.9.2007: 11096-11142 in Uradni list Republike Slovenije, 24/22.3.2010: 3206-3215 35. Purnat Z., čas M., Adamič M. (2007) Problematika ohranjanja habitata divjega petelina Tetrao urogallus na Menini (osrednja Slovenija) in vpliv pašništva. Acrocephalus, 28, 134: 105-118 36. Rodrfguez F., Hammer s., Pérez T., suchentrunk F., Lorenzini R., Michallet J., Martinkova N., Albornoz J., Domfnguez A. (2009) Cytochrome b phylogeography of chamois (Rupicapra spp.). Population contractions, expansions and hybridizations governed the diversification of the genus. Journal of Heredity 100: 47-55 37. Rodrfguez F., Pérez T., Hammer s., Albornoz J., Domfnguez A. (2010) Integrating phylogeographic patterns of microsatellite and mtDNA divergence to infer the evolutionary history of chamis (genus Rupicapra). Evolutionary biology, 10: 222-240 38. Rodrfguez-Munoz R., Mirol P.M., segelbacher G., Fernandez A., Tregenza T. (2007) Genetic differentiation of an endangered capercaillie (Tetrao urogallus) population at the Southern edge of the species range. Conservation Genetics, 8: 659-670 39. scandura M., Capitani C., lacolina L., Marco A. (2006) An empirical approach for reliable microsatellite genotyping of wolf DNA from multiple noninvasive sources. Conservation Genetics, 7: 813-823 40. segelbacher G., Hoglund J., storch I. (2003) From connectivity to isolation: genetic consequences of population fragmentation in capercaillie across Europe. Molecula Ecology, 12: 1773-1780 41. segelbacher G., Piertney s. (2007) Phylogeography of the European capercaillie (Tetrao urogallus) and its implications for conservation. Journal of Ornithology, 148: 269-274 42. storch I. (2007) Grouse: Status survey and conservation action plan 20006-2010. IUCN, Gland/World Pheasant association, Fordingbridge, 114 43. Vengust G., Grom J., Bidovec A., Kramer M. (2006a) Monitoring of Classical Swine Fever in Wild Boar (Sus scrofa) in Slovenia. Journal of Veterinary Medicine, B53: 247-249 44. Vengust G., Valenčak Z., Bidovec A. (2005) Presence of Antibodies Against Aujeszky's Disease Virus in Wild Boar (Sus scrofa) in Slovenia. Journal of Wildlife Diseases 41: 800-802 45. Vengust G., Valenčak Z., Bidovec A. (2006b) A Serological Survey of Selected Pathogens in Wild Boar in Slovenia. Journal of Veterinary Medicine, B53: 24-27 Lado KUTNAR*, Andrej KOBLER**, Sašo DŽEROSKI": udk 630*18+630*11 KAKŠNI BI LAHKO BILI UČINKI SEGREVANJA OZRAČJA NA BUKOVE GOZDOVE V PRIHODNOSTI? What might be the effects of global warming on the beech forests in the future? Izvleček: V raziskavi smo simulirali prostorsko prerazporeditev bukovih vegetacijskih tipov v Sloveniji, do katere bi lahko prišlo ob pričakovanih podnebnih spremembah. Napovedi na osnovi treh podnebnih scenarijev kažejo, da bo pod vplivom segrevanja podnebja do leta 2070 prišlo do spremembe razporeditve in zmanjšanja deleža danes prevladujočih bukovih gozdov. Ključne besede: Fagus sylvatica, gozdna vegetacija, podnebne spremembe, prostorska razporeditev, model, simulacija, Slovenija Abstract: The redistribution of beech vegetation types in Slovenia, driven by the expected climate change, has been simulated. Based on the three different climate scenarios, the predictions showed that the spatial pattern of actual prevailing beech forests will be altered under the impacts of climate warming till the year 2070 and decrease of their share is expected. Key words: Fagus sylvatica, forest vegetation, climate change, spatial distribution, model, simulation, Slovenia uvod Podnebni scenariji za naslednja desetletja napovedujejo segrevanje podnebja, ki bo na severu Evrope izrazitejše v zimskem času, na jugu in osrednjem delu Evrope pa v poletnem času. V južnem delu napovedujejo tudi zmanjšanje količine padavin (IPCC 2001, 2007). Na podlagi modelov splošne cirkulacije (angl. General Circulation Model) in dosedanjih meritev napovedujejo segrevanje ozračja in spremembo padavinskega režima v prihodnosti tudi za območje Slovenije (Bergant, 2003, 2007). Meritve temperature in količine padavin v zadnjem času že potrjujejo spreminjanje podnebja na tem območju (Bergant, 2007). Napovedano globalno segrevanje ozračja bi lahko imelo znatne posledice za različne gozdne ekosisteme (npr. Sha- dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za gozdno ekologijo, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: lado.kutnar@gozdis.si, f mag., Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za načrtovanje in monitoring gozdov in krajine, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: andrej.kobler@g ozdis.si prof. dr., Inštitut Jožef Stefan, Odsek za tehnologije znanja, Jamova cesta 39, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: saso.dzeroski@ijs.si ver in sod., 2000; Lexer in sod., 2002; Askeev in sod., 2005; Freeman in sod., 2005; Maracchi in sod., 2005; Kellomäki, Leinonen, 2005; Koca in sod., 2006; IPCC 2007). Po dosedanjih ocenah bi bili na območju Slovenije med najbolj prizadetimi gozdnimi ekosistemi predvsem prevladujoči bukovi gozdovi (Kutnar, Kobler, 2007; Ogris in sod., 2008; Kutnar in sod., 2009). Na podlagi obstoječih scenarijev podnebnih sprememb in ob uporabi novih metodoloških pristopov smo v tej raziskavi simulirali razporeditev bukovih vegetacijskih tipov v Sloveniji v prihodnosti. metode bukovi vegetacijski tipi Ob uporabi drugačnega metodološkega pristopa kot v predhodnih raziskavah (Kutnar, Kobler, 2007; Kutnar in sod., 2009) obravnavamo tri površinsko prevladujoče bukove vegetacijske tipe v Sloveniji (številčne oznake vegetacijskih tipov in površine so povzete po Kutnar in sod., 2009): 1 - acidofilna bukovja (14 % celotne gozdne površine), 3 - podgorska bukovja (13 %); 6 - (visoko)gorska bukovja v (pred)dinarskem območju (11 %). Med (visoko) gorskimi bukovji v (pred)dinarskem območju poleg prevladujočih dinarskih jelovo-bukovih gozdov razmeroma velik delež predstavljajo tudi preddinarski visokogorski bukovi gozdovi (Cardamini savensi-Fagetum), ki so bili opisani tako na dolomitih in apnencih v preddinarskem območju kot tudi na silikatnih kamninah na Pohorju (Košir in sod., 1974, 2003). SCENARIJI PODNEBNIH SPREMEMB IN MODELIRANJE Po podatkih Svetovne meteorološke organizacije je bilo desetletje 1998-2007 najtoplejše, odkar imamo meritve temperature na zemeljskem površju (povzeto po ARSO, 2008). Trend segrevanja ozračja v zadnjih desetletjih izrazito narašča (CRU, 2008). Za simulacije sprememb bukovih gozdov smo uporabili obstoječe napovedi podnebnih sprememb (Bergant, 2003, 2007), ki temeljijo na različnih modelih splošne cirkulacije zraka in so podane v obliki intervalnih vrednosti za posamezno podnebno spremenljivko. Iz podanih intervalnih napovedi temperatur, padavin in evapotranspi-racije smo oblikovali tri scenarije: srednji scenarij (srednja temperatura T, srednje padavine R, srednja evapotran-spiracija E), pesimistični scenarij (maks. T, min. R, maks. E) in optimistični scenarij (min. T, maks. R, min. E) (Kutnar in sod., 2009). Simulacije prihodnje porazdelitve bukovih vegetacijskih tipov temeljijo na (1) empiričnem modelu, ki za vsak z gozdom pokrit kilometrski kvadrant v Sloveniji napoveduje prisotnost posameznega vegetacijskega tipa in na (2) scenarijih možnih podnebnih sprememb v prihodnosti. Uporabili smo empirični model (Ferrier, Guisan, 2006; Guisan in sod., 2002; Steinmann in sod., 2009), ki izraža leta 2000 veljavno prostorsko razporeditev vegetacijskih tipov pri tedaj veljavnih vrednostih ekoloških parametrov, ne upošteva pa drugega splošnega vèdenja o združbah in tudi ne sekundarnih učinkov podnebnih sprememb. Ciljna spremenljivka v modelu so bukovi vegetacijski tipi, ki združujejo podobne potencialne gozdne združbe (Košir in sod., 1974, 2003; Zorn, 1975). Predmet modeliranja in simulacij je prostor znotraj gozdnega roba (po stanju leta 2000). Uporabili smo dve skupini pojasnjevalnih spremenljivk (podnebne in pomožne), s katerimi model pojasnjuje vrednosti ciljne spremenljivke. Podnebne spremenljivke prikazujejo mesečna in letna povprečja temperatur, padavin in evapotranspiracije za 30-letno obdobje med 1971 in 2000 (ARSO, 2005, 2006a, 2006b). Ločljivost vseh podnebnih kart je 1 km x 1 km. Pomožne spremenljivke so: nadmorska višina digitalnega modela reliefa DMR-lo- čljivosti 100 m x 100 m (GURS, 2006), iz DMR izpeljano karto naklonov in ekspozicij ter FAO-pedološki razred tal, tudi ločljivosti 100 m x 100 m (CPVO, 1999). Empirični model v obliki ansambla regresijskih dreves random forest (Breiman, 2001) je bil zgrajen iz učnih podatkov z metodo Top-Down Induction of Decision Trees (TDIDT) z orodjem CLUS (Kocev, 2011; Kocev in sod., 2007; Struyf in Džeroski, 2006; Blockeel in Struyf 2002). Algoritem TDIDT se začne z izbiro testa za korensko vozlišče (angl. root node). Glede na izid testa se učna množica razdeli na podmnožice. V primeru binarnih dreves se razdeli v dve podmnožici: ena vsebuje zapise, za katere je test uspel, druga pa zapise, za katere test ni uspel. Ta postopek se med konstrukcijo drevesa rekurzivno ponavlja. Deljenje se ustavi, ko je zadovoljen ustavitveni kriterij (na primer število zapisov v podmnožicah pade pod določen prag; dolžina poti od korena do tekoče podmnožice preseže nek prag in podobno). Točnost modela smo ocenili z 10-kratnim prečnim preverjanjem veljavnosti (cross-validation). Pearsonov korelacijski koeficient modela znaša 0,80, 0,78 in 0,89 po vrsti za vegetacijski tip 1, 3 in 6. Koren relativne kvadratne napake (RMSE), izražen v procentnih deležih vegetacijskega tipa, znaša 21 %, 20 % in 12 % po vrsti za vegetacijski tip 1, 3 in 6. Napovedi prihodnjega stanja smo po modelu izračunali z upoštevanjem treh podnebnih scenarijev. Simulacije prihodnjega stanja smo primerjali z modelnim današnjim stanjem (izračunanim z modelom iz danes veljavnih podnebnih vrednosti), ne z dejanskim. Tako razlika med modelnim današnjim in prihodnjim stanjem ne vključuje napak modela. rezultati Na sliki 1 so prikazane razporeditve danes prevladujočih bukovih vegetacijskih tipov v modelnem stanju in njihove simulirane razporeditve v letu 2070 na osnovi empiričnega modela ob uporabi treh različnih scenarijev (optimistični, srednji, pesimistični scenarij). Iz legende je razvidno, da bolj ko je posamezni kvadrant (območje) obarvano oranžno ali rdeče, bolj je določeni vegetacijski tip prevladujoč v posameznem kvadratnem kilometru (nad 80 % zastopanost). Na območjih, kjer se pojavljajo intenzivno modri odtenki, je manjši delež določenega vegetacijskega tipa (najbolj temno modra barva pomeni, da se vegetacijski tip v kilometrskem kvadrantu pojavlja na manj kot 10 % površine). Acidofilna bukovja so v modelnem stanju z največjim deležem zastopana predvsem v osrednjem in vzhodnem delu Slovenije. Večinoma se pojavljajo v predalpskem, preddinarskem in subpanonskem območju (Wra-ber, 1969). Zasledimo pa jih tudi v nekoliko višjih legah v alpskem območju (vzhodne Karavanke in Pohorje) in na Slika 1. Napoved spremembe razporeditve bukovih vegetacijskih tipov v letu 2070 po različnih scenarijih nekaterih predelih v submediteranskem območju (slika 1). Po napovedih modela bi se delež acidofilnih bukovij povsod zmanjšal. Celo po optimističnem scenariju bi bil njihov delež v vseh kilometrskih kvadrantih pod 60 %. Še posebej izrazito bi se zmanjšal delež acidofilnega bukovja v predalpskem in predinarskem območju, kjer se v nekoliko nižjih nadmorskih višinah pojavlja predvsem združba bukve z rebrenjačo (Blechno-Fagetum). Nekoliko večji površinski delež acidofilnega bukovja pa bi se po napovedih modela lahko obdržal na Pohorju in Karavankah. Podgorska bukovja so danes najpogosteje prisotna v preddinarskem, subpanonskem in predalpskem območju. S povečanjem temperatur, ki ga predvidevajo vsi trije scenariji, se bo delež podgorskih bukovij na celotnem območju verjetno zmanjšal (povsod pod 40 %, večinoma pa celo pod 20 % zastopanosti). Podgorska bukovja bi po napovedi modela verjetno izgubila največji delež površine prav v današnjem osrednjem delu njihovega areala (pred- dinarsko območje). Model napoveduje izrazito zmanjšanje tudi v subpanonskem območju. Nekoliko večji delež gozdov, podobnih današnjim podgorskim bukovjem, lahko pričakujemo tudi na nekaterih območjih današnjih acidofilnih bukovij (npr. vznožje Pohorja). Gorska in visokogorska bukovja v dinarsko-preddinarskem območju (vegetacijski tip 6) se poleg dinarskega območja pojavljajo tudi na Pohorju, manjše otoke pa najdemo v preddinarskem območju. Napovedi deležev in razporeditve tega vegetacijskega tipa po optimističnem scenariju se precej razlikuje od napovedi po pesimističnem scenariju. Čeprav lahko tudi po optimističnem scenariju (naraščanje temperature ob hkratnemu povečanju količine padavin) pričakujemo močno zmanjšanje njegovega deleža na celotnem sedanjem arealu, pa bi se po tej napovedi lahko obdržal na večini dinarskega območja. Z nekoliko večjim površinskim deležem bi se lahko obdržal predvsem v višjih legah notranjskega in goteniškega Snežnika. Podobni gozdovi, ki smo jih uvrstili v ta vegetacijski tip, bi se po teh napovedih lahko pojavljali tudi na Pohorju in na drugih alpskih planotah. Ob uresničitvi pesimističnega scenarija (naraščanje temperature ob hkratnem zmanjšanju količine padavin) pa lahko podobne gozdove pričakujemo z razmeroma majhno zastopanostjo v kvadrantih (npr. max. 30 %-40 %) le še v posameznih v predelih Dinaridov in Alp. Na veliki večini sedanjega areala tega tipa pa lahko pričakujemo drugačno vegetacijo z drugimi dominantnimi drevesnimi vrstami. razprava in zaključki V nasprotju z ugotovitvami, da se delež bukve v naših gozdovih v zadnjih desetletjih povečuje (Ficko in sod., 2008; Poljanec in sod., 2010), je simulacija potencialnih vplivov podnebnih sprememb na prevladujoče bukove gozdove z uporabo novega metodološkega pristopa nakazala možnost zmanjšanja njihovega deleža. Simulacije nakazujejo podobne trende kot predhodne napovedi za območje Slovenije (Kutnar, Kobler 2007; Kutnar in sod., 2009; Kobler, Kutnar, 2010), kot tudi za srednjeevropski prostor (npr. Brzeziecki in sod., 1993, 1995; Fotelli in sod., 2002; Geßler in sod., 2007). Tudi nekoliko drugače zasnovan model je napovedal upadanje prevladujočih bukovih gozdov kot predhodna raziskava (Kutnar in sod., 2009), ki je do leta 2070 napovedala zmanjšanje njihove površine na manj kot polovico sedanje. Raziskava je potrdila tudi negativne napovedi dosedanjih raziskav, da bi lahko bili dinarski jelovo-buko-vi gozdovi med najbolj ogroženimi (Kutnar, Kobler, 2007; Kutnar in sod., 2009). Potencialno zmanjševanje njihovega deleža bi lahko pomenilo veliko izgubo v gospodarskem in ekološko-naravovarstvenem pogledu. Naše napovedi vpliva podnebnih sprememb na bukove gozdove temeljijo na poenostavljenih predpostavkah in so zato uporabne predvsem za zožitev negotovosti pri odločanju o prihodnjem gospodarjenju z njimi. V modelih namreč ni bilo mogoče upoštevati številnih dejavnikov (npr. ekološke niše vrst in združb, širjenje novih bolezni in škodljivcev, gozdni požari, drugi antropogeni vplivi na rabo prostora), ki bi lahko odločilno vplivali na njihovo pojavljanje v prihodnosti. ZAHVALA Prispevek je nastal v okviru projekta V4-0494, ki ga je financiralo Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano ter Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS ter raziskovalnega programa P4-0107. Zahvaljujemo se recenzentu dr. Nikici Ogris za vsebinsko in tehnično izboljšanje prispevka. literatura 1. ARSO - Agencija RS za okolje (2005) Podnebne karte povprečnih mesečnih in letnih temperatur 1971-2000 2. ARSO - Agencija RS za okolje (2006a) Podnebne karte povprečnih mesečnih in letnih padavin 1971-2000 3. ARSO - Agencija RS za okolje (2006b) Podnebne karte povprečnih mesečnih in letnih evapotranspiracij 1971-2000 4. ARSO - Agencija RS za okolje (2008) Svetovne podnebne razmere v letu 2007 (povzeto po Svetovni meteorološki organizaciji, pripravili Cegnar T, Zupančič M), http://www.arso.gov.si/podneb-ne%20spremembe/podatki%20o%20spreminjanju%20podnebja/ Svetovne%20podnebne%20razmere%20v%20letu%202007.pdf 5. Askeev O.V., Tischin D., Sparks T.H., Askeev I.V. (2005) The effect of climate on the phenology, acorn crop and radial increment of pedunculate oak (Quercusrobur) in the middle Volga region, Ta-tarstan, Russia. Int. J. Biometeorol. 49: 262-266 6. Bergant K. (2003) Projekcije simulacij globalne klime na lokalni nivo in njihova uporaba v agrometeorologiji. Doktorska disertacija, Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani 7. Bergant K. (2007) Projekcije podnebnih sprememb za Slovenijo. V: Jurc M (ur.) Podnebne spremembe - Vpliv na gozd in gozdarstvo. Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive vire, Ljubljana, Strokovna in znanstvena dela, 130: 67-86 8. Blockeel H., Struyf J. (2002) Efficient algorithms for decision tree cross-validation. Journal of Machine Learning Research, 3, 621-650 9. Breiman L. (2001) Random forests. Machine Learning 45 (1), 5-32 10. Brzeziecki B., Kienast F., Wildi O. (1993) A simulated map of the potential natural forest vegetation in Switzerland. Journal of Vegetation Science, 4: 499-508 11. Brzeziecki B., Kienast F., Wildi O. (1995) Modelling potential impacts of climate change on the spatial distribution of zonal forest communities in Switzerland. Journal of Vegetation Science, 6: 257-268 12. CpVO - Center za pedologijo in varstvo okolja (1999) Digitalna pedološka karta Slovenije 1:25000 13. CRu - Climatic Research unit (2008) School of Environmental Sciences, Faculty of Science, University of East Anglia, Norwich, UK, http://www.cru.uea.ac.uk 14. Ferrier S., Guisan A. (2006) Spatial modelling of biodiversity at the community level. Journal of Applied Ecology, 43, 3: 393-404 15. Ficko A., Klopčič M., Matijašić D., poljanec A., Bončina A. (2008) Razširjenost bukve in strukturne značilnosti bukovih sestojev v Sloveniji. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 87: 45-60 16. Fotelli N.M., Rennenberg H., Geßler A. (2002) Effects of drought on the competitive interference of an early successional species (Rubus fruticosus) on Fagus sylvatica L. seedlings: 15N uptake and partitioning, responses of amino acids and other N compounds. Plant Biology, 4: 311-320 17. Freeman M., Morén A.S., Strömgren M., Linder S. (2005) Climate change impacts on forests in Europe: biological impact mechanisms. In. Kellomäki, S, Leinonen, S. (ur.), Management of European Forest under Changing Climatic Conditions, University of Joensuu Research Notes 163: 46-115 18. Geßler A., Keitel C., Kreuzwieser J., Matyssek R., Seiler W., Rennenberg H. (2007) Potential risks for European beech (Fagus sylvatica L.) in a changing climate. Trees, 21: 1-11 19. Guisan A., Edwards T.C., Hastie T. (2002) Generalized linear and generalized additive models in studies of species distributions: setting the scene. Ecological Modelling, 157: 89-100 20. GuRS - Geodetska uprava RS (2006) Digitalni model reliefa DMR100 21. ipCC (2001) Climate Change 2001: impacts, adaptation and vul- 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. nerability. V: Mccarthy JJ, Canziani OF, Leary NA, Dokken DJ, White KS (ur.), Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Cambridge University Press, Cambridge, UK IPCC (2007) Climate Change 2007: impacts, adaptation and vulnerability. V: Parry ML, Canziani OF, Palutikof JP, Van Der Linden PJ, Hanson CE (ur.), Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK Kellomäki S., Leinonen S. (ur.) (2005) Management of European forests under changing climatic conditions. Final Report of the Project Silvistrat. University of Joensuu, Research Notes, 163, Joen-suu, Finland Kobler A., Kutnar L. (2010) Potential forest change in Slovenia due to climate warming. IUFRO 3.08 Small-Scale Forestry Conference Proceedings, Bled, 6 - 12 junij 2010 Koca D., Smith S., Sykes M.T. (2006) Modelling regional climate change effects on potential natural ecosystems in Sweden. Climatic Change, 78: 381-406 Kocev D. (2011) Ensembles for predicting structured outputs. Doktorska dizertacija, Jožef Stefan International Postgraduate School, Ljubljana, Slovenija. Kocev D., Vens C., Struyf J., Dzeroski S. (2007) Ensembles of multi-objective decision trees. V: ECML '07: Proceedings of the 18th European Conference on Machine Learning, LNCS 4701, 624631. Springer, Berlin-Heidelberg. Košir Ž., Zorn-Pogorelc M., Kalan J., Marinček L., Smole I., čampa L., Šolar M., Anko B., Accetto M., Robič D., Toman V., Žgajnar L., Torelli N. (1974) Gozdnovegetacijska karta Slovenije, M 1:100.000. Biro za gozdarsko načrtovanje, Gozdarski inštitut Slovenije, Ljubljana Košir Ž., Zorn-Pogorelc M., Kalan J., Marinček L., Smole I., čampa L., Šolar M., Anko B., Accetto M., Robič D., Toman V., Žgajnar L., Torelli N., Tavčar I., Kutnar L., Kralj A. (2003) Gozdnovegetacijska karta Slovenije, digitalna verzija. Biro za gozdarsko načrtovanje, Gozdarski inštitut Slovenije, Ljubljana Kutnar L., Kobler A. (2007) Potencialni vpliv podnebnih sprememb na gozdno vegetacijo v Sloveniji (Potential impact of climate changes on forest vegetation in Slovenia). V: Jurc M (ur.) Podnebne spremembe : vpliv na gozd in gozdarstvo : Ljubljana: Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Studia forestalia Slovenica, 130: 289-304 Kutnar L., Kobler A., Bergant K. (2009) Vpliv podnebnih sprememb na pričakovano prostorsko prerazporeditev tipov gozdne vegetacije. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 89: 33-42 Lexer M.J., Hönninger K., Scheifinger H., Matulla Ch., Groll N., Kromp-Kolb H., Schadauer K., Starlinger F., Englisch M. (2002) The sensitivity of Austrian forests to scenarios of climatic change: a large-scale risk assessment based on a modified gap model and forest inventory data. Forest Ecology and Management, 162: 53-72 Maracchi G., Sirotenko O., Bindi M. (2005) Impacts of present and future climate variability on agriculture and forestry in the temperate regions: Europe. Climatic Change, 70: 117-135 Ogris N., Jurc M., Jurc D. (2008) Varstvo bukovih gozdov - danes in jutri. V: Bončina A (ur.) Bukovi gozdovi-ekologija in gospodarjenje: zbornik razširjenih povzetkov predavanj. Ljubljana: Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire: 36-39 Poljanec A., Ficko A., Bončina A. (2010) Spatiotemporal dynamic of European beech (Fagus sylvatica L.) in Slovenia, 1970-2005. Forest Ecology and Management, 259: 2183-2190 Shaver G.R., Canadell J, Chapin F.S., Gurevitch J., Harte J., Henry G., Ineson P., Jonasson S., Mellilo J., Pitelka L., Rustad L. (2000) Global warming and terrestrial ecosystems: a conceptual framework for analysis. Bioscience, 50: 871-882 37. Steinmann K., Linder H.P., Zimmermann N.E.(2009) Modelling plant species richness using functional groups. Ecological Modelling, 220: 962-967 38. Struyf J., Džeroski S. (2006) Constraint based induction of multi-objective regression trees. V: Proc. of the 4th International Workshop on Knowledge Discovery in Inductive Databases KDID, LNCS 3933, 222-233. Springer. 39. Wraber M. (1969) Pflanzengeographische Stellung und Gliederung Sloweniens. Vegetatio, The Hague, 17: 176-199 40. Zorn M. (1975) Gozdnovegetacijska karta Slovenije. Opis gozdnih združb. Biro za gozdarsko načrtovanje, Ljubljana, 150 Andrej FICKO**, Matija KLOPČIČ**, Aleš POLJANEC* Tina SIMONČIČ**, Andrej BONČINA* udk 630*22 KLJUČNI IZSLEDKI PROSTORSKE ČASOVNE DINAMIKE JELKE BUKVE V SLOVENIJI Spatiotemporal dynamics of silver fir and European beech in Slovenia: a synthesis Izvleček: Predstavljamo ključne izsledke raziskav časovne in prostorske dinamike jelke in bukve v Sloveniji v obdobju 1970 -2005 (2008) in ključne izsledke analize dinamike jelovo-bukovih gozdov v preteklem stoletju. Po letu 1970 smo bili v Sloveniji priča znatnemu širjenju bukve in povečevanju njenega obilja v sestojih. Nasprotno, več indikatorjev kaže na nazadovanje jelke v Sloveniji, kije bilo izrazitejše v jelovo-bukovih gozdovih. V nekaterih območjih izven dinarskih jelovo-bukovih gozdov se kažejo za jelko ugodni razvojni trendi. Dinamika jelovo-bukovih gozdov v preteklem stoletju je bila odvisna predvsem od preteklega gospodarjenja, naravnih motenj in rastiščnih razmer. V prihodnjih desetletjih pričakujemo nadaljnje povečevanje deleža bukve v gozdovih Slovenije in uspešnejšo vrast in postopno povečevanje obilja jelke med tanjšim drevjem v predalpskih jelovo-bukovih gozdovih in v jelovjih na nekarbonatu. Ključne besede: razvoj gozdov, jelka, bukev, razširjenost vrst, propadanje jelke, jelovo-bukovi gozdovi, drevesna sestava, debelinska struktura Abstract: We analysed changes in the distribution of beech and silver fir in Slovenia in the period 1970-2005 (2008) and long-term dynamics of silver fir-beech forests in selected forest management units. Since 1970, beech has expanded its area by more than 1200 ha per year on average. On contrary, most selected indicators confirmed the hypothesis of fir decline in the period 1970-2008, which was more evident in silver fir-beech forests. However, the opposite trends are remarkable outside silver fir-beech forests. The spatiotemporal dynamics of fir in the last century was particularly underpinned by past forest management, natural disturbances, and site conditions. The future of silver fir is much more uncertain in the Dinaric fir-beech forests than in the fir-beech forests in the Alps or fir forests on non-carbonate bedrock. In the next decades, we expect an increase of the proportion of beech in Slovenia and the excessive recruitment of beech, and slightly increasing of the proportion of silver fir in small-diameter trees in pre-alpine silver fir-beech forests and in silver fir forests on non-carbonate bedrock. Key words: stand development, silver fir, beech, species distribution, fir decline, silver fir-beech forests, tree species composition, dbh structure Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Večna pot 83, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: andrej.boncina@bf.uni-lj.si ' Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Večna pot 83, SI-1000 Ljubljana Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Večna pot 83, SI-1000 Ljubljana in Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana 1. uvod Spremembe so stalnica procesov v gozdnih ekosistemih, njihovo proučevanje na velikoprostorski ravni pa je pogostokrat oteženo ali celo nemogoče zaradi počasnosti sprememb in pomanjkanja ustreznih podatkov daljših časovnih obdobij. Gozdni ekosistemi z bukvijo (Fagus sylvatica L.) so v Sloveniji tako v okoljskem, gospodarskem kot socialnem pomenu med najpomembnejšimi, saj predstavljajo okrog 70 % površine vseh slovenskih gozdov. Tudi jelka je imela posebno mesto v slovenskem gozdarstvu, v zadnjih desetletjih predvsem zaradi propadanja in aktualne gozdnogojitvene problematike. Jelka in bukev tudi v raziskovalnem in gospodarskem smislu predstavljata stalnici slovenskega gozdarstva, saj je najdaljša tradicija načrtnega gospodarjenja z gozdovi prav na območjih, ki jih po naravi v znatnem obsegu poraščata ti dve vrsti. Intenzivno izkoriščanje jelovo-bukovih gozdov v Sloveniji se je večinoma začelo v 19. stoletju, ko se je v Sloveniji začelo načrtno gospodarjenje z gozdovi. Iz tega obdobja so ohranjeni nekateri gozdnogospodarski načrti s podrobnimi podatki o takratnem stanju gozdov, ki so lahko dragoceni vir za rekonstrukcijo dolgoročnega razvoja gozdov. Z razvojem gozdarske miselnosti in gozdarskega načrtovanja so se spreminjali načini zajema podatkov, prostorske enote za spremljanje razvoja gozdov ter načini hranjenja podatkov, kar otežuje znanstveno proučevanje procesov sprememb. Veliko pomembnih informacij o preteklem razvoju gozdov in gospodarjenju je ostalo brez enotne vsebinske in prostorske podlage. Šele v enoten informacijski sistem zbrani in z uporabo sodobnih orodij analizirani podatki iz različnih ureditvenih obdobij (Poljanec, 2008; Klopčič in sod., 2010a; Poljanec in sod., 2010; Ficko in sod., 2011; Klopčič, Bončina, 2011) so omogočili vpogled v dolgoročne razvojne spremembe slovenskih gozdov, ki predstavljajo izhodišče za načrtovanje prihodnjega razvoja gozdov. 2. METODE Prispevek podaja pregled ključnih izsledkov novejših raziskav s področja časovne in prostorske dinamike jelke in bukve v Sloveniji in ključnih izsledkov analize dinamike jelovo-bukovih gozdov v preteklem stoletju, ki so bile opravljene v Skupini za urejanje gozdov in biometrijo na Oddelku za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire Biotehniške fakultete v Ljubljani. Raziskave časovne in prostorske dinamike jelke in bukve temeljijo predvsem na informacijskem sistemu Silva-SI (Poljanec, 2008), ki ga gradi več prostorskih zbirk podatkov za različna obdobja in različne prostorske ravni in vključuje podatke o stanju gozdov in izbranih vplivnih dejavnikih na ravni oddelkov. Podrobnejši opis vseh metod je predstavljen v Poljanec in sod. (2010), Klopčič in sod. (2010a) ter Ficko in sod. (2011). 3. prostorska in časovna dinamika bukve v sloveniji po letu 1970 Na podlagi podatkov prostorskega informacijskega sistema Silva-Si (Poljanec, 2008) smo za večji del slovenskega gozdnega prostora (22.220 oddelkov s skupno površino 7446 km2) in z uporabo evropske klasifikacije gozdnih tipov (EEA, 2006) analizirali spreminjanje razširjenosti bukve ter njenega obilja v obdobju 1970-2005 glede na vpliv izbranih okoljskih, sestojnih in gospodarskih spremenljivk (Poljanec in sod., 2010). Vpliv dejavnikov na širjenje bukve v obdobju 1970-2005 smo preverjali z binarno logistično Slika 1. Širjenje bukve v Sloveniji v obdobj u 1970—2005 (po Poljanec in sod., 2010) regresijo (Hosmer, Lemeshow, 2000), spremembe v obilju pa smo proučevali po evropskih gozdnih tipih in razlike analizirali z Welchevim testom (Welch, 1947). V proučevanem obdobju smo bili priča znatnemu širjenju bukve v Sloveniji (slika 1). Površina gozdov z bukvijo se je od sedemdesetih let dalje v povprečju povečevala za 0,24 % letno. Širjenje bukve najbolje pojasnjujejo okoljske in sestojne spremenljivke; širjenje bukve je bilo intenzivnejše na rastiščih, kjer je bukev v potencialni vegetaciji ko-dominantna ali dominantna drevesna vrsta, na nižjih nadmorskih višinah in strmejših terenih ter v bližini obstoječih bukovih sestojev. Pogosteje se je širila v sestoje, ki so imeli leta 1970 večji delež jelke in manjši delež smreke. Jakost povprečnega načrtovanega poseka ni značilno vplivala na prostorsko dinamiko bukve. Analiza razvoja gozdnih sestojev v obdobju 1970-2005 kaže, da se je lesna zaloga bukve podvojila, njen delež v skupni lesni zalogi pa se je povečal iz 31 % na 34 %. Spremembe deleža bukve v lesni zalogi gozdnih sestojev so bile med gozdnimi tipi značilno različne. Delež bukve se je v obdobju 1970-2005 najbolj povečal na njenih optimalnih rastiščih (evropska gozdna kategorija bukovi gozdovi) EEA (2006), znatno se je povečal tudi v acidofil-nih hrastovjih, zmanjšal pa se je v termofilnih listopadnih gozdovih in v alpskih iglastih gozdovih. Rezultati časovne in prostorske dinamike bukve v obdobju 1970-2005 kažejo, da se je bukev najintenzivneje širila in povečevala obilje na svojih naravnih rastiščih, posebno na območjih, kjer sta bili razširjenost in obilje bukve zmanjšani zaradi različnih človekovih vplivov (steljarjenje, izsekovanje). Kot ključni omejujoči dejavnik širjenja bukve v obdobju 1970-2005 so se pokazale za bukev neprimerne ekološke razmere in možnosti širjenja semena. 4. PROSTORSKA IN ČASOVNA DINAMIKA JELKE V SLOVENIJI PO LETU 1970 S pomočjo sistema Silva-SI smo analizirali tudi časovno in prostorsko dinamiko jelke v Sloveniji v obdobju 19702008 (Ficko in sod., 2011). Proučevali smo spremembe v razširjenosti in obilju ter spremembe debelinske strukture lesne zaloge. Analizirali smo pomlajevanje jelke in stopnjo njene vrasti nad meritveni prag. Za analizo sprememb njene razširjenosti smo uporabili umetne nevronske mreže, ki z učenjem iz podatkov same ugotovijo pravilo, ki povezuje izhodne podatke (spremembe v pojavljanju jelke) z vhodnimi (okoljske, sestojne in gozdnogospodarske spremenljivke) (Lek in sod., 1996). Veliko število podatkov sicer grobe prostorske resolucije nam je omogočilo uspešno učenje mrež in ustrezno preverjanje pojasnjevalnega modela na veliki površini. Z uporabo devetih vhodnih spremenljivk (povprečna letna temperatura, povprečne letne padavine, povprečna jakost poseka, bližina jelovih sestojev, gozdni tip, ekspozicija, tip tal, delež jelke v naravni drevesni sestavi, matična podlaga) smo v povprečju z 79,5 % zanesljivostjo uspeli pojasniti procese izginjanja jelke, zanesljivost pojasnjevalnega modela širjenja jelke pa je znašala v povprečju 85 %. Rezultati raziskave kažejo na pomembno različno stanje in razvojne značilnosti jelke na štirih obravnavanih rastiščih, kjer jelka naravno uspeva. Tako izginjanje jelke kot njeno pojavljanje namreč najbolje opredeljuje rastiščni tip, ki je kombinacija posrednih vplivov preteklega gospodarjenja in rastiščnih razmer. Prostorsko dinamiko jelke lahko pojasnimo tudi z razlikami v naravni potencialni drevesni vegetaciji in deležu jelke v njej, s povprečnimi letnimi padavinami in povprečnimi letnimi temperaturami. Proces izginjanja jelke je bil najizrazitejši v dinarskih jelovo-bukovih gozdovih, kjer so jelko v preteklosti najbolj pospeševali; neposredno - predvsem z odstranjevanjem bukve ter saditvijo ali setvijo jelke, ali posredno - s prebiralnim gojitvenim sistemom, ki so ga izvajali na pretežnem delu dinarskih jelovo-bukovih gozdov vse od začetka načrtnega gospodarjenja z gozdovi (konec 19. in začetek 20. stoletja). K obilnemu pomlajevanju jelke sredi 19. stoletja, vraščanju jelke konec 19. stoletja in njeni prevladi v lesni zalogi sestojev v 20. stoletju je znatno prispevala tudi manjša gostota populacije jelenjadi, ki je bila nekaj desetletij v drugi polovici 19. stoletja tudi povsem iztrebljena (Klopčič in sod., 2010a). Regresija jelke je bila izrazitejša tudi na rastiščih, kjer je delež jelke v potencialni drevesni sestavi majhen ali pa jelke ni ter na sušnejših in toplejših rastiščih. Nasprotno, progresija jelke je bila izrazitejša v nekarbonatnih jelovjih, na rastiščih, kjer je jelka po naravi močneje zastopana in na območjih, ki so bila v poprečju bolj namočena in hladnejša. Na nekaterih manjših območjih (Bohor) smo izvedli podrobnejšo analizo razvoja sestojev (Simončič, Bončina, 2010). Iz ohranjenih gozdnogospodarskih načrtov za gozdnogospodarsko enoto Bohor (ZGS, 1958-2008) smo pridobili podatke o spremembah drevesne sestave in debelinske strukture, načinu gospodarjenja (gozdnogoji-tveni sistemi, ciljne lesne zaloge, načrtovani in izvedeni posek) in drugih dejavnikih, na primer divjadi in boleznih, ki bi lahko vplivali na dinamiko jelke v gozdnih sestojih. Na osrednjem delu enote v gorskih bukovih gozdovih in acidofilnih bukovih gozdovih smo podrobneje analizirali pomlajevanje jelke (Simončič, 2008). Spreminjanje debelinske strukture gozdnih sestojev na Bohorju v obdobju 1957-2007 kaže na staranje, kar ne velja za jelko. V obdobju 1967-1987 se je zmanjšala količina debelih jelk s prsnim premerom nad 50 cm. Količina tanjših jelk se sicer ni pomembno spreminjala, a jelka je Preglednica 1. Spremembe v razširjenosti jelke v Sloveniji 1970-2008 po podatkih prostorskega informacijskega sistema Silva-Si (prirejeno po Ficko in sod., 2011) Rastiščni tip Predalpski jelovo-bukovi gozdovi Dinarski jelovo-bukovi gozdovi Jelovja s praprotmi in jelovja na ne-karbonatnih kamninah Druga rastišča Slovenija Območje razširjenosti jelke 1970 (ha) 38.042 84.704 26.491 191.098 340.334 Območje razširjenosti jelke 2008 (ha) 39.152 85.234 29.631 191.428 345.445 Število oddelkov s prisotno jelko 1970 925 2188 898 5502 9513 Število oddelkov s prisotno jelko 2008 945 2188 1121 5275 9529 Delež jelke v lesni zalogi sestojev 1970 18,6 53,0 41,5 6,6 17,4 Delež jelke v lesni zalogi sestojev 2008 8,4 30,5 21,8 2,4 7,8 1970 2008 1970 2008 1970 2008 1970 2008 1970 2008 Delež gozdne površine 1970 in 1-5 % v LZ 11,8 31,2 3,2 6,5 4,1 8,7 11,9 20,4 10,4 18,9 2008 glede na obilje jelke v lesni zalogi (LZ) (%) 6-25 % v LZ 47,2 48,5 12,3 29,4 11,6 4,.3 14,9 11,3 16,4 17,0 >25 % v LZ 24,6 6,4 80,9 61,0 66,8 43,2 6,4 1,3 18,9 10,5 uspešno vraščala v najnižje debelinske stopnje. Od 1998 do 2007 se je število jelk s prsnim premerom med 10 in 30 cm povečalo za 6,2 dreves/ha, njihov delež v lesni zalogi jelke pa za 8 %. V zadnjih desetih letih sta se število tankih jelk in njihov delež v skupnem številu jelke znatno povečala, visok je tudi delež jelke v skupnem pomladku (25,2 %). Mortaliteta jelovega pomladka je majhna, jelka uspešno prerašča v višje višinske razrede. Na uspešen razvoj jelke v gozdovih Bohorja je verjetno vplivalo več dejavnikov; izpostavimo lahko način gospodarjenja (malopovršinsko obnavljanje, prebiranje, pomlajevanje pod zastorom) in nizke gostote populacij rastlinojede parkljaste divjadi, predvsem jelenjadi. Tudi specifične rastiščne razmere (npr. mešan substrat) na Bohorju bi lahko bile eden od pomembnih vzrokov za uspešno pomlajevanje in vraščanje jelke v teh gozdovih. V Sloveniji je padec obilja jelke znaten; ocene prve povojne inventarizacije gozdov (Bončina, 2007) so kazale na nekaj manj kot 20 % delež jelke, v sedemdesetih letih je znašal njen delež okrog 17 %, podatki za leto 2009 kažejo na 7,4 % delež v lesni zalogi. Znatno se je zmanjšala povr- šina sestojev s prevladujočo jelko (preglednica 1). Raziskava Ficka in sodelavcev (2011) kaže, da lahko intenzivnejše zmanjševanje obilja jelke v obdobju 1970-2008 pojasnimo z okoljskimi vplivi (višje povprečne temperature zraka, večja izoliranost posameznih sestojev z jelko), z rastiščni-mi dejavniki (na karbonatni matični podlagi je regresija izrazitejša kot na nekarbonatni) in z gozdnogospodarskimi dejavniki (velike lesne zaloge jelke). Lesna zaloga jelke se je najbolj zmanjšala v dinarskih jelovo-bukovih gozdovih (-19,7 m3/ha), nekoliko manj v ostalih gozdnih tipih. Delež debelih jelk se je od leta 1990 do 2008 povečal s 24 % na 39 %. Najbolj opazne spremembe v debelinski strukturi so ugotovljene za dinarska jelova bukovja, kjer se je močno zmanjšala lesna zaloga tankih jelk (za 9,5 m3/ha) in najbolj povečala zaloga debelih jelk (za 16,2 m3/ha). Jelka se najobilneje pomlajuje v jelovjih na nekarbonatih, kjer je njen delež v pomladku 5-6 krat večji kot v Dinaridih ali v predalpskih jelovih bukovjih, vendar je delež jelke v pomladku povsod še vedno nesorazmeren deležu v lesni zalogi. Prav tako je slaba tudi vrast, saj v povprečju znaša le 4,8 jelk/ha/10 let. V raziskavi debelinskega prira-ščanja jelke (N = 42.265 jelk) Klopčič in sod. (2010b) ugo- A Jelovica Trnovo Leskova dolina Q 200 B M 60 10-19 20-29 30-39 40-49 >50 Debelinski razredi (cm) . bukev 10-19 20-29 30-39 40-49 >50 Debelinski razredi (cm) 10-19 20-29 30-39 40-49 >50 Debelinski razredi (cm) C 50 50 O N 40 . bukev ■ jelka 1900 Leto Leto slika 2. Debelinska struktura jelovo-bukovih gozdov v izbranih raziskovalnih objektih (A) in izmenjava v dominanci med jelko in bukvijo v Leskovi dolini (B) in na Trnovem (C) (prirejeno po Klopčič, Bončina, 2011 ) 0 0 0 80 0 0 2000 1950 1950 1900 1920 1940 1960 1980 2000 1900 tavljajo majhen povprečni letni debelinski prirastek jelke z veliko variabilnostjo v priraščanju. V našem največjem rastiščnem tipu z jelko, v dinarskih jelovih- bukovjih, je pomlajevanje jelke izrazito slabo, prav tako tudi vrast, saj v povprečju v desetih letih vrastejo le 4 jelke/ha, predvsem zaradi vpliva jelenjadi (Bončina in sod., 2009; Klopčič in sod., 2010a; Ficko in sod., 2011). 5. razvojna dinamika jelovo-bukovih gozdov v zadnjem stoletju V raziskavi dinamike razvoja jelovo-bukovih gozdov v zadnjem stoletju (Klopčič in sod., 2010a; Klopčič, Bončina, 2011) so bili vključeni raziskovalni objekt v Alpah (GGE Jelovica z delom GGE Notranji Bohinj, v nadaljevanju GGE Jelovica; 6784 ha) s prevladujočimi predalpskimi jelovo-bukovimi gozdovi, in dva objekta v dinarskih jelovo-bukovih gozdovih; (GGE Trnovo (3562 ha) v Trnovskem gozdu na severnem obrobju Dinaridov in GGE Leskova dolina (2456 ha) na Snežniškem v osrednjem delu Dinaridov. Dinamiko razvoja gozdov smo proučevali s pomočjo dostopnih arhivskih virov. Izdelali smo GIS zbirko podatkov, v kateri smo preračunali podatke za vsa ureditvena obdobja in jih prikazali na ravni današnjih odsekov (v povprečju 12,7 ha - 20,1 ha). Dinamika razvoja jelovo-bukovih gozdov v Dinaridih se je značilno razlikovala od dinamike v Alpah, prav tako smo ugotovili razvojne razlike znotraj dinarskih jelovo-bukovih gozdov. Med analiziranimi objekti smo ugotovili razlike v debelinski strukturi, lesni zalogi, drevesni sestavi in vrasti dreves prek meritvenega praga. Analiza spreminjanja debelinske strukture jelovo-bukovih gozdov je pokazala dva značilno različna procesa, ki ju lahko opišemo kot (slika 2): »staranje sestojev« v Leskovi dolini in »pomlajevanje sestojev« na Trnovem in Jelovici. V Leskovi dolini se je število drevja zmanjšalo, ugotovili smo opazen premik porazdelitve števila dreves proti debelemu drevju. Nasprotno se je v GGE Trnovo in GGE Jelovica število dreves povečalo, predvsem na račun večanja števila tankega drevja s premerom med 10 in 29 cm. Med glavnimi drevesnimi vrstami je jelka v najslabšem stanju, saj se je njena populacija v Dinaridih razvojno drastično »postarala«, precej »mlajša« pa je njena populacija v predalpskih jelovih-bukovjih. Skladno z dinamiko debelinske strukture gozdnih sestojev se je spreminjala tudi lesna zaloga. Ta se je v opazovanem obdobju v vseh objektih povečevala in dosegla največje vrednosti v zadnjem desetletju. V Leskovi dolini se je povprečna lesna zaloga sestojev povečala za 2,4 krat na današnjih 468 m3/ha, v GGE Trnovo in Jelovica pa se je povečala za 1,6 krat na sedanjih 328 oz. 340 m3/ha. Spremembe drevesne sestave analiziranih gozdov so se med objekti značilno razlikovale; na spremembe je najbolj vplivalo preteklo gospodarjenje z gozdovi. V predalpskih jelovo-bukovih gozdovih je v celotnem proučevanem obdobju močno prevladovala smreka (od 68 % do 75 % lesne zaloge sestojev), delež bukve je bil konstanten, delež jelke pa je upadal. V dinarskih jelovih-bukovjih je opazna izmenjeva dominance jelke in bukve (slika 2). V GGE Trnovo je izmenjava v dominanci potekala hitreje (med letoma 1931 in 1983) kot v GGE Leskova dolina (med letoma 1864 in 2004). Delež jelke v lesni zalogi gozdnih sestojev je po letu 1960 začel upadati (najmočneje v GGE Trnovo), nasprotno pa je začel naraščati delež bukve. Med glavnimi vplivnimi dejavniki dinamike jelovo-buko-vih gozdov velja izpostaviti preteklo rabo gozdov, naravne motnje ter rastiščne razmere. Intenzivna raba gozdov (gozdna paša, glažutarstvo, železarstvo) je še pred začetkom načrtnega gospodarjenja z gozdovi pomembno spremenila strukturo in sestavo takratnih gozdov. V zadnjem stoletju je gospodarjenje z gozdovi z uporabo različnih gozdnogojitvenih sistemov (prebiralni in skupinsko postopni sistem v Leskovi dolini; zastorni in skupinsko postopni sistem na Trnovem; golosečni, zastorni in skupinsko postopni sistem na Jelovici) ter razlikami pri njihovi aplikaciji (npr. različna velikost vrzeli) značilno vplivalo predvsem na spremembe drevesne sestave sestojev, pa tudi njihove strukturne zgradbe. V dinarskih jelovih-bukovjih je glavna naravna motnja visoka stopnja objedenosti pomladka, ki ga veliki rastlinojedi selektivno objedajo, kar dolgoročno vpliva na vrast najbolj prizadetih drevesnih vrst (jelka, gorski javor) v drevesno plast ter posledično na strukturo in sestavo odraslih sestojev. V Alpah se nakazuje velik vpliv abiotskih motenj na dinamiko gozdnih sestojev. Napovedi prihodnjega razvoja gozdnih sestojev so za analizirana območja različne. Analiza vrasti dreves preko meritvenega praga (prsni premer = 10 cm) nakazuje, da bo delež smreke v predalpskih jelovih bukovjih v prihodnosti še vedno velik, pričakujemo povečanje deleža bukve in drugih listavcev ter jelke. V Trnovskem gozdu je pričakovati prevlado bukve in povečanje deleža smreke, predvsem na račun jelke, ki zelo slabo vrašča v drevesno plast. Na Snežniškem pričakujemo prevlado bukve, zaradi znatno večje vrasti smreke preko meritvenega praga od vrasti jelke se bo nekoliko povečal tudi delež smreke. Rezultati opozarjajo na neugoden ohranitveni status jelke v dinarskih ter znatno ugodnejši ohranitveni status v predalpskih jelovih bukovjih. 6. SKLEP Glede na ugotovljeno razvojno dinamiko bukve, njeno uspešno naravno pomlajevanje in glede na sestojne parametre v gozdovih z bukvijo (Ficko in sod., 2008) pričakujemo nadaljnje povečevanje deleža bukve v lesni zalogi gozdnih sestojev, navkljub klimatskim spremembam. Ob dejstvu, da je populacija bukve v Sloveniji razvojno mlajša od populacije smreke in znatno mlajša od populacije jelke, in ob upoštevanju trendov zmanjševanja deleža jelke na praktično njenem celotnem evropskem arealu (Ficko, Bončina, 2006), problemov pri njenem pomlajevanju doma in v tujini (Motta, 1996, Klopčič in sod., 2010a), neugodne debelinske strukture lesne zaloge jelke v Sloveniji (Ficko in sod., 2011) in glede na opisane zakonitosti širjenja bukve in povečevanja njenega deleža v zadnjih desetletjih, se utegnejo največje spremembe v vrstni sestavi zgoditi v dinarskih jelovo-bukovih gozdovih. Seveda pa ne smemo prezreti nasprotnih razvojnih dogajanj v gozdovih z jelko in bukvijo na drugih območjih (npr. Bohor, Jelovica), ki so v slovenskem merilu zaenkrat posebne in tudi zaradi tega vredne bolj poglobljenih dolgoročnih raziskav. 7. VIRI 1. Bončina A. (2007) (Ur.). Inventarizacija gozdov 1946 in 1947. Viri za zgodovino gozda in gozdarstva na Slovenskem, 10. Ljubljana: Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Biotehniška fakulteta, 325. 2. Bončina A., Ficko A., Klopčič M., Matijašič D., Poljanec A. (2009) Gospodarjenje z jelko v Sloveniji. Zbornik gozdarstva in lesarstva 90: 43-56 3. EEA (2006) European forest types, categories and types for sustainable forest management reporting and policy. Technical Report No. 9. 4. Ficko A., Bončina A. (2006) Silver fir (Abies alba Mill.) distribution in Slovenian forests. Zbornik gozdarstva in lesarstva 79: 19-35 5. Ficko A., Klopčič M., Matijašič D., Poljanec A., Bončina A. (2008) Razširjenost bukve in strukturne značilnosti bukovih sestojev v Sloveniji. Zbornik gozdarstva in lesarstva 87: 45-60 6. Ficko A., Poljanec A., Bončina A. (2011) Do changes in spatial distribution, structure and abundance of silver fir (Abies alba Mill.) indicate its decline? Forest Ecology and Management 261,4: 844-845 7. Hosmer D.W., Lemeshow S. (2000) Applied Logistic Regression, Second Edition. John Wiley & Sons, Inc., New York. 8. Klopčič M., Jerina K., Bončina A. (2010a) Long-term changes of structure and tree species composition in Dinaric uneven-aged forests: are red deer an important factor? European journal of forest research 129, 3: 277-288 9. Klopčič M., Matijašič D., Bončina A. (2010b) Značilnosti debelinskega priraščanja jelke v Sloveniji. Gozdarski vestnik 68,4: 203-216 10. Klopčič M, Bončina A (2011) Stand dynamics of silver fir (Abies alba Mill.)-European beech (Fagus sylvatica L.) forests during the past century: a decline of silver fir? Forestry, v tisku. 11. Lek S., Delacoste M., Baran P., Dimopoulus I., Lauga J., Aulagni-er S. (1996) Application of neural networks to modelling nonlinear relationships in ecology. Forest Ecology and Management 90, 39-52 12. Motta R. (1996) Impact of wild ungulates on forest regeneration and tree composition of mountain forests in the western Italian Alps. Forest Ecology and Management 88: 93-98 13. Poljanec A., Ficko A., Bončina A. (2010) Spatiotemporal dynamic of European beech (Fagus sylvatica L.) in Slovenia, 1970-2005. Forest Ecology and Management 259,11: 2183-2190 14. Poljanec A. (2008) Strukturne spremembe gozdnih sestojev v Sloveniji v obdobju 1970-2005 : doktorska disertacija. 15. Simončič T. (2008) Sestojna zgradba in pomlajevanje gozdov Bo-horja. Diplomska naloga. Ljubljana, BF, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire. 16. Simončič T., Bončina A. (2010) Jelka v gozdovih Bohorja - posebnost v slovenskem merilu. Gozdarski vestnik 68, 1: 3-15 17. Welch B.L. (1947) The generalization of "student's" problem when several different population variances are involved. Biometrika 34, 28-35 18. ZGS (1958-2008) Šest gozdnogospodarskih načrtov za GGE Bohor za obdobje 1958-2017. Brežice, ZGS, OE Brežice. Nikica OGRIS* udk 630*4 VSEBINE SPLETNEGA PORTALA O VARSTVU GOZDOV V SLOVENIJI Contents of internet portal about forest protection in Slovenia Povzetek: Vzpostavili smo elektronski sistem za varstvo gozdov v Sloveniji (EVG), kije zgrajen iz dveh enot: podatkovne zbirke in spletnega portala. Namen portala EVG je, da posreduje znanja o varstvu gozdov, da spodbuja komunikacijo na temo varstva gozdov, da sporoča javnosti aktualna dogajanja na področju varstva gozdov. Vsebine portala EVG so: priročnik za določevanje vzrokov poškodb drevja, elektronska revija Novice iz varstva gozdov, izobraževalno gradivo, slovar strokovnih pojmov, letna poročila iz varstva gozdov, arhiv poročil poročevalske, prognostično-diagnostične službe za gozdove (PDP), predpisi, aktualni dogodki, posebni nadzori škodljivih organizmov. Uporabniki portala EVG so v prvi vrsti zaposleni na Zavodu za gozdove Slovenije in vsi uporabniki PDP službe, ki jo vodi Gozdarski inštitut Slovenije. Portal EVG bo dvignil raven informiranosti in ozaveščenost javnosti na področju varstva gozdov. Ključne besede: informacijski sistem, internet, komunikacija, priročnik, revija, slovar, varstvo gozdov, znanje Abstract: We developed electronic information system for forest protection in Slovenia (EVG) which is built up from two units: database and internet portal. Purpose of the EVG portal is to mediate knowledge about forest protection, to encourage communication in the field of forest protection, to inform public about events in the field of forest protection. The contents of EVG portal are: user's manual for determining causes of tree damages, electronic journal Forest protection news, educational material, glossary, forest protection yearly reports, archive of Reporting, prognostic-diagnostic service for forests (PDP), forest protection legislation, current events in the field of forest protection, special surveys of harmful organisms related with forestry. The users of EVG portal are employees from Slovenian Forestry Service (ZGS) and all users of PDP service, which is managed by Slovenian Forestry Institute. The EVG portal will raise the level of public awareness in the field of forest protection. Keywords: information system, internet, communication, user's manual, journal, glossary, forest protection, knowledge uvod Vzpostavili smo elektronski informacijski sistem za varstvo gozdov v Sloveniji (EVG), katerega cilj je učinkovito uresničevanje nalog Poročevalske, prognostično-diagnostične službe za gozdove (PDP), ki je del javne gozdarske službe. Sistem EVG je sestavljen iz dveh enot. Prvo enoto predstavlja zbirka in drugo spletni portal. Zbirka EVG je osrednje skladišče podatkov varstva gozdov v Sloveniji. Dostop do zbirke EVG je omejen. Vhod v zbirko predstavlja vnos podatkov po obrazcih, ki so določeni v Pravilniku o varstvu gozdov in drugih pravnih aktih, ki določajo delovanje PDP službe. V prispevku opisujemo vsebine spletnega portala * dr., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: nikica .ogris@gozdis.si o varstvu gozdov Slovenije, ki predstavlja drugi del sistema EVG. vsebine portala Spletni portal EVG je informacijsko središče za varstvo gozdov v Sloveniji. Dostop do portala EVG je javen preko svetovnega spleta na naslovu http://www.zdravgozd. si. Portal ureja GIS. Namen portala EVG je: (1) posreduje znanja o varstvu gozdov, izobražuje "on-line", (2) spodbuja komunikacijo na temo varstva gozdov, (3) sporoča javnosti aktualna dogajanja na področju varstva gozdov. Vsebine portala EVG so: (1) priročnik za določevanje vzrokov poškodb drevja, (2) elektronska revija Novice iz varstva gozdov, (3) izobraževalno gradivo s področja varstva gozdov, (3) letna poročila Zavoda za gozdove Slovenije o pojavu podlubnikov, o pojavu škodljivih dejavnikov žive in nežive narave v gozdu ter o gozdnih požarih, (4) arhiv PDP poročil in elaboratov, (5) predpisi, povezani z varstvom gozdov, (6) posebni nadzori škodljivih organizmov, povezani z gozdarstvom, (7) dogodki s področja varstva gozdov, (8) koristne povezave, (9) kontakti za varstvo gozdov iz naslednjih organizacij: Gozdarski inštitut Slovenije, Biotehniška fakulteta, Zavod za gozdove Slovenije, Fitosa-nitarna uprava Republike Slovenije, posebni nadzori škodljivih organizmov, gozdne drevesnice. priročnik za določevanje vzrokov poškodb drevja Priročnik vsebuje opise bolezni, škodljivcev in drugih škodljivih dejavnikov za gozd. Vsebuje opise simptomov in poškodb, skupaj s slikovnim gradivom. Priročnik nudi različne načine iskanja povzročitelja poškodb drevja (slika 1): (1) enostavni iskalnik, to je čarovnik, ki vodi uporabnika do določitve povzročitelja poškodbe v treh korakih, kjer uporabnik najprej izbere drevesno vrsto, potem poškodovan del rastline in simptom. To je eno- Slika 1. priročnik za določevanje vzrokov poškodb drevja (http://www.zdravgozd.si) stavni ključ za določanje povzročiteljev poškodb drevja; (2) napredni iskalnik - v tem iskalniku uporabnik lahko najde povzročitelje poškodb drevja z določitvijo več iskalnih pogojev naenkrat, npr. naziv povzročitelja, naziv gostitelja, določitve dela poškodovane rastline, tipa bolezni, skupine škodljivih dejavnikov, vrste parazita, simptoma, razvojne faze; (3) iskanje po abecednem seznamu - če uporabnik pozna ime povzročitelja (latinsko, slovensko, angleško, nemško), ga lahko na hiter način najde v tem seznamu; (4) iskanje na osnovi taksonomije - tukaj uporabnik lahko najde povzročitelja poškodb drevja na osnovi poznavanja njegove taksonomije. Uporabnik lahko rezultate iskanja enostavnega in naprednega iskalnika razišče v obliki preglednice ali slikovnega gradiva. Posamezen zapis povzročitelja poškodb drevja vsebuje naslednje podatke: naziv (latinski, slovenski, angleški, nemški), sinonimi, taksonomska uvrstitev, skupina organizmov, tip bolezni, frekvenca pojavljanja, vrsta parazita, razširjenost, morfologija, biologija, ekonomske posledice, sovražniki, ukrepi ob najdbi, obseg poškodbe, poškodovani deli rastline, gostitelji, razvojna faza gostitelja, simptomi, možne zamenjave z drugimi povzročitelji. Sestavni del priročnika je tudi slovar strokovnih pojmov s področja varstva gozdov. novice iz varstva gozdov Novice iz varstva gozdov je prosto dostopna elektronska revija, ki jo izdaja Gozdarski inštitut Slovenije. Registrirana je pod ISSN 1855-8348. Njen cilj je na hiter način sporočati javnosti novosti s področja varstva gozdov, predstaviti aktualne probleme v varstvu gozdov ter opisati biotske in abiotske škodljive dejavnike za gozd. Revija je začela izhajati v letu 2008. Nova številka revije izide enkrat na leto. Takrat pripravimo PDF dokument, ki vsebuje vse prispevke izdane številke. Na revijo se lahko tudi naročimo. Ob izidu nove številke naročnik dobi obvestilo o novi številki Novic iz varstva gozdov v svoj e-poštni nabiralnik. V sklopu revije je tudi iskalnik prispevkov, ki omogoča uporabnikom poiskati določen prispevek. Uporabnik lahko išče po naslovu prispevka, avtorjih, po polnem besedilu, po naslovu slik ali vseh poljih naenkrat. Rezultate iskanja lahko pregledujemo v obliki seznama ali slikovnega gradiva. gradivo Na portalu EVG smo gradivo razdelili na naslednje enote: izobraževalno gradivo, letna poročila ZGS (poročila o pojavu podlubnikov, o pojavu škodljivih dejavnikov žive in nežive narave v gozdu, o gozdnih požarih), poročila in elaborati PDP službe, predpisi, povezani z varstvom gozdov, posebni nadzori škodljivih organizmov. PDP poročila so med gradivi najobsežnejša enota. Digitalizirali smo arhivska poročila od leta 1982 naprej in jih procesirali z optično prepoznavo znakov (OCR, angl. Optical Character Recognition), kar je omogočilo iskanje po polnem besedilu. Od vseh avtorjev in soavtorjev smo pridobili pisno dovoljenje za javno objavo njihovih poročil in elaboratov v elektronski obliki. Uporabnik lahko išče PDP poročila v predpripravljenih seznamih: seznam poročil po letih, seznam poročil po avtorjih, seznam poročil po gozdnogospodarskih območjih (GGO). Drug način iskanja PDP poročil je napreden način, v katerem uporabnik lahko podrobneje določi pogoje iskanja. V naprednem načinu lahko uporabnik določi polje, po katerem želi izvesti iskanje (avtor, leto, naslov, besedilo, viri), GGO, način iskanja (se začne z, vsebuje, se konča z) in iskalni niz. Prednost naprednega načina iskanja je v tem, da lahko uporabnik hitreje najde želeno PDP poročilo, saj lahko ta način vrne manj zadetkov kot prej omenjeni seznami. PDP poročila lahko pregledujemo v formatu PDF (npr. z bralnikom Adobe Acrobat Reader®) ali pa v golem besedilu (brez slik in preglednic), ki je rezultat OCR. splošno iskanje po portalu V glavi portala se nahaja splošni iskalnik po portalu (slika 1). Splošni iskalnik omogoča iskanje po vseh vsebinah portala naenkrat. Uporaba je zelo preprosta: uporabnik vpiše ključno besedo v enovrstično iskalno polje in potrdi iskanje. Zadetki se izpišejo v naslednjem formatu: naslov dokumenta, izsek vsebine in sklop portala, na katerega se nanaša dokument. Izpiše se 10 zadetkov na stran. Po straneh rezultatov iskanja se premikamo s povezavami na dnu vsake strani. V primeru, ko splošno iskanje vrne veliko zadetkov, lahko rezultate iskanja zožimo s pomočjo orodja, ki se nahaja pod menijem levo. Rezultate iskanja lahko zožimo tako, da izberemo kategorijo, ki nas bolj podrobno zanima, npr. priročnik, slovar, Novice iz varstva gozdov, predpisi, PDP poročila, kontakti, idr. V primeru, ko iščemo bolj podrobno po priročniku za določevanje vzrokov poškodb drevja ali Novicah iz varstva gozdov, lahko rezultate iskanja pregledujemo tudi v obliki slikovnega gradiva. zaključki Sistem EVG bo imel izredno dolgoročen vpliv na razvoj področja varstva gozdov v Sloveniji. S portalom EVG je vzpostavljeno javno informacijsko središče za varstvo gozdov v Sloveniji. Z njim se bo dvignila kakovostna raven znanja gozdarjev in s tem tudi kakovost podatkov, ki jih gozdarji zbirajo na področju varstva gozdov. Kakovostnejši podatki pa pomenijo zanesljivejše prognoze, ki jih izvajamo v okviru PDP službe. Portal EVG bo dvignil raven ozaveščenosti in informiranosti javnosti na področju varstva gozdov. Razvoj in vzdrževanje portala EVG se bo v naslednjih letih nadaljeval in nadgrajeval z dodatnimi vsebinami in funkcijami, npr. forum, pregledne karte povzročiteljev poškodb gozda v Sloveniji, izobraževalno gradivo, prognoze pojavov škodljivih dejavnikov, idr. ZAHVALA Zahvaljujemo se Javni agenciji za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije, ki je s financiranjem podoktorskega projekta Razvoj prognostičnih osnov za varstvo gozdov v Sloveniji (Z4-3663) omogočila razvoj informacijskega sistema za varstvo gozdov v Sloveniji in s tem tudi portala EVG, ki smo ga predstavili v tem prispevku. Projekt razvoja sistema EVG je podprlo tudi Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano v sklopu javne gozdarske službe na GIS, usmerjanje in strokovno vodenje PDP službe. Zahvaljujemo se tudi Programski skupini za gozdno biologijo, ekologijo in tehnologijo (0404-003), v okviru katere poteka zgoraj navedeni projekt. Bojanu Jurcu se zahvaljujemo za oblikovanje grafične predloge portala. VIR 1. Spletni portal o varstvu gozdov Slovenije. Gozdarski inštitut Slovenije. http://www.zdravgozd.si (4. 2. 2011) Viljem VEK*, Primož ÜVEN* udk 630*813:543.422.7 dülüCitev vsebnüsti FLAVÜNÜIDÜV V BUKOVINI S KÜLÜRIMETRICNÜ METÜDÜ Determination of flavonoid content in beechwood by colorimetric method Izvleček: Vsebnost flavonoidov v metanolnih ekstraktih lesnih tkiv mehansko poškodovane bukve (Fagus sylvatica L.) ter v bukovi in smrekovi grči smo proučevali kolorimetrično. Po dodatku reagenta AlCl3 smo ekstraktom izmerili absorbanco pri 415 nm z UV-Vis spektrofotometrom. Rezultati spektrofotometrične raziskave so pokazali, da se deleži celokupnih flavonoi-dov v metanolnih ekstraktih različnih delov lesa bukve in grč med seboj razlikujejo. Visoka koncentracija celokupnih flavo-noidovje bila značilna za ekstrakt reakcijske cone in bukove grče, relativno visok delež flavonoidov pa smo določili tudi v diskoloriranem lesu. Vporanitvenem lesu, beljavi in smrekovi grči je bil delež celokupnih flavonoidov manjši. Kolorimetrična analiza, ki temelji na uporabi AlCl3 kot barvnega reagenta, predstavlja primerno metodo za določevanje deleža celokupnih flavonoidov v različnih tipih lesa in grčah. Ključne besede: bukev, smreka, metanolni ekstrakt, flavonoidi, UV-Vis spektrofotometrija, aluminijev klorid AlCl3, kvercetin, reakcijska cona, beljava, diskoloriran les, poranitveni les, grča. Abstract: Content of flavonoids was determined colorimetrically in methanol extracts of different types of beechwood tissues (Fagus sylvatica L.) and knots. After addition of AlCl3 reagent, absorbances of extracts were measured at 415 nm by UV-Vis spectrophotometer. Results of spectrophotometric research revealed variability in total flavonoid contents among different categories of beechwood tissues, including beech and spruce knots. High amounts of total flavonoids were characteristic for reaction zone and beech knot extracts, while in the sapwood, wound-wood and spruce knot contents of flavonoids were lower. Furthermore, relative high concentration of total flavonoids was also determined for the red heart extract. Calorimetrical analysis based on the aluminum chloride reagent represents a suitable method for determination of total flavonoid contents in wood and knots extracts. Key words: beech, spruce, methanol extract, flavonoids, UV-Vis spectrophotometry, aluminum chloride AlCl, querce-tin, reaction zone, sapwood, discolored wood, wound-wood, knot. UVOD Rastline sintetizirajo na tisoče aromatskih spojin, ki vsebujejo po eno ali več fenolnih skupin in jih imenujemo fenolne spojine, rastlinski fenoli, polifenoli ali polifenolne spojine (Abram in Simčič, 1997). Flavonoidi so fenolne * mladi raziskovalec, univ. dipl. inž. les., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: viljem.vek@bf.uni-lj.si ** izr. prof. dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: primoz.oven@bf.uni-lj.si snovi, ki imajo v molekuli 15 ogljikovih atomov urejenih v difenilpropansko ogrodje (C6 - C3 - C6). Osnovno ogrodje flavonoidov je 2-fenilbenzopiron (Slika 1). Obroče v 2-fe-nilkromen-4-onski enoti označujemo z oznakami A, C in B. V naravi se flavonoidi lahko pojavljajo kot samostojne spojine, pogosteje pa nastopajo kot 3-O-glikozidi. Sladkorne enote se lahko vežejo na C3 atom obroča C, na C5 ali C7 atom obroča A in redkeje tudi na obroč B (Abram in Simčič, 1997; Vermerris in Nicholson, 2006). Glikonsko enoto lahko predstavlja npr. glukoza, galaktoza, arabino-za, ramnoza, ksiloza, manoza in tudi kompleksnejši oligo- Slika 1. Osnovno strukturno formulo flavonoidov predstavlja 2-fenilkromen-4-on saharidi, aglikonski del pa je lahko povezan tudi z amino skupinami, lipidi in terpenoidi (Fengel in Wegener, 1984; Kure, 2006; Vermerris in Nicholson, 2006). Flavonoide lahko klasificiramo glede na stopnjo oksidacije C3 enote na 12 razredov, torej na flavone, flavonole, katehine (flavan-3-ole), flavanone, dihidroflavonole, pro-antocianidine ali levkoantocianidine (flavan-3,4-diole), an-tocianidine, izoflavonoide (3-fenilbenzopiran), neoflavo-ne (4-fenilbenzopiran), halkone, dihidrokalkone in avrone (Abram in Simčič, 1997). Flavonoidi predstavljajo zelo razširjeno skupino v polarnih topilih topnih spojin. Nekateri viri navajajo, da je identificiranih več kot 5000 flavonoidov (Abram in Simčič, 1997; Kai, 1991). Ker na antioksidacijsko sposobnost spojin vpliva položaj in razporeditev -OH skupin, predvsem tistih na B obroču, so vsi flavonoidi s 3',4'-dihidroksi ali 3',4',5'-tr ihidro-ksi skupinami dobri antioksidanti (Abram in Simčič, 1997), vključno s katehinom, ki je redna sestavina ekstraktivov številnih lesnih vrst (Choi in sod., 2001; Mantani in sod., 2001). V lesu zavirajo kolonizacijo tkiva z glivami in odvračajo ksilofagne insekte, vplivajo na naravno odpornost in trajnost lesa ter so pogosto tiste fenolne spojine, ki dolo- Slika 2. (+)-katehin čajo barvo lesa (Fengel in Wegener, 1984; Kai, 1991; Koch in sod., 2003; Malterud in sod., 1985; Mantani in sod., 2001; Pietarinen in sod., 2006; Pohjamo in sod., 2003). Pri kemijski analizi lesa se zaradi različnih raziskovalnih ciljev pogosto srečamo s problemom določitve vsebnosti določene snovi ali skupine spojin v preiskovanem vzorcu, kar se v primeru heterogene skupine molekul, kakršni so fenolni ekstraktivi, izkaže za resen problem. Za potrebe sumarne analize lesa (ang.: summative analysis), pogosto zadostuje že informacija o vsebnosti celokupnih fenolnih ekstraktivov v lesu, kar je mogoče določiti spektrofotome-trično (Scalbert in sod., 1989; Umezawa, 2000; Vek in sod., 2010). Pogosto pa želimo dobiti tudi podatek o zastopanosti posameznih razredov fenolov v ekstrakcijski zmesi. Tudi za določitev vsebnosti celokupnih flavonoidov v rastlinskih tkivih je na voljo spektrofotometrična metoda, ki pa je bila v raziskavah lesa dokaj redko uporabljena (Bri-ghente in sod., 2007; Diouf in sod., 2009; Quettier-Deleu in sod., 2000). V pričujoči raziskavi smo določili vsebnost celokupnih flavonoidov v različnih kategorijah lesnih tkiv debla navadne bukve ter v smrekovi in bukovi grči z AlCl3 kolorime-trično metodo. MATERIAL IN METODA V spektrofotometrično analizo smo vključili vzorčni kolut debla mehansko poškodovane bukve (Fagus sylvatica L.). Bukev z nekaj metrov dolgo mehansko poškodbo je bila posekana na jugozahodnem pobočju primestnega gozda Rožnik v Ljubljani. Na kolutu smo na osnovi rastnih posebnosti označili mesta vzorčenja ter izžagali vzorce zdrave beljave (B), reakcijske cone (RC), rdečega srca (RS) in poranitvenega lesa (PL) tako, kot je opisano v Vek in sod. (2010). V raziskavo smo vključili tudi bazo žive veje bukve in smreke, kar bomo v nadaljevanju navajali kot bukovo (Grča-B) in smrekovo grčo (Grča-S). Homogenizacijo vzorcev različnih tipov lesnega tkiva in grč smo izvedli na rotacijskem mlinu Retsch ZM200, s čimer smo pridobili 0,5 mm lesno frakcijo. Za ekstrakcijo in spektrofotometrično analizo smo uporabili kemikalije proizvajalcev Sigma-Aldrich oziroma Fluka. Sledila je ekstrakcija flavonoidov s 70 % metanolom (aq) (Sigma, HPLC grade), pri čemer je razmerje vzorec/topilo (R) znašalo 1:10 (slika 3). Vzorce smo ob stalnem mešanju pri sobni temperaturi na večmestnem magnetnem me-šalu ekstrahirali 6 ur (Albert in sod., 2003). Ekstrakte smo nato prefiltrirali z uporabo presesalne buče in Büchnerje-vega lija (Whatman GF/C) in jih do pričetka spektrofoto-metrične analize hranili pri temperaturi 4 °C. V* » \ « slika 3. Ekstrakcija s 70 % metanolom (aq) na večmestnem magnetnem mešalu Vsebnost celokupnih flavonoidov v ekstraktih mehansko poškodovane bukve ter ekstraktih grč bukve in smreke smo določili spektrofotometrično po AlCl3 metodi, ki jo opisuje Diouf s sodelavci (2009) ter temelji na uporabi aluminijevega klorida kot barvnega reagenta (Lamaison in Carnat, 1990; Quettier-Deleu in sod., 2000). Predhodno smo pripravili 2 % metanolno raztopino aluminijevega klorida (Fluka, AlCl3x6H2O, purum p.a.) ter standardne raztopine kvercetina (Sigma, anhydrous) z masnimi koncentracijami 12,50; 6,250; 3,125; 1,562; 0,7812; 0,3906; 0,1953 mg/L. Slednje so služile za formiranje 7-točkovne umeri-tvene krivulje. Pred spektrofotometričnimi meritvami smo k 2 mL me-tanolnega ekstrakta tkiv in v raztopine kvercetina dodali po 2 mL AlCl3 barvnega reagenta. Hkrati smo pripravili tudi slepi vzorec (ang.: method blank), pri čemer smo 70 % metanolu (aq) dodali enak alikvot 2 % metanolne raztopine AlCl3. Tako pripravljene vzorce smo dobro premešali, nakar je sledila 1-urna inkubacija pri sobni temperaturi (slika 4) (Diouf in sod., 2009). Po inkubaciji smo z UV-Vis spektrofotometrom Perkin-El-mer Lambda 2 pomerili absorbance vzorcev in standardnih raztopin kvercetina proti referenci, torej 70 % metanolu (aq), pri 415 nm, kot navaja Brighente s sodelavci (2007) slika 5. Umeritvena krivulja za kvercetin z enačbo premice in vrednostjo koeficienta determinacije R2. Absorbanca je bila merjena pri valovni dolžini 415 nm. Delež celokupnih flavonoidov v lesnih tkivih smo izračunali na osnovi absorbanc A415 z rešitvijo premice regresij-skega modela umeritvene krivulje za kvercetin (slika 5). Končne rezultate smo izrazili v ekvivalentih masnih koncentracij kvercetina [mg/L]. REZULTATI IN RAZPRAVA Reagent AlCl3 se pri kolorimetrični metodi za določanje flavonoidov uporablja zato, ker aluminijev klorid tvori kislinsko stabilen kompleks s C4 keto skupino ter C3 ali C5 hidroksilno skupino flavonoidov (Bohm, 1998). Poleg tega aluminijev klorid tvori kislinsko labilne komplekse z orto-hidroksilno skupino na A ali B-obroču flavonoidov (Bohm, 1998). Dodatek vodne raztopine HCl zato povzroči razpad aluminijevih kompleksov na orto položajih obroča A in B. Nastanek in razpad aluminijevih kompleksov je povezan s premikom spektralnih pasov, kar je mogoče zabeležiti z UV-Vis spektrofotometrom. Ker v našem poskusu kisline nismo dodali, lahko domnevamo, da smo z meritvami pridobili vpogled v vsebnost celokupnih flavonoidov v slika 4. Metanolni ekstrakti lesa bukve in grč po dodatku AlCl3 barvnega reagenta slika 6. Koncentracija celokupnih flavonoidov v ekstraktih lesa bukve (B = zdrava beljava, RC = reakcijska cona, RS = rdeče srce, pL = poranitveni les) ter bukovi (Grča-B) in smrekovi (Grča-S) grči ekstraktih lesa. Vsebnost celokupnih flavonoidov v me-tanolnih ekstraktih različnih lesnih tkiv mehansko poškodovane bukve ter v ekstraktih bukove in smrekove grče prikazuje slika 6. Koncentracija celokupnih flavonoidov je bila najvišja v metanolnih ekstraktih reakcijske cone in bukove grče (4,5 in 4,3 mg/mL). Relativno visoko koncentracijo flavonoidov smo izmerili tudi v ekstraktu rdečega srca (3,5 mg/L). Nasprotno, nižje koncentracije flavonoidov smo določili v ekstraktih beljave in poranitvenega lesa ter smrekove grče (0,86, 1,5 oz. 1,1 mg/L). Delež flavonoidov je bil najvišji v ekstraktu reakcijske cone, kar sovpada s kompartmentalizacijsko funkcijo teh tkiv, v katerih se očitno kopičijo bioaktivni flavonoidi, kot sta npr. taksifolin in (+)-katehin (slika 2). Slednje je mogoče pojasniti z odzivom živih parenhimskih celic na delovanje biotskih in abiotskih dejavnikov v poškodovanih tkivih (Schwarze in Baum, 2000; Shain, 1967). Visok delež flavonoidov v diskoloriranem lesu proučevane bukve lahko pripišemo sodelovanju teh spojin pri formiranju barvnih substanc oziroma barve v centralnem delu debla (Albert in sod., 2003; Torelli, 2001). Dokazano je, da imata pri formiranju barve jedrovine in diskoloriranega lesa pri določenih drevesnih vrstah pomembno vlogo di-hidrokvercetin in (+)-katehin (Dellus in sod., 1997; Mayer in sod., 2006). Flavan-3-oli oziroma katehini imajo namreč pomembno funkcijo tudi pri obrambnih odzivih rastlin na oksidativni stres in pri bukvi nastopajo v fazi formacije diskoloracije (Hofmann in sod., 2004). Najnižjo koncentracijo flavonoidov smo določili v ekstraktu beljave. Nekoliko višji delež flavonoidov kot vzorec beljave je vseboval ekstrakt poranitvenega lesa, kar dokazuje, da se flavonoidi sintetizirajo že v beljavi. Prav pojava flavonoidov v beljavi bukve bi bil lahko razlog za relativno dober kompartmentalizacijski potencial te drevesne vrste. Izredno visoka koncentracija flavonoidov je značilna tudi za bukovo grčo. Očitno je, da se že na bazi zdravih vej sintetizira visoka koncentracija snovi, ki imajo v drevesu zaščitno funkcijo. Pri listavcih in iglavcih se odziv ksilem-skih tkiv na bazi veje po odlomu ali odmrtju veje nekoliko razlikuje. Pri listavcih se razvije zaščitna cona, ki zatesni eksponirano mesto, pri iglavcih pa se baza veje (grča) prepoji z oleinsko smolo, zaščitna cona pa izostane. Menimo, da ima povečana vsebnost flavonoidov v bukovi grči pasivno zaščitno vlogo, ki je v tkivu verjetno prisotna od določenega leta dalje. Nasprotno smo ugotovili za ekstrakt smrekove grče, saj je ta vseboval znatno manjši delež flavonoidov, ki je primerljiv koncentraciji flavonoidov v beljavi. Kljub temu, da grče iglavcev predstavljajo bogat vir bioaktivnih polifenolov, (Willför in sod., 2004a; Willför in sod., 2004b), pa so spojine flavonoidnega značaja v teh tkivih manj pogoste. Rezultati preliminarne raziskave potrjujejo primernost ko-lorimetrične analize, ki temelji na uporabi AlCl3 barvnega reagenta, za spektrofotometrično določevanje deleža celokupnih flavonoidov v lesnih tkivih. Rezultati analize kažejo, da je vsebnost flavonoidov večja v tkivih, ki imajo v drevesu bodisi pasivno zaščitno funkcijo (baza zdravih vej - grče) in v tkivih (reakcijske cone), ki nastanejo kot aktiven obrambni odziv živih parenhimskih celic na neugodne posledice poškodovanja. ZAHVALA Avtorji se zahvaljujemo Javni agenciji za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije za finančno podporo programske skupine P4-0015-0481. VIRI 1. Abram V., Simčič M. (1997) Fenolne spojine kot antioksidanti. Farmacevtski vestnik, 48, 573-589 2. Albert L., Hofmann T., Nemeth Z. I., Retfalvi T., Koloszar J., Varga S., Csepregi I. (2003) Radial variation of total phenol content in beech (Fagussylvatica L.) wood with and without red hear-twood. Holz Als Roh-Und Werkstoff, 61, 3: 227-230 3. Bohm B. A. (1998) Introduction to Flavonoids. Harwood Academic Publishers, Netherlands, 503 4. Brighente I. M. C., Dias M., Verdi L. G., Pizzolatti M. G. (2007) Antioxidant Activity and Total Phenolic Content of Some Brazilian Species. Pharmaceutical Biology, 45, 2: 156-161 5. Choi J. H., Kim H. S., Jung M. J., Choi J. S. (2001) (+)-Catechin, an antioxidant principle from the leaves of Pinus densiflora that acts on 1,1 -diphenyl-2-picrylhydracyl radical. Nat. Prod. Sci, 7: 1-4 6. Dellus V., Mila I., Scalbert A., Menard C., Michon V., Herve Du Penhoat C. L. M. (1997) Douglas-fir polyphenols and heartwood formation. Phytochemistry, 45, 8: 1573-1578 7. Diouf P. N., Stevanovic T., Cloutier A. (2009) Antioxidant properties and polyphenol contents of trembling aspen bark extracts. Wood Science and Technology, 43, 5-6: 457-470 8. Fengel D., Wegener G. (1984) Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. W. de Gruyter, Berlin-New York, 613 9. Hofmann T., Albert L., Retfalvi T. (2004) Quantitative TLC Analysis of (+)-Catechin and (-)-Epicatechin from Fagus sylvatica L. with and without Red Heartwood. Jpc-Journal of Planar Chromatography, 17, 350-354 10. Kai Y. (1991) Chemistry of Extractives. V: Wood and Cellulosic Chemistry. Hon D.N.S. in Shiraishi N. (Ur.), Marcel Dekker, Inc., New York, 215-255 11. Koch G., Puls J., Bauch J. (2003) Topochemical characterisation of phenolic extractives in discoloured beechwood (Fagus sylvatica L.). Holzforschung, 57, 4: 339-345 12. Kure S. (2006) Fenolne spojine in fluidnost celičnih membran. Diplomsko delo, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, Ljubljana, 69 13. Lamaison J. L., Carnat A. (1990) Teneurs en acide rosmarinique, en dérivés hydroxycinnamiques totaux et activités antioxydantes chez les Apiacées, les Borraginacées et les Lamiacées médicinales. Pharmaceutica Acta Helvetiae, 65, 315-320 14. Malterud K. E., Bremnes T. E., Faegri A., Moe T., Dugstad E. K. s., Anthonsen T., Henriksen L. M. (1985) Flavonoids from the Wood of Salix caprea as Inhibitors of Wood-Destroying Fungi. Journal of Natural Products, 48, 4: 559-563 15. Mantani N., Imanishi N., Kawamata h., Terasawa, K., ochiai h. (2001) Inhibitory effect of (+)-catechin on the growth of influenza A/PR/8 virus in MDCK cells. Planta Medica, 67, 3: 240-243 16. Mayer I., Koch G., pulse J. (2006) Topochemical investigations of wood extractives and their influence on colour changes in American black cherry (Prunus serotina Borkh.). Holzforschung, 60, 6: 589-594 17. pietarinen s., Willför s., Ahotupa m., Hemming J., Holmbom B. (2006) Knotwood and bark extracts: strong antioxidants from waste materials. Journal of Wood Science, 52, 5: 436-444 18. pohjamo s. p., Hemming J. E., Willför s. M., Reunanen M. H. T., Holmbom B. R. (2003) Phenolic extractives in Salix caprea wood and knots. Phytochemistry, 63, 2: 165-169 19. Quettier-Deleu c., Gressier B., vasseur J., Dine T., Brunet c., Luyckx M., cazin M., cazin J.-c., Bailleul F., Trotin F. (2000) Phenolic compounds and antioxidant activities of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) hulls and flour. Journal of Eth-nopharmacology, 72, 1-2: 35-42 20. scalbert A., Monties B., Janin g. (1989) Tannins in Wood - Comparison of Different Estimation Methods. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 37, 5: 1324-1329 21. schwarze f. W. M. R., Baum s. (2000) Mechanisms of reaction zone penetration by fungi in wood of beech (Fagus sylvatica L.). New Phytol., 146, 129-140 22. shain L. (1967) Resistance of Sapwood in Stems of Loblolly Pine to Infection by FomesAnnosus. Phytopathology, 57, 1034-1045 23. Torelli N. (2001) Odziv drevja na globoke in površinske poškodbe na primeru bukve (Fagus sylvatica L.) s poudarkom na nastanku in ekologiji ranitvenega lesa ("rdeče srce"). Gozdarski vestnik, 59, 2: 85 - 94 24. Umezawa T. (2000) Chemistry of Extractives. V: Wood and Cellu-losic Chemistry. Hon D.N.S. in Shiraishi N. (Ur.), Marcel Dekker, Inc., New York, 213-241 25. vek v., oven, p., Rep, G. (2010) Vsebnost skupnih fenolov v belja-vi, rdečem srcu in poranitvenem lesu pri bukvi (Fagus sylvatica L.). Les-Wood, 62, 5: 193-198 26. vermerris W., Nicholson R. (2006) Phenolic Compound Biochemistry. Springer Science+Business Media B.V., Netherlands, 276 Willför s., Nisula L., Hemming J., Reunanen M., Holmbom B. (2004a) Bioactive phenolic substances in industrially important tree species. Part 2: Knots and stemwood of fir species. Holzforschung, 58, 6: 650-659 Willför s., Reunanen M., Eklund p., sjoholm R., Kronberg L., Fardim p., pietarinen s., Holmbom B. (2004b) Oligolignans in Norway spruce and Scots pine knots and Norway spruce stem-wood. Holzforschung, 58, 4: 345-354 27. 28 Nejc THALER*, Boštjan LESAR**, Miha HUMAR*** udk 630*84i IZPIRANJE BAKRQVIH UČINKOVIN iz IMPREGNIRANEGA LESA v 3. IN 4. RAZREDU UPQRABE Leaching of copper active ingredients from impregnated wood exposed in use class 3 and 4 Povzetek: Bakrovi pripravki so ena izmed najpomembnejših skupin zaščitnih pripravkov za les. Uporabljajo se predvsem za zaščito lesa v 3. in 4. razredu izpostavitve. V tem prispevku smo želeli osvetliti izpiranje bakrovih učinkovin. Zato smo smrekov les, impregniran s pripravki na osnovi bakrovih, kromovih in borovih spojin (CCB), vgradili na prosto v dveh razredih uporabe, v določenih obdobjih izolirali lesne vzorce in s spektroskopijo XRF določili preostali baker v lesu. Rezultati so potrdili, da se testirani bakrovi pripravki dobro vežejo v smrekov les. Ključne besede: bakrovi pripravki, smrekovina, izpiranje, les na prostem Abstract: Copper based wood preservatives are one of the most important groups of wood preservatives. They are used mainly for impregnation of wood in 3th and 4th use classes. The purpose of this paper was to highlight the copper leaching from impregnated wood; therefore spruce wood was impregnated with two commercial aqueous solutions based on copper, chromium and boron compounds (CCB). Impregnated specimens were exposed in above mentioned use classes. After certain exposure times, specimens were isolated in order to determine residual copper in wood using XRF spectroscopy. The results confirm that copper preservative solutions tested are well bound in spruce wood. Keywords: copper based preservatives, spruce wood, leaching, wood exposed outdoors UVOD Bakrovi pripravki ostajajo ena izmed najpomembnejših sestavin zaščitnih pripravkov za les tudi po implementaciji direktive o biocidih (BPD 98/8/EC). Njihovo uporabnost povečuje dejstvo, da so poleg kreozotnega olja edino bakrovi zaščitni pripravki primerni za zaščito lesa v četrtem razredu uporabe (les v stiku z zemljo) (Humar, 2006). Bakrove učinkovine se za zaščito lesa ne uporabljajo samostojno, ker se iz lesa izpirajo. V preteklosti so za vezavo bakrovih pripravkov zaščitnim pripravkom dodajali kromove spojine, tako da je še danes v uporabi relativno veliko lesa, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: nejc.thaler@bf.uni-lj.si ' dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI 1000 Ljubljana, e-pošta: bostjan.lesar@bf.uni-lj.si prof. dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: miha.humar@bf.uni-lj.si impregniranega s pripravki na osnovi bakrovih in kromovih spojin. Kljub temu, da so bakrovi pripravki na trgu že več desetletij, vezava teh pripravkov v les še ni v celoti pojasnjena. Poleg tega ne vemo, zakaj s temi pripravki impregniran les včasih propade hitreje kot smo načrtovali. Ali so temu vzrok tolerantne glive, ali so tolerantne glive le posledica in so okužile les po tem, ko se je iz njega izprala velika večina aktivnih učinkovin? Naši eksperimentalni podatki jasno kažejo na to, da je les, impregniran s pripravki na osnovi bakrovih spojin, odlično zaščiten pred delovanjem lesnih gliv, saj se na tem materialu glive ne pojavljajo niti po petih letih uporabe (Lesar in Humar, 2010). Namen tega prispevka pa je osvetliti izpiranje bakrovih spojin iz lesa, vgrajenega v različnih razredih uporabe. Ti podatki so zelo pomembni za načrtovanje življenjske dobe lesa na prostem. Slika 1. Vzorci, izpostavljeni v 3. razredu uporabe na terenskem polju Oddelka za lesarstvo Slika 2. Vzorci, izpostavljeni v 4. razredu uporabe na terenskem polju Oddelka za lesarstvo MATERIALI IN METODE Iz smrekovega lesa (Picea abies) smo izdelali vzorce (1,5 cm x 2,5 cm x 30 cm) in jim določili maso v absolutno suhem stanju. Zatem smo jih v vakuumsko tlačni komori impregnirali s komercialnim pripravkom Silvanol G (Silvaprodukt) v skladu s postopkom polnih celic (podtlak -85 kPa, 30 min; nadtlak 800 kPa, 90 min; podtlak -75 kPa, 10 min). Impregniranim vzorcem smo določili mokri nav-zem. Uporabili smo pripravka dveh koncentracij, v prvem je bila koncentracija bakra 0,25 % (CCB-V), v drugem pa 0,125 % (CCB-N). Poleg bakrovih učinkovin (bakrov sulfat pentahidrat) Silvanol G vsebuje še kromove spojine (K2Cr2O7), ki omogočajo vezavo bakrovih spojin v les in borove spojine (H3BO3), ki impregniranemu lesu zagotavljajo insekticidnost in zaščito pred glivami, tolerantnimi na bakrove spojine. Po 4 tednih vezave v laboratoriju smo 5. 11. 2009 vzorce izpostavili na terenskem polju Oddelka za lesarstvo v dveh različnih izpostavitvenih položajih. Del vzorcev smo vgradili v zemljo (Slika 1), del pa v vodoravnem položaju zložili pol metra nad tlemi (Slika 2). Po določenem času (Preglednici 1 in 2) smo vzorce izolirali, jim določili vlažnost in jih posušili (103 °C, 24 h) v laboratorijskem sušilniku Kambič ter jim določili maso v suhem stanju. Suhe vzorce smo zmleli v laboratorijskem mlinu Retch (Rezalni mlin SM 2000). Zmlete vzorce smo s stiskalnico (Chemplex) izdelali tablete (r = 16 mm; d = 5 mm) za kemijske analize. Vsebnost bakra v ivereh smo določali z rentgenskim fluorescenčnim spektrometrom (XRF TwinX, Oxford instruments). Meritve so bile opravljene s PIN-de-tektorjem (U = 26 kV, I = 112 mA, t = 360 s). Iz podatkov o mokrem navzemu, koncentraciji bakra oziroma kroma v pripravku in količine preostalega bakra oziroma kroma v lesu, določenem z XRF, smo izračunali deleže izpranih težkih kovin. Eksperiment smo izvedli v treh ponovitvah. Vzporedno smo na vzorcih v 3. razredu uporabe gravime-trično spremljali vlažnost lesa (Slika 3). REZULTATI IN RAZPRAVA Eden izmed ključnih dejavnikov, ki je potreben za izpiranje aktivnih učinkovin iz lesa, je ustrezna vlažnost. Izpiranje aktivnih učinkovin je v dobri korelaciji z vlažnostjo lesa. Višja kot je vlažnost, več se jih izpere iz lesa. Takoj, ko je vlažnost lesa dovolj visoka, se izpiranje začne (Peylo in Willeitner, 1995). Na primer, za difuzijo bora v lesu je potrebna vsaj 20 % vlažnost lesa. Bor pa najbolje difundira pri vlažnosti med 40 % in 60 %, medtem ko se hitrost difuzije pri višjih vlažnostih nekoliko upočasni (Morrell in Freitag, 1995). Slika 3. Spreminjanje vlažnosti smrekovega lesa na prostem. Z rdečo črto je označena meja vlažnosti lesa (20 %), nad katero se prične intenzivnejša difuzija nevezanih aktivnih učinkovin. Ta vrednost označuje tudi minimalno vlažnost, potrebno za delovanje gliv razkrojevalk preglednica 1. vlažnost smrekovine, impregnirane s pripravkoma dveh različnih koncentracij, v odvisnosti od mesta uporabe in časa izpostavitve Čas izpo- Datum Razred uporabe stavitve (mesec) 3. RU 4. RU Biocidni pripravek CCB-N CCB-V CCB-N CCB-V Vlažnost lesa (%) 0 5. 11. 2009 13 13 13 13 0,5 19. 11. 2009 84 56 1 3. 12. 2009 63 83 2 4. 1. 2010 63 93 4 2. 3. 2010 50 52 68 90 6 6. 5. 2010 72 78 7 3. 6. 2010 30 30 9 9. 8. 2010 35 61 12 4. 11. 2010 40 77 54 91 preglednica 2. Delež izpranih bakrovih učinkovin iz lesa, impregniranega s pripravkoma dveh različnih koncentracij, v odvisnosti od mesta uporabe in časa izpostavitve Čas izpo- Datum Razred uporabe stavitve (mesec) 3. RU 4. RU Biocidni pripravek CCB-N CCB-V CCB-N CCB-V Delež izpranega Cu iz impregnirane- ga lesa (%) 0 5. 11. 2009 1,4 5,3 1,4 5,3 0,5 19. 11. 2009 2,6 9,5 1 3. 12. 2009 1,4 8,9 2 4. 1. 2010 -0,8 4,5 4 2. 3. 2010 3,2 6,9 -4,7 -0,3 6 6. 5. 2010 -6,8 -4,6 7 3. 6. 2010 5,2 5,8 9 9. 8. 2010 -1,7 -5,6 12 4. 11. 2010 4,3 5,4 6,9 9,3 Kakorkoli, upoštevati moramo, da so bakrovi pripravki za razliko od borovih vezani v les in na površino lahko difundirajo le bakrove spojine, ki so se iz takšnega ali drugačnega razloga »sprostile«. Iz podatkov, predstavljenih v preglednici 1, je razvidno, da je bila vlažnost lesa ob izpostavitvi 13 %. V vseh primerih, ko smo odvzeli vzorce, je bila vlažnost lesa višja od točke nasičenja celičnih sten in je bil omogočen intenziven transport nevezanih oziroma slabo vezanih bakrovih učinkovin na površje, kjer so jih padavine spra-le. Relativno visoka vlažnost lesa je razvidna tudi iz slike 3, kjer se jasno vidi visoka vlažnost lesa v jesenskih in zimskih mesecih. Lesar in Humar (2010) v svojih opazovanjih poročata, da je letna količina padavin na terenskem polju Oddelka za lesarstvo znaša med 1195 mm in 1440 mm. Menimo, da na izpiranje, kot tudi na življenjsko dobo veliko bolj vpliva število deževnih dni kot količina padavin. Opazili smo, da zadnja leta število deževnih dni narašča, in sicer je bilo v letu 2006 takšnih 113 dni, v letu 2009 že 166. V štirih letih in pol so bila v Ljubljani samo tri suha obdobja daljša od dveh tednov. Les se v takšnih razmerah ne osuši, kar je jasno vidno tudi iz slike 3. Še višje vlažnosti smo po pričakovanju zabeležili pri lesu v stiku z zemljo. Vlažnost pri lesu v stiku z zemljo je nihala med 35 % (les izoliran v sušnem avgustu) in 93 % (les izoliran v začetku januarja). Ta rezultat je pričakovan, saj se les v stiku z zemljo le počasi suši. Do nihanj pa prihaja tudi zaradi razlik v sestavi zemlje na sami lokaciji. Kakorkoli, velja opozoriti, da na izoliranih impregniranih vzorcih ni bilo opaziti nikakršnih znakov delovanja lesnih gliv. Ta rezultat je pričakovan, saj je bil navzem pripravkov zadoščal za večletno zaščito lesa v stiku z zemljo (Willeitner, 2001) Glavni cilj naše raziskave je bil določiti izpiranje bakrovih učinkovin iz impregniranega lesa na prostem. Pričakovali smo, da bo izpiranje bakrovih učinkovin iz lesa v stiku z zemljo intenzivnejše, zato smo te vzorce vzorčili pogosteje kot vzorce v 3. razredu izpostavitve (Preglednica 2). Če pogledamo podatke v preglednici 2, lahko opazimo, da smo določeno izpiranje zaznali že pri neizpostavljenih vzorcih. Pri vzorcih, ki sploh niso bili izpostavljeni, se je v primeru nižje koncentracije CCB iz lesa izpralo 1,4 % bakrovih učinkovin, pri vzorcih, impregniranih s pripravki višje koncentracije pa 5,3 % navzetih bakrovih učinkovin. Ta odstopanja lahko pojasnimo z več razlagami: nehomogenostjo lesa, specifično absorpcijo vode oziroma bakrovih učinkovin, izgub zaščitnega pripravka po tehtanju (iztekanje) ... Iz preglednice 2 se jasno vidi, da se pripravek CCB višje koncentracije (CCB-V) slabše veže v les in se v 3. razredu izpostavitve praktično ne izpira iz lesa. Pripravek CCB-N se v les veže nekoliko bolje, saj se je iz lesa v uporabi v enem letu spra-lo med 3,2 % in 5,2 % navzetih bakrovih učinkovin. O podobnih deležih izpranih bakrovih učinkovin poročajo tudi v citirani literaturi (Hughes, 1999). Iz vzorcev v stiku z zemljo se je izpral večji delež bakrovih učinkovin. Rezultat je pričakovan, saj so ti vzorci ves čas izpostavljeni vlagi, poleg tega pa še številnim glivam in mikroorganizmom, ki lahko vplivajo na vezavo bakrovih pripravkov v les. Iz impregniranega lesa se je v enem letu izpralo 6,9 % bakra pri vzorcih, impregniranih s pripravki nižje koncentracije (CCB-N) in 9,3 % bakra iz vzorcev, prepojenih s pripravki višje koncentracije (CCB-V). Najbolj zanimivo pa je nihanje posameznih podatkov. Zanimivo je, da vrednosti nihajo med -6,8 % (torej da se je količina bakra v lesu celo povečala) in 9,3 %. Menimo, da nihanja lahko pojasnimo z nehomogenostjo lesa, napakami pri gravimetričnem določanju navzema, izcejanju pripravkov takoj po impregnaciji ... Če primerjamo podatke o vezavi bakrovih pripravkov v les s podatki, pridobljenimi v laboratoriju, vidimo da se je iz impregniranega smrekovega lesa, izpiranega v skladu s standardom SIST ENV 1250-2 (1994) izpralo bistveno manj aktivnih učinkovin kot v praksi. Iz lesa, impregniranega s pripravki CCB, se med standardnim postopkom izpiranja izpere le med 1 % in 2 % navzetih bakrovih učinkovin (Cooper s sod., 2000). Pri vrednotenju teh podatkov je potrebno upoštevati, da je specifična površina naših vzorcev v primerjavi s komercialnimi izdelki bistveno večja. Presek naših vzorcev je 1,5 cm X 2,5 cm, kar je kljub vsemu relativno malo. Poleg tega smo pričakovali, da bo prvo leto izpiranje intenzivnejše, saj se na površini po impregnaciji pogosto pojavijo depoziti - presežki bakrovih spojin v obliki kristalov, ki niso vezani v les in se zato relativno hitro sperejo iz lesa. Ti podatki so zanimivi z dveh vidikov. S praktičnega vidika je nujno poznati izpiranje biocidov iz lesa, saj intenzivno izpiranje ogrozi kvaliteto zaščite. Po drugi strani pa je dobra vezava aktivnih učinkovin pomembna tudi iz okoljskega in zdravstvenega vidika. Zato pričakujemo, da bo zanimivo spremljati vezavo bakrovih pripravkov v prihodnosti in jih primerjati z vezavo novejših generacij bakrovih pripravkov. zaključki Predstavljeni podatki jasno kažejo, da se bakrovi pripravki na osnovi bakra in kroma dobro vežejo v les. Večina bakrovih učinkovin ostane v lesu po prvem letu uporabe. Izpiranje bakrovih učinkovin v 4. razredu uporabe je intenzivnejše kot v 3. razredu uporabe. zahvala Avtorji se zahvaljujemo Javni agenciji za raziskovalno dejavnost republike Slovenije za finančno podporo v okviru programske skupine P4-0015-0481. Za tehnično podporo pri izvedbi testiranj se zahvaljujemo Boštjanu Kokalju. LITERATURA 1. peylo A., Willeitner H. (1995) The problem of reducing the lea-chability of boron by water repellents. Holzforschung, 49, 3: 211216 2. Morrell J.J., Freitag c.M. (1995) Effect of Wood Moisture-Content on Diffusion of Boron-Based Biocides through Douglas-Fir and Western Hemlock Lumber. Forest Products Journal, 45, 3: 51-55 3. Lesar B., Humar M. (2010) Vrednotenje življenjske dobe lesa, zaščitenega z emulzijami voskov in bakeretanolaminskimi pripravki v tretjem razredu izpostavitve Zb. gozd. lesar., 93: 23-35 4. Willeitner H. (2001) Current national approaches to defining retentions in use. COST E22: 6 s. 5. Hughes A.s. (1999) Studies on the fixation mechanisms, distribution and biological performance of copper based timber preservatives. Ph. D. thesis, London, Imperial College of Science, Technology and Medicine, 313 6. Humar M. (2006) Izpiranje baker-etanolaminskih pripravkov iz lesa. Zb. gozd. lesar., 80: 111-118 7. Biocidal products Directive, 98/8/Ec. 1998. Official Journal of the European Communities, L 123, 1-63 8. cooper p.A., Jeremic D., Taylor J.L., Ung Y.T. (2000) Effect of humic acid on leaching of CCA from treated wood. The International Research Group on Wood Preservation: IRG/WP 00-50151, 13 9. standard sisT ENv 1250-2 (1994) Wood preservatives - Methods for measuring losses of active ingredients and other preservative ingredients from treated timber - Part 2: Laboratory method for obtaining samples for analysis to measure losses by leaching into water or synthetic sea water. ENV 1250-2. Brussels, 16 Ajda ULČNIK*, Irena KRALJ CIGIĆ**, Lucija ZUPANČIČ-KRALJ** Črtomir TAVZES***, Franc POHLEVEN* udk 632.951:630*842 RAZGRADNJA ENDÜSULFANA Z GLIVAMA HYPOXYLON FRAGIFORME IN GLOEOPHYLLUM TRABEUM Degradation of endosulfan with Hypoxylon fragiforme and Gloeophyllum trabeum Povzetek: V tekočem mediju smo preučevali vpliv kloriranega insekticida endosulfana na prirast gliv ter njegovo razgradnjo z glivama Hypoxylon fragiforme in Gloeophyllum trabeum. Dodatek endosulfana v koncentraciji 2,4 mg/L ni vplival na rast micelija. Po 21 dnevih izpostavitve glivi H. fragiforme se je endosulfan pretvoril v metabolit endosulfan sulfat, v ekstraktih kultur pa smo s plinsko kromatografijo določili tudi endosulfan eter. Biotransformacije endosulfana z glivo rjave trohnobe G. trabeum nismo ugotovili. Ključne besede: endosulfan, endosulfan sulfat, glive, tekoča gojišča z endosulfanom, plinska kromatografija, razgradnja Abstract: The effect of endosulfan, an organochlorine insecticide, on the growth yield of Hypoxylon fragiforme and Gloeophyllum trabeum in liquid media was studied, as well as its degradation by both fungi. The addition of 2.4 mg/L of endosulfan did not have any effect on the growth of both fungal cultures. After 21 days in the liquid culture of H. fragiforme endosulfan was transformed to endosulfan sulphate. Endosulfan ether was also detected with gas chromatography. Biotransformation of endosulfan by G. trabeum was not detected. Keywords: endosulfan, endosulfan sulphate, fungi, liquid culture with endosulfan, gas chromatography, degradation UVoD Endosulfan (C9H6Cl6O3S) je insekticid širokega spektra, ki spada med ciklodiene (slika 1). Tehnična zmes endosulfana, ki se uporablja v komercialne namene, je sestavljena iz izomerov a in ß v razmerju 2:1 oziroma 7:3 (Sutherland in sod., 2002; UNEP, 2009). Endosulfan je v uporabi od sredine petdesetih let prejšnjega stoletja. Čeprav je danes njegova uporaba v mnogih državah prepovedana, je predvsem v manj razvitih državah kljub njegovim znanim škodljivim učinkom še vedno v uporabi za zatiranje škodljivcev v kmetijstvu (Sutherland in sod., 2002). V univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: ajda.ulcnik@bf.uni-lj.si ' Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Aškerčeva cesta 5, SI-1000 Ljubljana "Inštitut za lesarstvo in trajnostni razvoj, raziskovanje, razvoj, svetovanje in izobraževanje d.o.o, Celovška cesta 268, SI-1000 Ljubljana preteklosti se je endosulfan uporabljal tudi kot zaščitno sredstvo za les (UNEP, 2009). Endosulfan spada med obstojna organska onesnaževala in je toksičen predvsem za vodne živali ter v zemlji živeče organizme. Tako kot ostali organoklorni pesticidi, je v okolju izredno obstojen ter odporen na razgradnjo. Razpolovni čas obeh izomerov endosulfana v zemlji glede na poskuse v laboratoriju znaša med 28 in 391 dnevi. Nekateri viri navajajo, da je razpolovni čas endosulfana in njegovih metabolitov tudi do šest let (UNEP, 2009). Endosulfan se bioakumulira v živih organizmih, kjer ga zaznamo v maščobnem tkivu ter tudi v krvi. Za ljudi in večino živali je endosulfan zelo toksičen, saj ima že pri nizkih količinah akutne in kronične škodljive učinke na organizem, med drugim obstajajo domneve, da spada med mo-tilce enokrinega sistema (Varayoud in sod., 2008). Zaradi obstojnosti in dovolj velike hlapnosti je endosulfan prisoten praktično povsod, tako v vodi, zemlji in v zraku, iz- polnjuje pa tudi pogoje za uvrstitev na seznam obstojnih organskih onesnaževal, ki je del Stockholmske konvencije, katere podpisnica je tudi Republika Slovenija. Trenutno je endosulfan v postopku dodajanja na omenjeni seznam odpornih organskih onesnaževal (UNEP, 2009). S fotolizo se endosulfan slabo razgradi. V vodi razgradnja endosulfana poteka le pri visokih vrednostih pH (Sutherland in sod. 2002). Biološka transformacija endosulfana lahko poteka z oksidacijo ali s hidrolizo. Glavni metabolit, ki nastane pri oksidaciji, je endosulfan sulfat (C9H6Cl6O4S; slika 1), ki se s počasnimi transformacijami lahko pretvori v bolj polaren in manj toksičen endosulfan diol. Slednji se nadalje lahko razgradi v manj škodljive endosulfan lakton, endosulfan hidroksieter in endosulfan eter. Pri razgradnji endosulfana s hidrolizo je glavni razgradni produkt endosulfan diol. Endosulfan diol je manj toksičen od endosulfana in endosulfan sulfata (Sutherland in sod., 2002; Goswami in sod., 2009; UNEP, 2009). Endosulfan sulfat nastane le pri biološki transformaciji endosulfana, medtem ko endosulfan diol lahko nastaja tudi pri abiotski razgradnji v alkalnem okolju (Sutherland in sod., 2002). Popolna razgradnja endosulfana do ogljikovega dioksida z mikroorganizmi in glivami je zelo počasna (UNEP, 2009; Goswami in sod., 2009). slika 1. endosulfan (levo) in endosulfan sulfat (desno) (Kegley in sod., 2010). V literaturi je endosulfan sulfat največkrat omenjen kot končni razgradni produkt oksidacije endosulfana. 2al je endosulfan sulfat tako kot endosulfan še vedno toksičen in ima prav tako tudi insekticidne lastnosti (Siddique in sod., 2003; UNEP, 2009). Težava pri biološki transformaciji endosulfana tako ni samo v počasnosti temveč tudi v nastanku in kopičenju toksičnega endosulfan sulfata. Glavni razgradni produkt pri razgradnji z glivami je endosulfan sulfat, pri bakterijski razgradnji pa nastane v glavnem endosulfan diol. Glive bele trohnobe so sposobne razgraditi vrsto nevarnih ksenobiotikov. Pri razgradnji sodelujejo ligninolitični encimi, ki jih glive bele trohnobe sicer uporabljajo za razgradnjo lignina, ta pa poteka z oksidacijo in vključuje nastanek prostih radikalov. Razgradnje endosulfana so sposobne številne glive bele trohnobe in nitaste glive, med drugim Trichoderma harzianum, Aspergillus niger, Phanerochaete chrysosporium, Nectria ventrico-sa, Mucor thermohyalospora (Kullman in Matsumura, 1996; Shetty in sod., 2000; Kim in sod., 2001; Siddique in sod., 2003; Bhalerao in Puranik, 2007). Nekateri avtorji razgradnje endosulfana ne pripisujejo ekstracelularnemu oksi-daznemu mehanizmu, temveč hidrolitičnim encimom (na primer mono-oksigenazam in sulfatazam) (Kullman in Matsumura, 1996; Sutherland in sod., 2002; Goswami in sod., 2009). Ker pri razgradnji endosulfana lahko nastane nov in enako škodljiv intermediat (endosulfan sulfat), so v raziskavah metabolizma endosulfana še posebej pozorni na nastanek metabolitov. Raziskovalci poročajo o različnih razgradnih produktih in predlagajo različne poti razgradnje endosulfana, odvisne od vrste uporabljene glive. V našem delu smo preučevali vpliv endosulfana na rast glive bele trohnobe Hypoxylon fragiforme in glive rjave trohnobe Gloeophyllum trabeum ter razgradnjo endosulfana z omenjenima vrstama gliv. materiali in metode Izbor glivnih izolatov in inokulacija, preverjanje topnosti endosulfana v tekočem gojišču Endosulfan smo za 21 dni izpostavili ogljeni kroglici (H. fragiforme, ZIM L108) in navadni tramovki (G. trabeum, ZIM L018). Glivo bele trohnobe H. fragiforme uvrščamo v deblo zaprtotrosnic (Ascomycota), gliva rjave trohnobe G. trabeum pa spada v deblo prostotrosnic (Basidiomy-cota). Za analize smo uporabili kulture micelija iz Zbirke industrijskih organizmov (ZIM), ki jo hranimo na Oddelku za lesarstvo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani, v Delovni skupini za patologijo in zaščito lesa. Kulture gliv smo gojili v 300 ml erlenmajericah, napolnjenih s 50 ml tekočega gojišča po Hadarju (Hadar in Cohen-Arazi, 1986), ki smo mu dodali MnSO4^H2O (koncentracija v gojišču 2 mM) in veratril alkohol (3,4-dimetoksibenzil alkohol, koncentracija v gojišču 2 mM), pH gojišča pa smo umerili na 4,5 z dodajanjem 0,1 M HCl (Vidic in sod., 2008). Zaradi skopih podatkov o fizikalno-kemijskih lastnostih endosulfana smo pred pričetkom poskusa preučili topnost endosulfana v tekočem gojišču, saj se pri razgradnji endosulfana v literaturi pojavljajo izredno različno uporabljene koncentracije, ki se ne skladajo z redko dostopnimi informacijami o topnosti endosulfana v vodi (Shetty in sod., 2000; Kim in sod., 2001; Siddique in sod., 2003; UNEP, 2009). Zato smo v tekoče gojišče po Hadarju dodali različne količine osnovne raztopine endosulfana ter z odvzemanjem alikvotov preučili enakomerno porazdelitev insekticida v njem. Osnovno raztopino endosulfana (Supelco, ZDA) smo pripravili v acetonu. Za ugotavljanje topnosti endosulfana v tekočem gojišču po Hadarju smo v 50 ml gojišča dodali osnovno raztopino endosulfana tako, da so bile končne koncentracije v gojišču 0,4 mg/L, 0,8 mg/L, 1,6 mg/L ter 2,4 mg/L. Iz gojišča smo nato petkrat odvzeli po 5 ml vzorca in endosulfan ekstrahirali z dodatkom 3 ml (za koncentraciji endosulfana 0,4 mg/L in 0,8 mg/L) ter 6 ml (za koncentracijo endosulfana1,6 mg/L in 2,4 mg/L) heksa-na. Heksansko fazo smo analizirali s plinsko kromatografijo. VPLIV ENDOSULFANA NA PRIRAST BIOMASE Inokulat za tekoča gojišča smo vzgojili na krompirjevem dekstroznem agarju (PDA) (DIFCO Laboratories, ZDA), iz katerega smo s plutovrtom (premer 9 mm) izrezali vcep-ke. Tekoča gojišča smo inokulirali s tremi vcepki micelija. Za ugotavljanje vpliva endosulfana na rast gliv H. fragifor-me in G. trabeum smo kulturam obeh vrst po petih dneh gojenja v tekočih gojiščih dodali 120 |l osnovne raztopine endosulfana, negativnim kontrolam pa 120 |l acetona (Fluka, Nemčija). Dodatno smo preučili tudi vpliv acetona na rast gliv, tako da smo glive gojili le v gojišču po Hadar-ju. Kulture smo stresali 26 dni v temi na horizontalnem stresalniku (100 min-1, 25 °C, 60 % RH). Po koncu poskusa smo glivno biomaso ločili od gojišča s filtracijo skozi grobi filtrirni papir (Sartorius Stedim Biotech, 84 g m-2, grade 388) z uporabo vodne črpalke. Vzorce smo sušili 6 ur pri 50 °C in jih nato stehtali. RAZGRADNJA ENDOSULFANA Z GLIVAMA h. FRAGIFORME IN G. TRABEUM Po petih dneh inkubacije smo v inokulirana tekoča gojišča dodali 120 |l osnovne raztopine endosulfana. Koncentracija endosulfana je bila po dodatku v gojišče 2,4 mg/L. Pri negativnih kontrolah smo namesto raztopine endosulfana v gojišče dodali 120 |l acetona. Za pozitivne kontrole smo uporabili sterilno tekoče gojišče, v katerega smo dodali 120 |l raztopine endosulfana. Kulture gliv smo v tekočem mediju gojili še 21 dni v temi na horizontalnem stresalniku (100 min-1, 25 °C, 60 % RH). Vse poskuse smo izvajali v treh ponovitvah. Po 21 dneh izpostavitve endosulfana glivam smo vsebino erlenmajeric prelili v centrifugirke. Prazne erlenmajerice smo sprali s 50 ml heksana, ki smo ga nato dodali v centrifugirke. Vsebino centrifugirk smo homogenizirali z napravo Ika T25 Digital Ultra-Turrax (11000 vrtljajev min-1, 30 s). Po homogenizaciji smo nepolarno fazo z ekstrahiranim endosulfanom ločili od polarne faze s centrifugiranjem (4000 vrtljajev min-1, 5 min). Nepolarno fazo smo uporabili za nadaljnjo analizo. Endosulfan smo v ekstraktih določili s plinskim kromato-grafom (Hewlett Packard 6890 Series, ZDA) z detektorjem za zajetje elektronov (ECD) in kolono RTX-5MS (dolžina 60 m, premer 250 |im, debelina stacionarne faze 0,50 |im). Analizni pogoji so bili naslednji: temperatura injektorja 250 °C, temperatura detektorja 350 °C, nosilni plin helij (pretok 3,7 ml min-1), temperaturni program: 70 °C do 300 °C, 30 °C min-1, zadrževalni čas 1 minuta pri 70 °C in 5 minut pri 300 °C. Volumen vbrizganega vzorca je bil 1 |l. REZULTATI IN RAZPRAVA Analiza topnosti endosulfana v tekočih gojiščih ni pokazala značilnih razlik, ne glede na uporabljene izhodne koncentracije. Sklepamo, da se je endosulfan pri vseh uporabljenih koncentracijah popolnoma raztopil v gojišču. Za nadaljnje poskuse smo uporabili najvišjo možno koncentracijo (2,4 mg/L), predvsem zaradi lažje detekcije morebitnih razgradnih produktov. Rast lesnih gliv smo testirali v modificiranem tekočem gojišču po Hadarju, ki smo mu po petih dneh po inokulaciji z vcepki izbranih gliv dodali endosulfan (končna koncentracija 2,4 mg/L). Povprečna suha masa glive G. trabeum je v vseh primerih znašala med 0,15 g in 0,20 g, pri glivi H. fragiforme pa okoli 0,10 g (slika 2). Razlike v količini suhe biomase med posameznimi vzorci so bile pri obeh vrstah gliv v okviru standardnih odklonov, zaradi česar sklepamo, da dodatek endosulfana oziroma acetona kulturam gliv v primerjavi s kontrolami (samo gojišče po Hadarju) ni vplival na prirast biomase, prav tako nismo opazili morfoloških sprememb. Pridobljeni rezultati so bili izhodišče za ugotavljanje razgradnje endosulfana. Uporabili smo enako koncentracijo endosulfana, saj pri tej koncentraciji nismo zaznali vpliva na rast gliv. Z analizo GC ekstraktov pozitivnih kontrol (sterilno gojišče z endosulfanom) smo določili izomer a endosulfana pri retencijskemu času 8,1 min in izomer ß pri retencijske-mu času 8,4 min. Po 21 dnevih izpostavitve endosulfana kulturam glive H. fragiforme v ekstraktih nismo določili nobenega izmed izomerov endosulfana, saj na kromato-gramu ni bilo kromatografskih vrhov pri pripadajočih re- Slika 2. Prirastek suhe biomase gliv po 26 dneh gojenja v tekočem gojišču po Hadarju, kot srednja vrednost treh ponovitev s pripadajočimi standardnimi odkloni. Aceton in endosulfan smo dodali pet dni po inokulaciji. slika 3. Kromatograma endosulfana v kontroli (črtkana črta) in ekstrakta kulture glive H. fragiforme z dodatkom endosulfana po 21 dneh izpostavitve (polna črta) tencijskih časih. Namesto vrhov, ki sta pripadala izomerom endosulfana, sta se pojavila nova kromatografska vrhova pri retencijskih časih 7,0 min in 8,7 min (slika 3), ki smo ju identificirali z analizo GC-MS. Na podlagi analize GC-MS smo sklepali, da je kromatografski vrh pri retencijskemu času 7,0 min pripadal endosulfan etru, vrh pri retencijskemu času 8,7 min pa endosulfan sulfatu, kar smo dodatno potrdili z analizo GC standarda endosulfan sulfata. Glede na to, da je končni produkt oksidacije najpogosteje endosulfan sulfat, je pri izpostavitvi najverjetneje prišlo do oksidacije endosulfana v endosulfan sulfat z ligninolitičnimi encimi (Aust, 1990; Kullman in Matsumura, 1996; Pointing, 2001; Goswami in sod., 2009). Ploščina kromatografskih vrhov endosulfana v ekstraktih glive G. trabeum je bila v primerjavi s pozitivno kontrolo nekoliko manjša, vendar zaradi majhnega števila vzorcev ne moremo sklepati, da je prišlo do razgradnje. V ekstraktih, pridobljenih iz kultur glive G. trabeum, smo določili oba izomera endosulfana, pojavili pa so se nekateri manjši kromatografski vrhovi, ki niso pripadali endosulfan sulfatu in endosulfan etru, kar nakazuje, da gliva endosulfana ne razgrajuje oziroma ga v le majhnem obsegu razkraja do nespecifičnih produktov, ki jih nismo identificirali. Gliva G. trabeum spada med glive rjave trohnobe, ki razgrajujejo predvsem celulozo in hemicelulozo v oleseneli celični steni. Zaradi odsotnosti ligninolitičnega sistema, ki poleg lignina domnevno povzroča tudi razgradnjo ligninu podobnih ksenobiotikov, razgradnje s to vrsto glive nismo pričakovali (Bumpus in sod., 1985; Hammel, 1995; Reddy, 1995; Gadd, 2001). sklep Dodatek endosulfana v koncentraciji 2,4 mg/L ni vplival na rast gliv H. fragiforme in G. trabeum v kulturah. Po 21 dneh izpostavitve endosulfana kulturi glive H. fragiforme je bil endosulfan sulfat glavni metabolit, ki smo ga identificirali z GC analizo. V ekstraktih smo potrdili tudi prisotnost endosulfan etra. Z glivo rjave trohnobe G. trabeum do razgradnje endosulfana ni prišlo. ZAHVALA Zahvaljujemo se Javni agenciji za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije za finančno podporo v okviru programa P4-0015-0481. LITERATURA IN VIRI 1. Aust sD (1990) Degradation of environmental pollutants by Pha-nerochaete chrysosporium. Microbial Ecology, 20: 197-209 2. Bhalerao Ts, Puranik PR (2007) Biodegradation of organochlori-ne pesticide, endosulfan, by a fungal soil isolate, Aspergillus niger. International Biodeterioration & Biodegradaton, 59: 315-321. 3. Bumpus JA, Tien M, Wright D, Aust sD (1985) Oxidation of persistent environmental pollutants by a white rot fungus. Science, 228: 1434-1436 4. Gadd GM (2001) Fungi in bioremediation. Cambridge University Press, Cambridge, 481 5. Goswami s, Vig K, singh DK (2009) Biodegradation of a and ß endosulfan by Aspergillus sydoni. Chemosphere, 75: 883-888 6. Hadar Y, Cohen-Arazi E (1986) Chemical composition of the edible mushroom Pleurotus ostreatus produced by fermentation. Applied and Environmental Microbiology, 51, 6: 1352-1354 7. Hammel KE (1995) Organopollutant degradation by ligninolytic fungi. V: Microbial Transformation and Degradation of Toxic Organic Chemicals. Young LY (Ur.), Cerniglia CE (Ur.), Wiley-Liss, New York, 331-346 8. Kegley sE, Hill BR, Orme s, Choi AH (2010) PAN Pesticide Database, Pesticide Action Network. http:www.pesticideinfo.org (17.4.2011) 9. Kim YK, Kim sH, Choi sc (2001) Kinetics of endosulfan degradation by Phanerochaetechrysosporium. Biotechnology Letters, 23: 163-166 10. Kullman SW, Matsumura F (1996) Metabolic pathways utilized by Phanerochaete chrysosporium for degradation of the cyclodiene pesticide endosulfan. Applied and Environmental Microbiology, 62:593-600 11. Pointing SB (2001) Feasibility of bioremediation by white-rot fungi. Applied Microbiology and Biotechnology, 57: 20-33 12. Reddy AC (1995) The potential for white-rot fungi in the treatment of pollutants. Current Opinion in Biotechnology, 6: 320-328 13. Shetty PK, Mitra J, Murthy NKB, Namitha KK, Savitha KN, Rag-hu K (2000) Biodegradation of cyclodiene insecticide endosulfan by Mucor thermohyalospora MTCC 1384. Current Science, 79: 1381 -1383 14. Siddique T, Okeke BC, Arshad M, Frankenberger WT (2003) Biodegradation kinetics of endosulfan by Fusarium ventricosum and a Pandoraea species. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51: 8015-8019 15. Sutherland TD, Weir KM, Lacey MJ, Horne I, Russel RJ, Oake-shott JG (2002) Enrichment of a microbial culture capable of degrading endosulphate, the toxic metabolite of endosulfan. Journal of Applied Microbiology, 92: 541-548 16. UNEP (2009) Consideration of draft risk profiles: endosulfan. Persistent Organic Pollutants Review Committee, Fifth meeting, Geneva, 26 17. Varayoud J, Monje L, Bernhardt T, Munoz-de-Toro M, Luque EH, Ramos JG (2008) Endosulfan modulates estrogendependent genes like a non-uterotrophic dose of 17ß-estradiol. Reproducitve Toxicology, 26: 138-45 18. Vidic I, Zupančič-Kralj L, Sepčić K, Pohleven F (2008) Degradation of polychlorinated organic biocides by the wood decaying fungi. V: International Research Group on Wood Preservation. IRG Documents IRG 39, Istanbul, 25-29 maj: str. 1-13 Aleš UGOVŠEK*, Milan šERNEK* udk 630*824.86 vpliv vrednosti ph utekočinjenega lesa na strižno trdnost in trajnost zlepljenih spojev Influence of pH value of liquefied wood on shear strength and durability of bond lines Izvleček: Utekočinjen les je produkt solvolize lesa, ki ga lahko uporabimo kot sredstvo za lepljenje lesenih elementov. Problem spojev, zlepljenih z utekočinjenim lesom, sta nizka strižna trdnost in trajnost, ki sta potencialno odvisni od reaktivnosti utekočinjenega lesa oziroma njegove vrednosti pH. V raziskavi smo z reološkimi meritvami osvetlili utrjevanje utekočinjenega lesa z različnimi vrednostmi pH ter proučevali vpliv različnih vrednosti pH utekočinjenega lesa na strižno trdnost in trajnost zlepljenih spojev. Ključne besede: lepilo, strižna trdnost, utekočinjen les, vrednost pH Abstract: Liquefied wood is a product of wood solvolysis and can be used as a material for bonding of wood elements. The main problems of bond lines, prepared with liquefied wood, are their low shear strength and durability. This can be the consequence of low reactivity of liquefied wood or pH value, respectively. Curing of liquefied wood was elucidated using rheological measurements. Influence of different pH values of liquefied wood on shear strength value of bond lines and their durability was investigated in this work, as well. Keywords: adhesive, shear strength, liquefied wood, pH value 1. UVOD Utekočinjen les (UL) je produkt solvolize lesa ob uporabi reagenta (topila) in katalizatorja. Uporablja se lahko kot sredstvo za lepljenje lesa v kombinaciji s komercialnimi lepili (Kunaver in sod., 2010; Ugovšek in sod., 2010a), kot so-reagent pri izdelavi polimerov za izdelavo lepil (Kobayashi in sod., 2001) ali kot samostojna komponenta za lepljenje lesa (Ugovšek in sod., 2010b). V slednjem primeru sta največja problema nizka strižna trdnost in trajnost zlepljenih spojev, kar pomeni, da so lepljenci praktično neuporabni (Šernek in sod., 2010). Trajnost spojev, zlepljenih zgolj z UL, je odvisna od uporabljenega utekočinjevalnega reagenta ter končnega razmerja med lesom in reagentom v utekočinjenem produktu. Uporaba etilen glikola kot reagenta univ. dipl. inž. les., Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 1 SI-1000 Ljubljana, e-pošta: ales.ugovsek@bf.uni-lj.si f prof. dr., Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: milan.sernek@bf.uni-lj.si namesto glicerola se je izkazala za učinkovito rešitev, saj strižna trdnost zlepljenih spojev med izpostavljenostjo standardnim klimatskim pogojem ne upade (Ugovšek in sod., 2010b). Poleg tega se je izkazalo, da nižje razmerje med reagentom in lesom v UL pripomore k trajnejšim in trdnejšim spojem (Ugovšek in sod., 2010b). Med procesom utekočinjanja lesa pride do degradacije osnovnih komponent lesa (celuloza, hemiceluloze in li-gnin), ki razpadejo na monomere in oligomere. Tako celuloza razpade na glukozide, ki reagirajo z etilen glikolom, v nadaljevanju pa pride do degradacije in nastanka levu-linatov ter v končni fazi levulinske kisline (Yamada, Ono, 2001). Lignin prav tako razpade na manjše frakcije, ki pa so v nadaljevanju reakcije podvržene t.i. rekondenzaciji. V primeru uporabe žveplove kisline kot katalizatorja pri utekočinjanju namreč pride do kondenzacije med ogljikom na a-mestu in ogljikom aromatskih obročev lignina, pri tem pa se tvorijo difenilmetanske strukture (Yamada, * Ono, 1999). UL je torej sposoben tvoriti zamreženo strukturo, pri čemer pride do reakcije med depolimerizirano celulozo in aromatskimi derivati lignina oziroma nastopi reakcija nukleofilne substitucije celuloze in fenoksidne-ga iona (Kobayashi in sod., 2004). Stopnja zamreženja je odvisna od reaktivnosti UL oziroma kislinsko disociativne konstante (jakosti kisline), ki pa v primeru lepljenja lesa slabo vpliva na površinski sloj le-tega. V članku pojem reaktivnost UL razumemo kot sposobnost UL za samo-zamreženje oziroma sposobnost reakcije z lesom. Med vročim stiskanjem se namreč močno degradira območje penetracije UL, kar posledično povzroča nižjo strižno trdnost zlepljenih spojev kljub temu, da do porušitve pride po lesu in ne po lepilu (Ugovšek in sod., 2010b). Namen raziskave je bil torej proučiti vpliv različnih vrednosti pH UL na hitrost utrjevanja ter strižno trdnost in trajnost spojev, zlepljenih z UL. 2. MATERIALI IN METODE 2.1. utekočinjanje lesa Za utekočinjanje lesa smo uporabili manjše frakcije topo-love (Populus nigra L.) žagovine, ki smo jo pred tem posušili v laboratorijskem sušilniku (103 °C, 24 h). Utekočinjanje lesa je potekalo v 1000 mL steklenem reaktorju 120 minut pri 180 °C. Kot reagent za utekočinjanje smo uporabili etilen glikol (EG) (p.a., Sigma-Aldrich, Nemčija) in kot katalizator 97 % žveplovo(VI) kislino (p.a., Sigma-Aldrich, Nemčija). Masno razmerje med topolovino in EG je bilo 1:3, dodatek katalizatorja pa je znašal 3 % glede na maso EG. Po končanem utekočinjanju smo UL razredčili z zmesjo 1,4-dioksana in vode (masno razmerje 4:1) ter ga s pomočjo podtlaka prefiltrirali prek filtrirnih papirjev (Sartorius filter disks 388 grade/84/mm2). Filtrirne papirje z netopnim ostankom smo posušili in na podlagi mas izračunali delež utekočinjenega lesa (DUL) (1): DUL X 100% (1) pri čemer predstavlja W1 maso suhega filtrirnega papirja z netopnim ostankom (g), W2 maso filtrirnega papirja (g) in W3 maso topolovine (g). V nadaljevanju smo z rota-vaporjem (Büchi rotavapor R-210) in vakuumsko črpalko (Vacuubrand, PC 3003 VARIO) pri 55 °C ter prilagojenem višanju podtlaka do 10 mbar odstranili 1,4-dioksan ter vodo. Po odstranitvi 1,4-dioksana in vode smo pri 120 °C in podtlaku 10 mbar odparili večji del EG. Tak utekočinjen les, s končnim masnim razmerjem med topolovino in EG 1:1, smo uporabili za nadaljnje raziskave (Slika 1). Maso UL smo med odparevanjem EG spremljali gravimetrično. slika 1. shematski prikaz postopka utekočinjanja lesa 2.2. uRAvNAvANJE vREDNoSTI pH uTEKoČINJEnega lesa Vrednost pH UL smo merili s pH metrom (Mettler Toledo, SevenEasy, pH meter S20) in uporabo konkavne polkro-žne steklene sonde. Vrednosti pH UL smo uravnavali z dodajanjem 10 M raztopine natrijevega hidroksida (NaOHaq). 2.3. lepljenje lesenih lamel z utekočinjenim lesom Za lepljenje smo uporabili bukove lamele debeline 5 mm, ki smo jih zlepili v skladu s predpisi standarda EN 12765 (2002). Pred lepljenjem smo lamele poskobljali, s čimer smo zagotovili gladko in čisto površino. Utekočinjen les smo nanašali valjčno, nanos pa je znašal 200 g/m2 (enostransko). Temperatura v stiskalnici je bila 200 °C, čas stiskanja 900 sekund in specifičen tlak stiskanja 0,6 MPa. Zlepljene dvoslojne lepljence smo razžagali v strižne pre-skušance in jih testirali takoj po lepljenju (n>10) ter nato po 1, 3, 7, 14 in 28 dneh klimatiziranja v standardni klimi (20±2) °C, relativna zračna vlažnost (65±5) %. Vsi strižni testi so bili opravljeni na univerzalnem testirnem stroju ZWICK/Z005 v skladu s standardom EN 205 (2003). 2.4. spremljanje reoloških lastnosti med utrjevanjem uL z različnimi vrednostmi pH Reološke lastnosti (elastični modul G' (Pa), strižni modul G" (Pa), viskoznost n (Pa-s) in faktor izgub tanô (/)) smo spremljali z reometrom ARES G2. Uporabili smo oscilator-ni test s konstantno režo med aluminijastima diskoma, kamor smo nanesli 200 g/m2 UL z različnimi vrednostmi pH. Temperatura se je med merjenjem spreminjala z za- četne temperature 30 °C na končno temperaturo 200 °C. Hitrost segrevanja je bila 34 °C/min, s čimer smo simulirali prehod temperature prek lesa listavcev (1 mm = 1 min). 3. REZULTATI 3.1. URAVNAVANJE VREDNOSTI pH UTEKOČINJENEGA LESA Izmerjene vrednosti pH utekočinjenega lesa z različnim dodatkom vodne raztopine NaOH so prikazane na sliki 2. Vrednost pH UL brez dodatka NaOH je negativna. O negativnih vrednostih pH različnih snovi poročajo tudi drugi avtorji, med njimi o vrednostih vulkanskih izvirov vode (pH -1,7), vode iz kraterskih jezer (pH -0,89) in rudniške vode s pH -3,6 (Nordstrom in sod., 2000). Negativna vrednost pH je kljub splošnemu nepoznavanju tega pojava povsem logična, saj je pH definiran kot negativni desetiški logaritem aktivnosti H+ ionov v raztopini (pH = - log[a(H+)]) (IUPAC, 2011). V primeru snovi z molarnostjo >1 je torej njihova vrednost pH <0. Komercialno uporabna raztopina HCl (37 %) ima vrednost pH približno -1,1, medtem ko ima nasičena raztopina NaOH vrednost pH približno 15 (Lim, 2006). Razlog za negativen pH UL je najverjetneje dodatek žve-plove kisline in neznaten delež vode, ki je posledica odpa-revanja etilen glikola pri temperaturi nad 100 °C. Na sliki 2 je prikazana vrednost pH UL -0,5, vendar je zaradi uporabe steklene sonde ta nenatančna. Steklene elektrode imajo namreč t.i. "kislinsko napako", zaradi česar je določena vrednost premalo natančna (Chemistryabout. com, 2011). Zaradi potencialne manjše napake pri izmerjeni negativni vrednosti pH bomo v nadaljevanju uporabljali izraz negativen pH (neg. pH). Preostale vrednosti pH so izpisane v diagramu na sliki 2 (0,24; 1,63; 2,80 in 5,20). 3.2. strižni test zlepljenih spojev z ul z različnimi vrednostmi pH Na sliki 3 je prikazana strižna trdnost spojev, ki so bili zlepljeni z UL z različnimi vrednostmi pH. Preskušanci so bili testirani takoj po lepljenju ter kasneje po 1, 3, 7, 14 in 28 dneh. Največja strižna trdnost je bila ugotovljena pri preskušancih, ki so bili zlepljeni z UL brez dodatka NaOH, medtem ko so te vrednosti bistveno manjše pri preskušancih ostalih skupin, glede na vrednost pH. Preskušanci, zlepljeni z UL, katerih vrednosti pH sta znašali 0,24 ter 1,63, imajo podobno strižno trdnost, preskušanci s pH 2,80 in 5,20 pa so po 7 oziroma 3 dneh razpadli. Pomemben podatek je, da strižna trdnost zlepljenih spojev z UL z neg. pH tekom klimatiziranja v standardnih pogojih ne upada. Upadanje strižne trdnosti spojev, zlepljenih z UL je v dosedanjih raziskavah predstavljalo največjo pomanjkljivost lepljencev (Šernek in sod., 2010; Ugovšek in sod., 2010a). Vrednost pH ima torej velik pomen pri lepljenju lesa z UL, saj je od nje odvisna hitrost utrjevanja UL. Med procesom utrjevanja namreč prihaja do rekondenzacije UL. V tej fazi pride do kondenzacije osnovnih gradnikov lesa - celuloze, hemiceluloz in lignina. Do rekondenzacije pride zaradi reakcije med depolimerizirano celulozo in aromatskimi derivati lignina oziroma nastopi reakcija nukleofilne substitucije celuloze in fenoksidnega iona (Kobayashi in sod., 2004). V reakcijo kondenzacije vstopa tudi EG, ki potencialno reagira s produkti degradirane celuloze, pri čemer nastaja EG-glukozid (Yamada, Ono, 2001) ali z ligninom, na katerega se veže alifatska veriga topila (Jasiukaityte in sod., 2010). Kljub navedbam, da uporaba EG preprečuje kondenzacijo ligninov, pa menimo, da je bila količina EG v končnem UL dovolj nizka, da je do slednje prišlo. Izbira katalizatorja je v tem primeru precejšnjega pomena, saj žveplova kislina lahko sproži reakcijo rekondenzacije. V primeru uporabe p-toluensulfonske kisline do rekonden- S 3 3 1 2 I o. Vi 1 0 r 1 O > -1 ♦ 5,2 ♦ 2,8 ♦ 1,63 ♦ 0.24 * -0.5 1 2 3 4 5 Masa dodanega NaOH,,,. (g) Slika 2. Izmerjene vrednosti pH utekočinjenega lesa v odvisnosti od dodatka 10 M vodne raztopine NaOH slika 3. vpliv vrednosti pH ÜL na strižno trdnost zlepljenih spojev zacije lignina po vsej verjetnosti ne bi prišlo, saj bi bila količina oksonijevih ionov po disociaciji prenizka (Yamada, Ono, 1999). Slednje je najverjetneje tudi razlog za manjšo strižno trdnost pri preskušancih, zlepljenih z UL z višjimi vrednostmi pH. Dodatek žveplove kisline pa ima poleg pozitivnega tudi negativen vpliv na lepljenje v stiskalnici pri visoki temperaturi, saj se površina lesenih lamel (območje penetracije UL) degradira, s čimer se posledično zniža strižna trdnost lesa samega (Ugovšek in sod., 2010b). Slednje dokazujejo podatki o lomu po lesu, ki so prikazani na sliki 4. Lom po lesu je namreč zelo visok (neg. pH), kljub sorazmerno majhnim strižnim trdnostim (slika 3 (neg. pH)) v primerjavi s komercialnimi lepili, za katere standard zahteva strižno trdnost nad 10 N/mm2. Slednje ne sovpada s strižno trdnostjo bukovine, ki v povprečju znaša 10 N/mm2 (Čufar, 2006). Sklepamo, da je med lepljenjem pri 200 °C prišlo do degradacije površine lesa oziroma do "utekočinjanja" lete. Reaktivnost UL je zaradi nizke vrednosti pH tako visoka, da potencialno sproži reakcijo utekočinjanja v območju slika 4. Vpliv vrednosti pH UL na vrednosti loma po lesu slika 5. Vpliv vrednosti pH utekočinjenega lesa na njegovo utrjevanje penetracije UL, s čimer se posledično zmanjša strižna trdnost lesa. V primeru strižne trdnosti preskušancev z nižjimi vrednostmi pH je lom po lesu bistveno nižji oziroma ga ni, kar sovpada s predvidevanji glede reaktivnosti UL in utekočinjanja površine lesa (območje penetracije UL). 3.3. reološke lastnosti MED utrjevanjem UTE-KočlNJENEGA LESA z različnimi vrednostmi pH Na sliki 5 je prikazan potek utrjevanja UL z različnimi vrednostmi pH med oscilatornim testom, izvedenim z re-ometrom ARES G2. Od vseh reoloških lastnosti, ki smo jih spremljali, sta prikazana le elastični modul in faktor izgub. Na ordinatni osi je podan dinamični strižni modul ali elastični modul (G'), ki predstavlja količino shranjene deformacijske energije, nastale med strižnim testom, torej elastično obnašanje materiala (Mezger, 2002). Z njim lahko ponazorimo hitrost utrjevanja materiala in primerjamo končne vrednosti. Iz slike 5 je razvidno, da najhitreje in najintenzivneje utrjuje UL z negativno vrednostjo pH, kar sovpada z rezultati strižnih testov. G' je po 900 sekundah v primeru neg. pH več kot desetkrat višji kot v primeru pH 0,24 in več kot stokrat višji kot v primeru pH 5,20. Slednje potrjuje tudi domneve o mnogo višji reaktivnosti UL brez dodatka NaOH. Iz slike 5 je razvidno, da UL z neg. pH prične utrjevati prvi, za podrobnejšo analizo pričetka utrjevanja pa so relevantni podatki o faktorju izgub (tanô), ki so prikazani na sliki 6. Faktor izgub predstavlja kvocient med viskoznim in elastičnim deležem deformacijskega obnašanja. Tako ima idealno elastičen material vrednosti tanô = 0 in idealno viskozen material vrednost tanô = ». Pri izenačenih vrednostih elastične in viskozne komponente je tanô = 1. Slednja vrednost je torej pomemben parameter, saj v fazi utrjevanja materiala predstavlja mejo med tekočim stanjem in pričetkom želiranja (sol/gel stanje). V tekočem stanju je tanô > 1, medtem ko je v gel stanju tanô < 1. Privzamemo lahko, da meja tanô = 1 predstavlja začetek želiranja oziroma utrjevanja materiala. Na sliki 6 razberemo, da je do sol/gel stanja najhitreje prišlo pri UL z neg. pH (=270 s), sledi UL s pH 0,24 (=300 s), UL s pH 1,63 (=325 s), UL s pH 2,80 (=340 s) in UL s pH 5,20 (=360 s). Rezultati kažejo tudi na to, da UL z neg. pH za pričetek želiranja potrebuje nižjo temperaturo kot 200 °C. Pri 270 sekundah je glede na prehod toplote skozi les listavcev temperatura spoja bila šele 180 °C. Po končanem merjenju (900 s) so bile vrednosti tanô, z izjemo sestave s pH 5,20 (ki verjetno sploh ni zadostno utrdila), med 0,1 in 0,2 kar pomeni, da je bilo v vseh ostalih primerih UL razmerje med elastično in viskozno komponento podobno, prevladovala pa je elastična. nss P H 0.Î4 1.63 2.69 5.30 0 350 350 J60 550 SSO 750 860 560 Ča*ulrjt«inia m Slika 6. Vpliv vrednosti pH utekočinjenega lesa na spreminjanje faktorja izgub (tanö) 4. SKLEP V raziskavi smo proučevali vpliv različnih vrednosti pH utekočinjenega lesa na strižno trdnost zlepljenih spojev in osvetlili potek utrjevanja utekočinjenega lesa z reolo-škimi meritvami. Utekočinjenemu lesu smo pred lepljenjem spreminjali vrednosti pH z vodno raztopino NaOH v območju med negativnim pH-jem in vrednostjo pH 5,20. Največjo strižno trdnost in najboljšo trajnost so izkazali spoji, zlepljeni z utekočinjenim lesom brez dodanega NaOH (neg. pH). Z višanjem vrednosti pH se je strižna trdnost zmanjševala, prav tako se je poslabšala trajnost zlepljenih spojev. Strižna trdnost spojev, zlepljenih z utekočinjenim lesom brez dodanega NaOH, se med izpostavitvijo standardnim klimatskim pogojem ni zmanjšala, kar predstavlja napredek na področju lepljenja z utekočinjenim lesom. Kljub sorazmerno majhnim strižnim trdnostim v primerjavi s komercialnimi lepili pa smo zaznali visok delež loma po lesu. Slednje je posledica degradacije površine lesa v območju penetracije utekočinjenega lesa, saj jo le-ta med lepljenjem zaradi svoje reaktivnosti močno poškoduje. Izmerjena strižna trdnost torej predstavlja strižno trdnost delno degradiranega sloja lesa. Vrednost pH utekočinjenega lesa tako bistveno vpliva na hitrost utrjevanja, saj sta z njo pogojena tudi reaktivnost utekočinjenega lesa in reakcija rekondenzacije, pri čemer se med lepljenjem tvori zamrežena struktura. Hitrost utrjevanja utekočinjenega lesa smo osvetlili z reološkimi meritvami, s katerimi smo spremljali utrjevanje utekočinjenega lesa pri podobnih pogojih, kot so bili med lepljenjem v stiskalnici. Najhitreje je utrjeval utekočinjen les brez dodanega NaOH (neg. pH), medtem ko je najpočasneje utrjeval utekočinjen les z vrednostjo pH 5,20. S spremljanjem faktorja izgub (tanô) smo še dodatno potrdili, da ima vrednost pH bistven vpliv na reaktivnost utekočinjenega lesa in njegovo utrjevanje. S faktorjem izgub smo natančneje določili pričetek prehoda utekočinjenega lesa iz tekočega v gel stanje in ugotovili, da se ta proces najprej začne pri utekočinjenem lesu brez dodanega NaOH (neg. pH). Z raziskavo smo prišli do pomembnih rezultatov in ugotovitev na področju lepljenja z utekočinjenim lesom in obenem odprli novo področje za raziskovanje, katerega najpomembnejša naloga bo ugotoviti, kaj se dogaja s površino lesa med lepljenjem z utekočinjenim lesom. ZAHVALA Prispevek je nastal v okviru temeljnega raziskovalnega projekta J4-2177 »Razvoj okolju prijaznih lepil iz obnovljivih rastlinskih polimerov« in Raziskovalnega programa P4-0015 »Les in lignocelulozni kompoziti«, ki ju financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS. Avtorja se zahvaljujeta študentu Vinku Peklaju za tehnično pomoč. VIRI 1. čufar K. (2006) Anatomija lesa. Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ljubljana, 185 2. EN 12765 (2002) Classification of thermosetting wood adhesives for non-structural applications. 3. EN 205 (2003) Adhesives - Wood adhesives for non-structural applications - Determination of tensile shear strength of lap joints. 4. Is a negative pH possible? (2011) Chemistryabout.com. http://chemistry.about.com/od/acidsbase17f/negative-ph.htm (20.2.2011) 5. lUPAC (2011) Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins 6. Jasiukaityte E., Kunaver M., Crestini (2010) Lignin behaviour during wood liquefaction-Characterization by quantitative 31P, 13C NMR and size-exclusion chromatography. Catalysis today, 156: 23-30 7. Kobayashi M., Asano T., Kajiyama M., Tomita B. (2004) Analysis on residue formation during wood liquefaction with polyhydric alcohol. Journal of wood science, 50: 407-414 8. Kobayashi M., Hatano Y., Tomita B. (2001) Viscoelastic Properties of Liquefied Wood/Epoxy Resin and its Bond Strength. Holzforschung, 55: 667-671 9. Kunaver M., Medved S., čuk N., Jasiukaityte E., Poljanšek I., Strnad T. (2010) Application of liquefied wood as a new particle board adhesive system. Bioresource Technology, 101: 1361-1368 10. Lim KF (2006) Negative pH does exist. Journal of chemical education, 83(10): 1465 11. Mezger T.G. (2002) The Rheology Handbook. Vincentz Verlag (ur.), Hannover, Germany, 252 str 12. Nordstrom D.K., Alpers C.N., Ptacek C.J., Blowes D.W. (2000) Negative pH and extremely acidic mine waters from Iron mountain, California. Environmetal science and technology, 34(2): 254-258 13. Šernek M., Kariž M., Budija F., Petrič M., Ugovšek A. (2010) The strength and durability of novel adhesives using liquefied wood. V: Ecowood: abstracts book. Porto: Universidale Fernando Pessoa, 2010, 25 14. Ugovšek A., Kariž M., Šernek M. (2010a) Bonding of beech wood with an adhesive mixture made of liquefied wood and phenolic resin, V: Németh R. and Teischinger A. (ur), Proceedings of the "Hardwood Science and Technology" - The 4th conference on hardwood research and utilisation in Europe. Sopron, Hungary, 1718 May 2010, 64-68 15. ugovšek A., Kariž M., Šernek M. (2010b) Bonding of wood with adhesive mixtures made of liquefied wood combined with tannin or phenolic resin, V: Ristić R, Madarević M, Popović Z (ur.), Congress Abstracts of the "Future with forest" - First Serbian forestry congress. Beograd, Serbia, 11-13 November 2010, 263-264 16. Yamada T., ono H. (1999) Rapid liquefaction of lignocellulosic waste by using ethylene carbonate. Bioresource technology, 70: 61-67 17. yamada t., ono h. (2001) Characterization of the products resulting from ethylene glycol liquefaction of cellulose. Journal of wood science, 47: 458-464 Andreja KUTNAR*, Črtomir TAVzES** udk 684:502.3:504.5 rip09 - multifunkcionalno pohištvo -inovativne produktne enote bivanjskih prostorov prihodnosti (tia) ogljični odtis »od zibelke do vrat« elementov dnevne sobe tina Izvleček: Podjetja Brest - pohištvo d.o.o. Cerknica, TOM d.d. Mokronog, SVEA d.d. Zagorje ob Savi, KOLPA Proizvodnja in predelava plastičnih mas, d.d., Metlika in Silvaprodukt, d.o.o. Ljubljana so se povezali v konzorcij v okviru raziskovalno-razvoj-nega investicijskega projekta Multifunkcionalno pohištvo - inovativne produktne enote bivanjskih prostorov prihodnosti. Namen projekta je s tehnološko odličnostjo narediti kvaliteten, okolju prijazen mobilni multifunkcionalni produkt. V projektu hkrati z razvojem novih materialov in izdelkov vrednotijo okoljsko prijaznost materialov, izdelkov in novih proizvodnih procesov. Z namenom poenotenega pristopa k izdelavi analize LCA projektnih izdelkov smo izdelali analizo LCA obstoječega izdelka podjetja Brest-pohištvo d.o.o. Cerknica (dnevna soba TINA), ki bo služil kot osnova izdelavi analize LCA vseh projektnih izdelkov MFP (multifunkcionalno pohištvo). V članku je predstavljena analiza ogljičnega odtisa (dandanašnji najaktualnejši vidik analize LCA) treh elementov dnevne sobe TINA, ki se bistveno razlikujejo v tipu vhodnih materialov. Analiza LCA je pokazala, da samo delovanje obrata in z njim neposredno povezane emisije prispevajo k ogljičenemu odtisu izdelka presenetljivo malo v primerjavi s prispevkom vhodnih materialov. Največja priložnost za zmanjšanje ogljičnega odtisa je tako v premišljeni izbiri okolju prijaznih nabavnih materialov, predvsem lepil in plošč, ter v zmanjšanju količine embalaže, predvsem polistirena. 1. uvod Pohištvo je del bivanjskega prostora, s katerim si uporabnik ustvari toplino doma. Pogosto pri tem naleti na statičnost opremljanja prostora, ne more po želji menjati namembnosti prostora. Možna rešitev take zadrege je v nakupu multifunkcionalnega pohištva, ki omogoča uporabniku hitro spremembo namembnosti bivanjskega prostora z izdelki, ki se idejno, oblikovno in barvno skladajo. Pet slovenskih podjetij različnih branž je v omenjeni problematiki opremljanja prostora našlo skupni izziv. Podjetja Brest - pohištvo d.o.o. Cerknica, TOM d.d. Mokronog, SVEA d.d. Zagorje ob Savi, KOLPA Proizvodnja in predelava plastičnih mas, d.d., Metlika in Silvaprodukt, d.o.o. Ljubljana so se povezali v konzorcij v okviru raziskovalno-razvojnega investicijskega projekta Multifunkcionalno pohištvo - inovativne produktne enote bivanjskih prostorov prihodnosti (RIP09 MFP), za katerega so si pridobila sredstva iz pro- * dr., ILTRA d.o.o., Celovška cesta 2 ** dr., ILTRA d.o.o., Celovška cesta 2 i, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: andreja.kutnar@iltra.si ;, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: crtomir.tavzes@iltra.si grama neposrednih spodbud za skupne razvojne investicijske projekte - RIP 09. Cilj projekta je oblikovati nov, vrhunski slovenski dizajn opreme prostorov »inteligentnih hiš« in ustvariti tehnološko napredni, inovativni, visoko kvalitetni, okolju prijazen izdelek Multifunkcionalno pohištvo - inovativne produktne enote bivanjskih prostorov prihodnosti. S prenosom obstoječih znanj med partnerji in institucijami znanja (Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Akedemija za likovno umetnost in oblikovanje ter ILTRA d.o.o.) raziskujejo in razvijajo nove konstrukcijske rešitve ter nove napredne materiale. Namen projekta je s tehnološko odličnostjo narediti kvaliteten, okolju prijazen mobilni multifunkcionalni produkt. Z razvitimi produkti želijo povečati konkurenčnost na domačem in tujem trgu, povečati znanje zaposlenih, razviti dobro medsebojno sodelovanje partnerjev pri projektu, povečati dodano vrednost, omogočiti prehod na nova tržišča, izboljšati prepoznavnost produkta in podjetij ter prispevati k trajno-stnemu razvoju. V projektu hkrati z razvojem novih materialov in izdelkov vrednotijo okoljsko prijaznost materialov, izdelkov in novih proizvodnih procesov. Projektni partnerji se namreč zavedajo, da je prodor in ohranitev konkurenčnosti podjetij na trgu mogoč le z izdelki z minimalnim vplivom na okolje in z na trajnostnem razvoju temelječo osnovo. Pri razvoju izdelkov ter tehnologij upoštevajo koncept »od zibelke do zibelke« (ISO 14044, 2006), uporabljajo »čiste« materiale, ki ne škodujejo zdravju in jih je možno reciklirati in za vsak razviti izdelek določijo scenarije ob koncu življenjskega cikla izdelka v smeri trajnostne rabe. Pomemben vidik razvoja multifunkcionalnega pohištva je torej okolju čim bolj prijazen izdelek s čim manjšim okoljskim vplivom. Zato vzporedno z razvojem novih materialov, izdelkov in tehnologij poteka objektivno vrednotenje le-teh na okolje, in sicer analiza in ocena sprejemljivosti posega z vidika vseh dejanskih in možnih obremenitev okolja in glede vseh predvidljivih kratkoročnih ali dolgoročnih, neposrednih ali posrednih posledic za okolje kot celoto in za njegove posamezne sestavine. V podjetju ILTRA d.o.o za projektne izdelke multifunkcionalnega pohištva sistematično vrednotimo okoljske vplive novih materialov, izdelkov in tehnologij od izvora, proizvodne faze, rabe oziroma predelave pa vse do njegovega odlaganja ali ponovne uporabe oziroma recikliranja ter izvajamo analizo življenjskega cikla (v nadaljevanju Life Cycle Assessment, LCA), ki je neposredno uporabna za razvijanje in izboljševanje izdelkov, strateško planiranje, delo z javnostmi, trženje in za optimizacijo produktov. Namen analize LCA je optimizirati dizajn, proizvodne in tržne postopke ter izbiro materiala tako, da so poraba energije, vode in drugih virov ter emisije škodljivih snovi v okolje čim manjši (ISO 14040, 2006). LCA je metodologija, ki to presoja na celovit in pregleden način na podlagi dejstev in strokovnega znanja. 1.1 ANALIZA ŽivLJENJSKEGA CIKLA (LCA - LIFE CYCLE ASSESSMENT) Analiza življenjskega kroga (LCA) je analitično orodje za sistematično objektivno vrednotenje vseh bistvenih vplivov, ki jih ima izdelek, storitev ali subjekt na okolje v svojem življenjskem ciklu. Z njo ovrednotimo vplive na okolje pri pridobivanju surovin (npr. sečnja) in proizvodnji polizdelkov ter porabo energije in emisije (v zrak in vodo) škodljivih snovi pri proizvodnji izdelka. Ovrednotimo tudi vpliv vseh vrst transporta in odpadkov/stranskih produktov v celotnem življenjskem ciklu izdelka. Od metodoloških začetkov LCA v osemdesetih letih prejšnjega stoletja do danes je bilo razvitih več metodologij, ki na različne načine klasificirajo, karakterizirajo in normalizirajo vplive na okolje. Najbolj pogoste metodologije, npr. CML 2 (2000), IPCC Greenhouse gas emissions, Ecopoints 97 in Eco-indicator 99 (PRé Consultants, 2010), se tako osredotočajo na naslednje skupine indikatorjev: acidifika-cija, evtrofikacija, tanjšanje ozonske plasti, različni tipi eko- slika 1. dnevna soba TINA podjetja BREsT pohištvo d.o.o. cerknica toksičnosti, onesnaženost zraka, uporaba virov in emisije toplogrednih plinov. Medtem ko je bil na začetku razvoja analize LCA velik poudarek na okoljskih problemih, kot so acidifikacija in nitrifikacija, so v zadnjih nekaj letih prevladujoča tema toplogredni plini. Emisije toplogrednih plinov, povezane z izdelkom, imenujemo tudi ogljični odtis (ang. Carbon Footprint), po količinsko najbolj pomembnem toplogrednem plinu - CO2, ki služi kot osnovna enota. Podatki o ogljičnem odtisu postajajo v Evropi vse bolj zaželena ali celo nujna informacija. V Franciji je na primer zakonsko sprejeto, da morajo proizvajalci in prodajalci z januarjem 2011 postopno označevati svoje izdelke z ogljičnim odtisom in drugimi indikatorji LCA - zakonodaja v okviru Grenelle de l'environment (das Gupta, 2009). Za zagotavljanje primerljivosti in kakovosti študij LCA je Mednarodna organizacija za standardizacijo izdala skupino standardov ISO 14040 (2006). V standardu z zaporedno številko ISO 14044 (2006) so opredeljene zahteve in podana navodila, kako izdelati analizo LCA. Izdelava analize LCA je določena v štirih korakih: definicija cilja in področja delovanja LCA, pridobivanje podatkov, modeliranje ter analiza in vrednotenje. Izdelava analize LCA projektnih izdelkov MFP je zaradi števila uporabljenih materialov, polizdelkov in delovnih operacij kompleksno in zahtevno opravilo. Poleg tega je analiza LCA novost pri projektnih partnerjih, kar še dodatno zviša zahtevnost izdelave te analize. Z namenom poenotenega pristopa k izdelavi analize LCA izdelkov MFP smo izdelali analizo LCA obstoječega izdelka podjetja BREST Pohištvo d.o.o. Cerknica (dnevna soba TINA, slika 1), ki bo uporabljen kot osnova izdelavi analize LCA vseh projektnih izdelkov MFP. Namen tega članka je prikazati analizo ogljičnega odtisa (dandanašnji najaktualnejši vidik analize LCA) treh elementov dnevne sobe TINA, ki se bistveno razlikujejo v tipu vhodnih materialov. 2. MATERIALI IN METODE 2.1. MATERIAL Analizo LCA oziroma ogljični odtis smo izračunali za elemente dnevne sobe TINA podjetja BREST Pohištvo d.o.o. Cerknica. Proučevane elemente lahko razdelimo v tri skupine. V tem članku bomo predstavili en element v vsaki izmed treh skupin. V skupini »pretežno enostavni leseni elementi, kjer prevladuje uporaba iverne plošče« element »stranica«, v skupini »pretežno leseni elementi s kovinskimi deli« element »element s predali« in v skupini »leseni elementi s steklenimi deli« element »omarica s steklenimi vrati«. 2.2 ANALIZA LCA 2.2.1. cilj Cilj študije je bil primerjalno in objektivno dokazati okolj-sko prijaznost elementov dnevne sobe TINA, obstoječega izdelka podjetja BREST Pohištvo d.o.o. Cerknica. Največji poudarek je bil na izračunu ogljičnega odtisa posameznih elementov, kot osnova za morebitno označevanje izdelka z ogljičnim odtisom. Ogljični odtis smo izračunali za vsak posamezen element dnevne sobe TINA posebej, saj smo posamezen element definirali kot funkcionalno enoto izračuna. To nam je med drugim tudi omogočilo nakazati razlike med pohištvenimi elementi, ki so sestavljeni iz različnih vhodnih materialov. 2.2.2. Meje sistema Pri vseh elementih smo analizirali njihov okoljski vpliv »od zibelke do vrat«, po oddelkih proizvodnje v organizacijski shemi podjetja (oddelek 1, oddelek 2, oddelek 3 in oddelek 4). V analizo je bil vključen transport nabavljenih materialov od proizvajalca do podjetja, ogljične emisije nabavljenih materialov, poraba elektrike in energentov v proizvodnji, odpadki ter emisije, nastale pri proizvodnji določenega elementa. Podatki o materialih so bili enostopenjski - življenjske stopnje pred dobavo materiala nismo analizirali, njihova okoljska bremena so bila vključena prek pridobljenih emisijskih faktorjev ali iz obstoječih baz. Analiza ni vključevala bremen, povezanih z izdelavo opreme (npr. strojev, uporabljenih v proizvodnji), gradnje stavb (predvideva se, da so le-te obstoječe in njihov obstoj ni odvisen od proizvodnje izdelka) in poslovanja vključenih poslovnih subjektov (npr. poslovnih potovanj, ogrevanja poslovnih prostorov). Naročnik (BREST Pohištvo d.o.o.) je podal podatke iz svojih evidenc in ne direktno vzorčenih za potrebe analize. Porabo elektrike in vode, emisije škodljivih snovi pri proizvodnji izdelka in ogrevanje smo iz podatkov na letni ravni preračunali na delavne ure; masa izdelka je bila izračunana iz vhodnih in izhodnih materialov; za produkte in ko-produkte smo uporabili masno alokacijo. Potrebno je poudariti, da podjetje BREST Pohištvo d.o.o. lesene stranske produkte proizvodnje uporabi za pridobivanje toplotne energije za lastne potrebe. Pri transportu smo kilometrino šteli enojno, ker smo upoštevali, da je bil transport v povratni vožnji polno izkoriščen. Emisijske faktorje uporabljenih materialov, energentov, odpadkov in emisij smo pridobili iz baze podatkov Ecoin-vent 2.0 (2010). Emisijske faktorje uporabljenih lakov, topil, razredčil in lužil smo določili na podlagi njihove sestave, podane v varnostnih listih, prav tako iz baze podatkov Ecoinvent 2.0. Deleži določenih sestavin (etil acetat, butil acetat, metil etil keton, metilklorid, metil difenil diizocia-natno lepilo, 4-metil-2-pentanon, etanol, butanol, isobutil acetat, aceton) so v varnostnih listih navedeni v območjih, v študiji pa smo uporabili podane maksimalne deleže. Sestavine sredstev za površinsko obdelavo, ki jih nismo mogli razbrati iz varnostnih listov, smo obravnavali kot organska topila. Emisijske faktorje sestavin uporabljenih sredstev za površinsko obdelavo smo poiskali prek številk CAS (CAS No.) v bazi podatkov Ecoinvent 2.0 (2010). Pri nekaterih materialih nismo upoštevali predelave na prvi stopnji. Na primer - kot vhodni material za kovinska vodila smo vzeli emisijske vrednosti, povezane s pridelavo kovine, ne pa tudi s predelavo kovine v vodilo. Podobno velja za papirne etikete in navodila (tiskanje ni vključeno), lepila in lake. Iz analize smo izključili tudi materiale, ki so po masi zanemarljivo majhni (<1 %). Predvidevamo, da je vpliv teh poenostavitev zanemarljiv. Delež okoljskega bremena, ki odpade na ko-produkte, je bil ugotovljen na podlagi masne alokacije in bil odpisan od bremena izdelka, saj je v projektu MFP predvidena ponovna uporaba (reciklaža) stranskih produktov proizvodnje ali pa vsaj njihova uporaba za pridobivanje energije iz obnovljivega vira. Les je lahko vir energije iz obnovljivega vira, ki ima nevtralno bilanco CO2 (Potters et al., 2010). 2.2.3. pridobivanje podatkov Pridobivanje podatkov in sestava baze podatkov je osnova analize LCA in tudi najbolj dolgotrajen proces. Vir kvalitativnih podatkov (preglednica 1) je bilo podjetje BREST Pohištvo d.o.o., medtem ko smo emisijske faktorje, povezane z uporabljenimi materiali in energetskimi potrebami pridobili v podjetju ILTRA d.o.o. iz baze podatkov Ecoinvent 2.0 (2010). 2.2.4. Modeliranje Modeliranje je potekalo s programsko opremo Simapro (SimaPro Analyst Indefinite, Ecoinvent v2, Product Ecology Consultants, PEC, Nizozemska), ki omogoča poenostavljeno natančno sledenje vsem materialnim tokovom skozi življenjski cikel ter dosledno klasifikacijo in kategorizacijo podatkov. Ogljični odtis smo določili z metodo IPCC 2001 GWP 100a V1.02 (Climate Change, 2001). Skladiščenje Preglednica 1. Seznam kvalitativnih podatkov za analizo LCA Sklop Podatek Masna bilanca uporabljenih Masa končnega izdelka materialov Masa posameznih materialov, uporabljenih v izdelku Vir posameznih materialov Masa odpadnega materiala Masa in ekonomska vrednost ko-produktov (ki so možni na več nivojih) Energija Poraba električne energije na izdelek Poraba goriv (dizel, kurilno olje, bencin, les itd.) na izdelek Voda Poraba vode na izdelek (pitna voda in tehnična voda) Količina odpadne vode na izdelek in ravnanje z njo Morebitni obstoj čistilne naprave v okviru produkcijskega obrata Emisije polutantov v vode (tip in količine) na izdelek Drugi odpadki in emisije Emisije polutantov v zrak (tip in količine polutantov) na izdelek Ostali odpadni material, povezan s proizvodnimi procesi, npr: filtri, pepel itd. Transport Tip transportnih vozil za dovoz materialov ter razvoz izdelkov Razdalje Delež vozila, ki je neizkoriščen (prazen) in delež neizkoriščene povratne vožnje Embalaža Teža in tip materiala za zaščito in embalažo ekvivalentov CO2 smo izračunali na podlagi mase lesa v izdelku po metodologiji Koltun and Tharumarajah (2009). 3. REZULTATI IN RAZPRAVA 3.1. ANALIZA IN VREDNOTENJE V izračun ogljičnega odtisa so poleg CO2 vključeni tudi drugi toplogredni plini - metan CH4, dušikov oksid N2O in klorofloroogljikovodiki (CFC). Ti so sicer veliko močnejši toplogredni plini od CO2, vendar se jih splošno proizvede količinsko veliko manj, zato so njihove emisije preračunane na ekvivalentno količino CO2 (CO2e) (Le Treut et al. 2007). Poleg ogljičnega odtisa smo določili tudi oceno ekvivalenta CO2, skladiščenega v vsakem elementu dnevne sobe TINA. Les, ki je glavni material izdelka, nastaja z biološkimi procesi, ki iz atmosfere vežejo CO2 (fotosinteza). Dokler se ogljik (organska snov), vezan v organskih molekulah v izdelku, z izgorevanjem ali razkrojem ne pretvori nazaj v CO2 in vodo, štejemo, da je CO2 skladiščen v izdelku. Zavedati pa se moramo, da to velja za ves čas rabe izdelka, začenši s prodajo, do katere je ogljični odtis v tej študiji izračunan - končna usoda skladiščenega ogljikovega dioksida je odvisna od ravnanja z izdelkom ob koncu dobe uporabe. Če izdelek ostane v rabi ali ponovni izrabi več kot sto let, se šteje, da je njegova proizvodnja zmanjšala emisije za količino skladiščenega ekvivalenta CO2 (PAS 2050, 2008). Ogljični odtisi in količine skladiščenega ekvivalenta CO2 v analiziranih elementih so razvidni v preglednici 2. Pri elementih, katerih ogljični odtis je višji od skladiščenega ekvivalenta CO2, se ob proizvodnji v okolje emitira večja količina toplogrednih plinov kot je v izdelku uskladiščenih ekvivalentov CO2. Pri nekaterih elementih dnevne sobe TINA je razlog za večje emisije toplogrednih plinov uporaba stekla in kovin. Pretežno enostavni leseni elementi, kjer prevladuje uporaba iverne plošče (element »stranica«, slika 2) - Pri elementih, kjer je iverna plošča po masi prevladujoči material, ima Preglednica 2. Ogljični odtis in količina skladiščenega ekvivalenta CO2 posameznih elementov dnevne sobe TINA Izdelek - Ogljični odtis Količina skladi- element [kg CO2e] ščenega CO2 v elementu [kg CO2e] Stranica 32,4 69,4 Element s 42,9 69,4 predali Omarica s ste- 19,5 5,86 klenimi vrati ta tudi največji prispevek k ogljičnemu odtisu. Razlog za velik prispevek je uporaba urea-formaldehidnih smol ter relativno velika poraba energije pri izdelavi plošče. Velik prispevek k ogljičnemu odtisu izdelka imajo tudi lepi- slika 2. prispevek virov emisij k ogljičnemu odtisu elementa »stranica« slika 3. prispevek virov emisij k ogljičnemu odtisu elementa »element s predali« slika 4. prispevek virov emisij k ogljičnemu odtisu elementa »omarica s steklenimi vrati« la, čeprav jih za izdelavo izdelka porabijo relativno malo (masa lepila glede na skupno maso), saj imajo velik emisijski faktor. Poraba elektrike pri proizvodnji izdelka prispeva manjši delež, uporaba drugih energentov pa je z vidika ogljičnega odtisa izdelka zanemarljiva. Prispevek emisij zaradi porabe toplotne energije je relativno majhen, saj ima uporaba lesnih ostankov kot goriva nizek emisijski faktor (v podjetju BREST lesene stranske produkte proizvodnje uporabijo za pridobivanje toplotne energije). Pretežno leseni elementi s kovinskimi deli (element »element s predali«, slika 3) - Kovinski deli imajo zelo visok emisijski faktor in zato prispevajo relativno veliko k odtisu, kljub v primerjavi z lesom manjši masi uporabljenega materiala. Emisije, povezane s proizvodnjo izdelka/elementa, so višje od v lesu skladiščenega ekvivalenta CO2. Pretežno stekleni elementi (element »omarica s steklenimi vrati« slika 4) - Steklo ima neprimerljivo višji emisijski faktor od lesa, zato imajo pretežno stekleni elementi višji odtis glede na maso od lesenih. Steklo prispeva večji delež k odtisu, tudi v elementih, kjer po masi prevladuje iverna plošča. Delež skladiščenega ogljika je seveda manjši, saj je ogljik skladiščen le v lesenih delih. Emisije, povezane s proizvodnjo, so tako pri steklenih in kombiniranih elementih tipično višje od v izdelku skladiščenega ekvivalenta CO2. 3.2. priložnosti za znižanje odtisa Analiza LCA je pokazala, da samo delovanje obrata in z njim neposredno povezane emisije (npr. poraba toplote, poraba vode, nastali odpadki, odpadne vode in emisije) k ogljičnemu odtisu elementa prispevajo presenetljivo malo v primerjavi z vhodnimi materiali (preglednica 3). Največja priložnost za zmanjšanje ogljičnega odtisa je tako v premišljeni izbiri okolju prijaznih nabavnih materialov, predvsem lepil in lesnih plošč. Analiza je tudi pokazala, da bi izbira naravnih materialov iz obnovljivega vira bistveno pripomogla k znižanju ogljičnega odtisa izdelkov pohištvene industrije. Enaka ugotovitev velja za embalažo izdelkov, saj se je izkazalo, da predvsem uporaba polistirena bistveno poveča ogljični odtis izdelka. Zato je možnost za zmanjšanje emisij v zmanjšanju količine embalaže in, tako kot pri pohištvu, v uporabi naravnih materialov iz obnovljivega vira. 4. ZAKLJUČEK S strateško povezavo projektnih partnerjev v okviru projekta so si podjetja ustvarila priložnost za povečanje konkurenčne prednosti z zagotavljanjem višje kakovosti in pridobitve novih znanj. S skrbnim načrtovanjem in vrednotenjem okoljskih vplivov materialov, izdelkov in tehnologij so projektni partnerji pristopili k trajnostnemu razvoju z vzporednim vrednotenjem okoljskih vplivov Preglednica 3. Analiza prispevka k odtisu po kategorijah virov emisij Vhodni materiali [%] Embalaža [%] Električna ener. [%] Goriva [%] Transport [%] Drugo [%] Stranica 62,6 11,5 11,7 1,8 5,5 6,9 Element s predali 69,6 6,8 3,8 1,7 5,6 12,4 Omarica s steklenimi vrati 73,2 6,8 7,4 0,1 5,7 6,8 pri razvoju novih materialov in izdelkov ter novih proizvodnih procesov na podlagi izdelanih analiz. S tržno promocijo okolju prijaznih izdelkov bodo nedvomno povečali njihovo privlačnost in odmevnost ter nenazadnje prispevali k boju proti onesnaževanju okolja in podnebnim spremembam. V ILTRA bomo v okviru projekta pridobljeno znanje objektivnega vrednotenja vplivov na okolje poskušali prenesti na čim večji del slovenske lesne industrije, saj so vsi svetovni trendi razvoja industrij usmerjeni k zniževanju vplivov na okolje in s tem k trajnostnemu razvoju. Zato je za uspeh slovenske lesne industrije pomembno, da se pripravi ne le na bodoče regulatorne zahteve s področja varstva okolja, ampak tudi na vedno večjo okoljsko osveščenost kupcev, ter nastopi na trgu z izdelki z minimalnim vplivom na okolje. Upoštevanje tega kriterija mora zato biti ključni element pri razvoju novih inovativnih izdelkov, novih materialov, temelječih na lesu ali drugih surovinah, novih konstrukcijskih rešitvah, itd. Zgolj razvoj v smeri izdelkov z minimalnim okoljskim vplivom z na trajnostnem razvoju temelječo osnovo bo omogočil prodor in ohranitev konkurenčnosti podjetij na trgu. ZAHVALA Predstavljeno raziskavo je sofinanciralo podjetje BREST Pohištvo d.o.o. Cerknica in Ministrstvo za gospodarstvo. Opravljena je bila v okviru raziskovalno-razvojnega-inve-sticijskega projekta Multifunkcionalno pohištvo - inovativne produktne enote bivanjskih prostorov prihodnosti (RIP09 MFP), ki je sofinanciran iz programa neposrednih spodbud za skupne razvojne investicijske projekte - RIP 09. REFERENCE 1. 2 3 4. 5. 6. 7. Climate Change (2001) IPCC Third Assessment Report. The Scientific Basis. http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/ (03.05.2010). Das Gupta J. (2009) Eco Indicators on every product. http://the- greentake.wordpress.com/2009/11/30/eco-indicators-on-every-product/ (27.12.2010). Ecoinvent 2.0 (2010) Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, Švica. Iso 14040 (2006) Environmental management -- Life cycle assessment -- Principles and framework. Iso 14044 (2006) Environmental management - Life cycle assessment - Requirements and guidelines. Koltun P., Tharumarajah A. (2009) Carbon balance in wood products. The 6th Australian Conference on Life Cycle Assessment, 1619/02/2009, Melbourne, Australia. www.csiro.au (20.04.2010) Le Treut H., somerville R., Cubasch U., Ding Y., Mauritzen C., Mokssit A., Peterson T., Prather M. (2007) Historical Overview of Climate Change. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. PAs 2050 (2008) Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services. Potters G.,Van Goethem D., schutte F. (2010) Promising Biofuel Resources: Lignocellulose and Algae. Nature Education 3(9):14. 10. PRé Consultants (2010) Impact assessment methods. http:// www.pre.nl/simapro/impact_assessment_methods.htmtEP97 11. simapro (2009) SimaPro Analyst Indefinite, Ecoinvent v2, Product Ecology Consultants, PEC, Nizozemska www.pre.nl/default.htm 8. 9. Matej jošt*, petra GRoŠELJ** udk 692.82:005.3ii.g analitično vrednotenje lesenih oken z uporabo ahp in qfd metode Analytical evaluation of wooden windows by using AHp and QFD method Povzetek: V članku je predstavljena analiza pomembnosti različnih dejavnikov pri izdelavi in prodaji lesenih oken tako s strani kupcev, kot tudi s strani strokovnjakov. V ta namen smo uporabili dve metodi: analitični hierarhični proces (AHP) in razvoj funkcije kakovosti (QFD). Po AHP metodi je najpomembnejši tehnični dejavnik pri lesenih oknih vrsta zasteklitve, sledijo ji površinska obdelava, tipi oken in lesna vrsta, ki imajo podobno težo. Pri QFD se je kot najpomembnejši dejavnik izkazala površinska obdelava, kiji sledi vrsta zasteklitve. Primerjava rezultatov kaže, da sta obe metodi dali podobne rezultate, saj je razlika le pri prvih dveh dejavnikih (površinska obdelava in vrsta zasteklitve), medtem ko so ostali dejavniki enako razporejeni. Ključne besede: lesena okna, analitični hierarhični proces, razvoj funkcije kakovosti Abstract: This paper presents an analysis of the importance of different factors in the production and sale of wooden windows, from customers and as well as from professionals point of view. We used two methods: analytic hierarchy process (AHP) and quality function deployment (QFD). According to the AHP method the most important technical factor of wooden windows is type of glass, followed by three factors that have similar weights: surface finishes, types of windows and wood species used. By QFD the most important factor is surface finishes, which is followed by type of glass. The comparison of the results obtained by both methods shows differences only at the two most important factors (surface finishes and type of glass), while for other factors, results are similar. Key words: wooden windows, analytic hierarchy process, quality function deployment 1. uvod V zadnjem času se delež uporabe PVC profilov za stavbno pohištvo v Sloveniji zelo povečuje. Pod stavbno pohištvo sicer spada širok nabor izdelkov, s katerimi opremimo stavbo v končni fazi gradnje: notranja in zunanja vrata, okna, polkna, rolete, montažne stene in stopnice. V raziskavi smo se osredotočili na okna. V letu 2010 je bilo 40 % nepovratnih sredstev, ki jih slovenski Eko sklad namenja za zamenjavo zunanjega stavbnega pohištva, porabljenih za novo stavbno pohištvo, izdelano iz PVC profilov (EKO dr., Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-10i e-pošta: matej.jost@bf.uni-lj.si f mag., Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-Ljubljana, e-pošta: petra.groselj@bf.uni-lj.si ) Ljubljana, sklad, 2010). V letošnjem letu (2011) Eko sklad, z namenom spodbujanja vgradnje naravnih materialov, sredstva namenja samo za zamenjavo starih z lesenimi okni. Na področju vgradnje oken v nove stavbe trenutno ni nobenega predpisa, ki bi spodbujal vgrajevanje lesenih oken, tako morajo proizvajalci sami s kakovostnimi izdelki (lesena okna) prepričati kupce k taki izbiri. Z raziskavo smo želeli ugotoviti, kateri in kako pomembni so dejavniki pri izdelavi in prodaji lesenih oken. Pri tem nas je zanimalo, kaj o tem menijo kupci in kaj strokovnjaki s področja lesarstva. Razvrščanje dejavnikov spada na področje večkriterijske-ga odločanja (Belton in Stewart, 2002), kjer smo izmed več metod izbrali analitični hierarhični proces (AHP) (Sa-aty, 1980). AHP nudi hierarhično strukturo modela, sama * metoda pa je kljub močnim matematičnim temeljem, kar dela njene razultate zanesljive, enostavna za uporabo. Poleg tega je zelo prilagodljiva in omogoča, da upoštevamo tako empirične podatke kot subjektivne ocene, pa tudi nedoločenost in nemerljivost posameznih kriterijev, ter s tem zajamemo vso kompleksnost realnih večkriterijskih problemov. Metoda je bila uporabljena tudi v številnih aplikacijah na različnih področjih (Vaidya in Kumar, 2006). Kot pomoč pri razvoju in načrtovanju novih izdelkov ali pri izboljšanju že obstoječih, pri analiziranju potreb kupcev in odločanju o najprimernejših strategijah se uporablja tudi metoda razvoja funkcije kakovosti (QFD) (Chan in Wu, 2002). Ta omogoča pretvorbo mnenj, želja in potreb kupcev v bolj inženirski jezik tehničnih karakteristik in specifikacij (Akao in Mazur, 2003). Obe metodi sta bili že večkrat kombinirani z uporabo drugih metod in tudi med seboj (Andronikidis in sod., 2009; Ho, 2008; Kamvysi in sod., 2010; Mayyas in sod., 2011). 2. METODE 2.1. AHP Pri metodi AHP najprej zgradimo hierarhično drevo, ki ima na vrhu izbrani cilj, pod njim so kriteriji in podkriteriji, na dnu pa alternative. Osnova AHP so primerjave parov na istem nivoju glede na elemente, ki so višje v hierarhiji (Sa-aty, 2006). Pri parnih primerjavah uporabljamo 9-stopenj-sko lestvico (Preglednica 1). Inverzni primerjavi priredimo obratno vrednost, vse primerjave pa zapišemo v matriko parnih primerjav A. Vektor uteži w izračunamo iz matrike A z metodo lastnih vektorjev (Saaty, 2006): matrike A: A— - n CIA Aw = k™™, (1) vrednost definicija 1 kriterija i in j sta enako pomembna 3 kriterij i je nekoliko pomembnejši od j 5 kriterij i je precej pomembnejši od j 7 kriterij i je močno pomembnejši od j 9 kriterij i je ekstremno pomembnejši od j 2, 4, 6, 8 vmesne vrednosti kjer je n red matrike A, in povprečnim indeksom matrik reda n: CI cra - — 1U (2) vseh (3) kjer je Amax največja lastna vrednost matrike A. Praksa kaže, da parne primerjave niso popolnoma konsistentne. Nekonsistentnost je sprejemljiva, če je konsistentni količnik (CR) manjši od 0,1. Za matriko parnih primerjav A izračunamo CRa kot razmerje med konsistentnim indeksom (CIA) Preglednica 1. Lestvica parnih primerjav 2.2. QFD Metoda QFD poteka v več korakih (Chan in Wu, 2005). Najprej je potrebno ugotoviti, kdo so potencialni kupci in kakšne so njihove potrebe ter določiti kriterije, ki so pomembni za kupce. Kupci v naslednjem koraku ocenijo kriterije. Zatem izberemo dejavnike, ki določajo tehnične lastnosti produkta in raziščemo, kakšne in kako močne so povezave med kriteriji kupcev in tehničnimi dejavniki. Sledi ugotavljanje povezav med tehničnimi dejavniki, ki jih zapišemo v korelacijsko matriko. Končne uteži, ki povedo, kako pomembni so tehnični dejavniki za kupce, izračunamo kot vsoto produktov ocen kriterijev in moči povezave s posameznim tehničnim dejavnikom po vseh kriterijih za vsak tehnični dejavnik posebej. Vse dobljene rezultate predstavimo v hiši kakovosti. Pri naši raziskavi smo najprej s pomočjo strokovnjakov določili kriterije, za katere smo menili, da so pomembni kupcem pri izbiri oken. Izbrali smo naslednje kriterije: cena, vrsta materiala za okenski profil, toplotna prehodnost (celotno okno; tudi zrakotesnost), izgled okna, prepoznavnost (reference) proizvajalca, slovensko poreklo, rok dobave, garancija. Zatem smo določili tehnične dejavnike, ki vplivajo na to, kakšna bodo izdelana lesena okna. Izbrani tehnični dejavniki so: predpisi za gradnjo (PURES - UL, 2010), uporabljena lesna vrsta, površinska obdelava, vrsta zasteklitve (izolativna, varnostna, refleksna ...), okovje, tipi oken (enokrilno, dvokrilno, zaokroženo ...). Dobljeni kriteriji kupcev in tehnični dejavniki so bili osnova za AHP model in hišo kakovosti za metodo QFD. Glas kupcev oziroma razvrstitev kriterijev kupcev smo dobili z anketiranjem obiskovalcev sejma pohištva - Ambient Ljubljana (od 9. do 14. 11. 2010). Vzorec je bil velikosti n = 183. Kriterije so anketiranci ocenjevali s pomočjo 5-stopenjske Likertove lestvice. Za primerjavo ocen kriterijev med anketiranci, ki so prišli na sejem z namenom, da bodo v bližnji prihodnosti kupili nova okna, in ostalimi anketiranci smo uporabili t-test za povprečja. Statistično obdelavo smo naredili s pomočjo računalniškega programa SPSS. 3. REZULTATI IN RAZPRAVA Najprej smo izračunali povprečne ocene kriterijev kupcev, ki smo jih dobili z anketiranjem. Izračunana povprečja za vsak kriterij prikazuje Slika 1. material toplotna prehodnost izgled prepoznavnost proizvajalca slovensko poreklo rok dobave ga rancija 1 1 il 1 1 1 1 1 1 (l 1 1 1 1,5 2,5 3,5 4,5 Zatem smo zgradili hierarhični model, na katerem temelji metoda AHP (Slika 2). V AHP modelu smo parno primerjali tehnične dejavnike glede na kriterije, ki so pomembni kupcem pri izbiri oken. Enačba (4) prikazuje matriko parnih primerjav, kjer smo ugotavljali, kateri dejavnik ima večji vpliv na ceno lesenih oken, in njen konsistentni količnik. S m P z 0 i "l i i X X ± i' 2 3 4 2 2 m 2 1 2 J_ 2 2 1 2 P 3 1 T 1 ' 2 2 1 2 z 4 2 2 1 2 3 o 2 i i 1 1 i 2 2 2 i 2 2 2 i .1 2 ! CR = 0,051 (4) Slika 1. Povprečna ocena kriterijev kupcev pri izbiri novih oken Rezultati kažejo, da je ljudem najpomembnejša toplotna prehodnost oken, sledi ji garancija, ki jo podjetje nudi za okna. Na tretjem mestu po pomembnosti je material, iz katerega so izdelana okna, zatem pa izgled oken. Cena pri izbiri oken ne igra najpomembnejše vloge, saj jo najdemo šele na petem mestu. Na šestem mestu je dolžina roka dobave. Najmanj pomembna kriterija sta prepoznavnost proizvajalca in slovensko poreklo, ki imata kljub vsemu oceno skoraj 3. V nadaljnji raziskavi smo ta dva kriterija združili v enega samega: proizvajalec. Primerjava v razvrstitvi kriterijev med tistimi anketiranci, ki so prišli na sejem za namenom, da bodo v bližnji prihodnosti kupili nova okna (n1 = 17), in ostalimi (n1 = 166), je pokazala, da pri nobenem kriteriju ni statistično značilnih razlik v ocenah. Pri matrikah parnih primerjav smo pazili, da so vse matrike sprejemljive nekonsistentnosti, sicer smo najbolj nekonsistentne ocene še enkrat preverili in ustrezno prilagodili. Za vsako matriko parnih primerjav smo s pomočjo enačbe (1) izračunali vektor uteži wk = (w1k, ..., w6k). Vse vektorje uteži prikazujejo vrstice Preglednice 2. Rezultati kažejo, da na ceno najbolj vpliva vrsta zasteklitve. Vrsta lesa, zasteklitve in okovja določa, kakšen material bo vgrajen v okna. Toplotna prehodnost je najbolj odvisna od vrste zasteklitve. Na izgled ima največji vpliv izbrani tip oken in površinska obdelava. Izbira proizvajalca oziroma njegov ugled med kupci je najbolj odvisen od površinske obdelave. Na rok dobave najbolj vplivajo število različnih tipov oken, število različnih vrst lesa, iz katerega so izdelana okna ter površinska obdelava. Na garancijo pa ima največji vpliv okovje, površinska obdelava in vrsta zasteklitve. Končne uteži wi za tehnične dejavnike smo dobili z ute-ženo vsoto (5) vseh uteži wik za izbrani dejavnik i, kjer so uteži uk povprečne ocene kriterijev, ki smo jih dobili z anketiranjem kupcev (Slika 1): Preglednica 2. Vektorji uteži za tehnične dejavnike glede na kriterije, ki so pomembni kupcem pri izbiri oken predpisi lesna vrsta površinska obdelava vrsta zasteklitve okovje tipi oken cena 6,8 % 16,7 % 14,2 % 31,9 % 10,3 % 20,1 % material 4,4 % 30,0 % 11,1 % 29,4 % 14,8 % 10,2 % toplotna prehodnost 17,6 % 6,0 % 5,6 % 53,5 % 11,5 % 5,7 % izgled 3,3 % 17,8 % 25,8 % 7,8 % 5,5 % 39,8 % proizvajalec 3,7 % 11,8 % 40,7 % 23,2 % 11,4 % 9,1 % rok dobave 3,6 % 25,2 % 18,9 % 12,4 % 6,0 % 34,0 % garancija 9,7 % 6,4 % 25,0 % 19,4 % 31,5 % 8,1 % slika 2. AHp model s hierarhijo cilja, kriterijev kupcev z njihovimi ocenami pomembnosti in s tehničnimi dejavniki s končnimi utežmi za razvrstitev w, = L (5) k Odločitveno drevo s povprečnimi ocenami kriterijev uk = 1, ., 7, in s končnimi utežmi w,, i = 1, ., 6, za tehnične dejavnike prikazuje Slika 2. Po AHP metodi je najpomembnejši tehnični dejavnik vrsta zasteklitve, ki po odstotkih precej odstopa od ostalih dejavnikov. Sledijo površinska obdelava, tipi oken in lesna vrsta, ki imajo precej podobne vrednosti v odstotkih. Na petem mestu je okovje. Pričakovano na zadnjem mestu je dejavnik predpisi, ki je osnova, ki se je mora izdelovalec držati, nima pa dodane vrednosti. Pri QFD metodi smo najprej določali, kako močna je povezava med posameznimi tehničnimi dejavniki in kriteriji, ki so pomembni kupcem. Uporabili smo ocene: 9 za močno povezavo, 4 za srednje močno in 1 za šibko povezanost. Rezultati so zapisani v hiši kakovosti v osrednjem delu (Slika 3). Ugotavljali smo tudi, kako tehnični dejavniki vplivajo drug na drugega. Uporabili smo ocene: 2 za močno povezavo in 1 za šibko. Rezultate najdemo v korelacijski matriki, ki predstavlja streho hiše kakovosti (Slika 3). Končne uteži za tehnične dejavnike so izračunane v zadnjih dveh vrsticah hiše kakovosti (Slika 3). Po QFD metodi je najpomembnejši tehnični dejavnik površinska obdelava, ki mu sledi vrsta zasteklitve. Razlika v odstotkih ni velika. Na tretjem mestu so tipi oken, zatem pa lesna vrsta in okovje. Najmanj pomemben dejavnik so predpisi. Za konec smo primerjali končne uteži, dobljene z metodo AHP in QFD. Primerjavo kaže graf na Sliki 4. rf močna-2 / šibka -1 slika 3. Hiša kakovosti za problem izbire oken Slika 4. Primerjava uteži za tehnične dejavnike, dobljene z metodo AHP in QFD Opazna je le razlika med najpomembnejšima tehničnima dejavnikoma: površinsko obdelavo in zasteklitvijo. Po AHP metodi je najpomembnejši dejavnik zasteklitev, po QFD pa površinska obdelava. Podrobnejši pregled izračunov pokaže, da ima pri obeh metodah površinska obdelava večjo povezanost oziroma večji vpliv na kriterije izgled, proizvajalec in rok dobave; vrsta zasteklitve pa večji vpliv na toplotno prehodnost. Pri kriterijih cena, material in garancija imata po metodi QFD oba dejavnika enako velik vpliv, po metodi AHP pa ima zasteklitev večji vpliv na ceno in material, površinska obdelava pa na garancijo. Te razlike privedejo do razlik v končnih utežeh. Ostali dejavniki so pri obeh metodah enako razvrščeni in tudi uteži imajo zelo podobne vrednosti. 4. SKLEP Ugotovili smo, da je pri načrtovanju lesenih oken smiselno upoštevati, kateri kriteriji so pomembni potencialnim kupcem, ter kako so ti kriteriji povezani s tehničnimi dejavniki, ki vplivajo na izdelavo lesenih oken. Za razvrstitev tehničnih dejavnikov po pomembnosti za kupca smo uporabili dve metodi. Metoda AHP je poznana kot metoda za določanje uteži in razporejanje dejavnikov ne glede na področje raziskovanja. Metoda QFD pa je metoda, ki se tipično uporablja pri načrtovanju in odločanju o novih izdelkih. Kljub različnemu ozadju sta dali obe metodi zelo podobne rezultate in jih s tem dodatno potrdili. V nadaljnjih raziskavah bomo uporabili še kombinacijo obeh metod, da bi s tem hkrati izkoristili močne strani obeh. Rezultati kažejo, da bi morali proizvajalci lesenih oken največ pozornosti posvetiti izbiri vrste zasteklitve in površinski obdelavi. Seveda pa niso zanemarljivi tudi drugi dejavniki. Kupci si želijo čim večjo možnost individualne izbire oblike oziroma tipa oken, veliko izbiro lesnih vrst za okna in kvalitetno okovje. Osnova vsega pa je seveda izpolnjevanje predpisov, ki so navedeni v Pravilniku o učinkoviti rabi energije v stavbah (PURES), ki opredeljuje mejne vrednosti za učinkovito rabo energije stavbe kot celote (UL, 2010). LITERATURA I. Akao Y., Mazur G.H. 2003. The leading edge in QFD: past, present and future. International Journal of Quality & Reliability Management, 20(1):22-35. Andronikidis A., Georgiou A.C., Gotzamani K., Kamvysi K. 2009. The application of quality function deployment in service quality management. The TQM Journal, 21(4):319-333. Belton V., Stewart T.J. 2002. Multiple Criteria Decision Analysis: An integrated approach. Norwell, Massachusetts: Kluwer Academic Publishers. Chan L.-K., Wu M.-L. 2002. Quality function deployment: A literature review. European Journal of Operational Research, 143(3):463-497. Chan L.-K., Wu M.-L.. 2005. A systematic approach to quality function deployment with a full illustrative example. Omega, 33(2)119-139. DOI: 10.1016/j.matdes.2011.01.001. Eko sklad 2010. Nepovratne spodbude le za lesena okna. Eko sklad, Slovenski okoljski javni sklad. http://www.ekosklad.si/pdf/ Sporocila/Sporocilo_za_medije__lesena_okna.pdf Ho W. 2008. Integrated analytic hierarchy process and its applications - A literature review. European Journal of Operational Research, 186(1):211-228. Kamvysi K., Gotzamani K., Georgiou A.C., Andronikidis A. 2010. Integrating DEAHP and DEANP into the quality function deployment. The TQM Journal, 22(3):293-316. 10. Mayyas A., Shen Q., Mayyas A., Abdelhamid M., Shan D., Qat-tawi A., Omar M. 2011. Using Quality Function Deployment and Analytical Hierarchy Process for material selection of Body-In-White. Materials & Design In Press, Corrected Proof II. Saaty T.L. 1980. The Analytic Hierarchy Process. New York: McGraw-Hill. 12. Saaty T.L. 2006. Fundamentals of Decision Making and Priority Theory with the Analytic Hierarchy Process. Pittsburgh: RWS Publications. 13. UL (2010) Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah. 52/2010, 7840-7847 14. Vaidya O.S., Kumar S. 2006. Analytic hierarchy process: An overview of applications. European Journal of Operational Research, 169(1)1 -29. 2. 3. 4. 5 8. 9. Marjeta čERNč udk 676.017, udk 630*861.2 KEMIJSKA IN FIZIKALNA razgradnja vlaken in papirja Chemical and physical degradation of fibres and paper Izvleček: Papir je izjemno občutljiv in zapleten sistem zamreženja, ki ga opredeljujejo surovine za pripravo papirne snovi (vlakna, delci vlaken in polnil) in postopek izdelave na papirnem stroju. Kemijske, fizikalne in mehanske lastnosti papirja so določene s kemijsko sestavo, strukturo, morfologijo in tehnološkimi postopki pridobivanja vlaken in papirja. Razgradnja celuloznih vlaken in papirja je definirana kot sprememba lastnosti v kemijski strukturi ali v fizikalnih lastnostih. Mehanizmi razgradnje vključujejo reakcije hidrolize in oksidacije, zamreženja in mikrobiološke razgradnje, mehansko-kemijske razgradnje in spremembe stopnje kristalitnosti. Kombinacija učinkovanja notranjih jakosti, medvlakenskih povezav in kemijskih reakcij zaradi učinkovanja zunanjih dejavnikov je osnovni vzrok množične razgradnje dokumentov na papirju. Na mehanizem staranja dokumentov na papirju vplivajo številne medsebojne reakcije med snovmi v papirju in njegovi okolici, ki se kažejo v poslabšanju kemijske obstojnosti, mehanske odpornosti, optičnih in barvno-metričnih lastnosti papirja in obstojnosti zapisa. S karakterizacijo papirja in dokumenta in testi naravnega in umetnega staranja lahko ugotovimo razliko v kakovosti papirja pri pripravi dokumenta za daljše časovno obdobje. Ključne besede: celulozna vlakna, struktura papirja, mehanizmi kemijske in fizikalne razgradnje, trajnost papirja, obstojnost dokumenta, ohranjanje kulturne dediščine na papirju Abstract: The paper is extremely sensitive and complex system of cross-linking, which depends on raw materials (fibres, fines, fillers) and the technological process of productions on paper machine. The chemical, physical and mechanical properties of paper are determined by chemical composition, structure, morphology, and technological means of fibres and paper. Degradation of cellulose fibres and paper is defined as a property change in chemical structure or physical characteristics. Mechanisms of degradation include hydrolysis and oxidation reactions, cross linking and microbial degradation, physical-chemical degradation and changes in crystalline. The combination effect of internal strength, the inter-fibre bonds and chemical reaction to external factors affect the underlying cause massive degradation of paper documents. On the mechanism of paper aging affecting a number of mutual reactions between substances in the paper and its surroundings, which are reflected in the deterioration of chemical stability, mechanical strength, optical and colorimetric properties of paper and stability of the record. The characterization of paper and documents, and tests of natural and artificial aging can see the difference in the quality of the paper to prepare a document for a longer period of time. Keywords: cellulose fibre, paper structure, mechanisms of chemical and physical degradation, paper permanence, durability of documents, preservations of cultural heritage on paper 1. uvod Papir tudi v prihodnosti ostaja eden pomembnejših prenašalcev in nosilcev pisne, risane in tiskane kulturne dediščine. Vendar tudi papir ni večen, saj je izdelan iz nestabilnih organskih surovin in tako bolj ali manj podvržen staranju - njegove lastnosti so časovno spremen- * dr., univ. dipl. ing., Inštitut za celulozo in papir Ljubljana, Bogišičeva 8, SI-Ljubljana, Slovenija, e-pošta: meta.cernic@icp-lj.si ljive, kakovost za uporabo je časovno omejena. Staranje dokumentov na papirju je hitrejše ali počasnejše, odvisno od kakovosti surovin, ki sestavljajo papir, od kakovosti surovin, ki sestavljajo zapis, od tehnologije izdelave nosilca in zapisa ter od načina uporabe in pogojev hranjenja vseh vrst gradiva. Zaščita pisne, tiskane in risane kulturne dediščine na papirju pomeni zelo kompleksno in široko problematiko o vplivu notranjih in zunanjih dejavnikov na staranje gradiva. Zahteva čim boljše sodelovanje vseh v procesu izdelave dokumenta, od proizvajalcev papirja in grafične dejavnosti, do uporabnikov v arhivih, knjižnicah, muzejih [Černič Letnar in sod.,1995]. Kakovostna razlika med posameznimi vrstami papirja je v celokupni surovinski sestavi in tehnoloških pogojih izdelave. Lastnosti današnjih vrst papirja so za nepoznavalca zelo podobne, toda ker so časovno spremenljive, je kakovost za uporabo omejena. Na mehanizem staranja dokumentov na papirju vplivajo številne medsebojne reakcije med snovmi v papirju in njegovi okolici, ki se kažejo predvsem v poslabšanju kemijske obstojnosti, mehanske odpornosti, optičnih in barvno-metričnih lastnosti papirja in obstojnosti zapisa. S karakterizacijo papirja in dokumenta in testi naravnega in umetnega staranja lahko ugotovimo razliko v kakovosti papirja pri pripravi dokumenta za daljše časovno obdobje [Zou in sod.,1996]. MORFOLOŠKA IN KEMIJSKA STRUKTURA VLAKEN IN PAPIRJA Papir je izjemno občutljiv in zapleten sistem zamreženja, ki ga opredeljujejo surovine za pripravo papirne snovi (vlakna, delci vlaken in polnil) in postopek izdelave na papirnem stroju. Najpomembnejša surovina so vlaknine, ki jih razvrščamo po izvoru, kemični sestavi, lastnostih in namenu uporabe. Z izbiro vlaknin dosežemo želeno kakovost in uporabnost papirja. Morfologija vlaken se nanaša na obliko, strukturo in površinske značilnosti. Mehanske, fizikalne in kemijske lastnosti papirja so določene s kemijsko sestavo, strukturo, morfologijo in tehnološkimi postopki pridobivanja vlaken [Retulainen in sod.,1998, Černič, 2008]. Rastlinska vlakna lesa in enoletnih rastlin nastanejo v naravi pri procesu fotosinteze. Celuloza, ki je v naravi najbolj razširjena organska spojina, predstavlja v rastlinah skeletno substanco, ki je sestavljena iz monosaharida ß-D-glukoze, v katerega pri hidrolizi tudi razpade. Je naravni linearni polimer (polisaharid), sestavljen iz D-glukoznih enot. Iz a glukoze nastane škrob, iz ß glukozne enote pa celuloza. Ta se v lesu in enoletnih rastlinah ne nahaja v čistem stanju, ampak jo spremljajo predvsem lignin in strukturno slične hemiceluloze, ki jih moramo v postopku pridobivanja celuloznih vlaknin odstraniti [Smook, 1982]. Naravna in kemična vlakna so po zgradbi polimeri, sestavljeni iz majhnih ponavljajočih se enot, monomerov. Primarna struktura polimerov je določena z vrsto in vrstnim redom monomerov. Atomi ogljika, vodika in kisika pri povezovanju oblikujejo enote ß-D glukoze, ki se povezujejo v dolge neskončne verige molekule celuloze z dvema vrstama kemijskih vezi. Močna kovalentna vez povezuje molekule glukoze v celulozno verigo, medtem ko je vodikova vez pomembna pri povezovanju celuloznih verig pri oblikovanju papirnega lista. V mehanizem vezave so vključene tudi Van der Waalsove vezi, ker pa je privlačnost med molekulami majhna, učinkujejo le na kratkih razdaljah. Verigo celuloznih molekul, ki sestoji iz 3000 do 5000 glukoznih enot in se oblikuje prek vodikovih vezi, pri povezovanju v plasti prek Van der Waalsovih sil, imenujejo mikrofibrili. Geometrija kratkih vezi C-H zmanjša razdaljo med plastmi, zato se jakost Van der Waalsovih sil močno poveča in je obratno sorazmerna 6-kratni jakosti medmo-lekulske razdalje [Bukošek, 1998, Wathen, 2006]. Slika 1. Shema polikristalitne strukture celuloznega vlakna [Wathen, 2006] Mikrofibrili imajo zelo dobro povezavo med seboj in med plastmi, vsaka nenatančnost v prvi stopnji povezave oziroma kristalitnosti (slika 1) vpliva na slabšo sposobnost povezovanja pri oblikovanju papirnega lista [Černič, 2008, Wathen, 2006]. 2. MEHANIZMI KEMIJSKE IN FIZIKALNE RAZGRADNJE vlaken in papirja Lastnosti celuloznih vlaken so odvisne od izvora, kemijske sestave, nadmolekulske strukture, morfologije in stopnje degradacije. Reakcija kemijske razgradnje poteka na vseh stopnjah nadmolekulske strukture, na obrobju kristali-tnih področij in v amorfnih področjih celuloznega polimera med miceli, v mikrofibrilu in v makrofibrilu znotraj celične stene. Stopnja poškodbe pri učinkovanju kisline, alkalij in ostalih kemičnih sredstev je odvisna od dostopnosti celulozne molekule v celični steni vlakna. Lignin, ki je hidrofobnega značaja, deluje kot zadrževalec, hemiceluloze pa zaradi hidrofilnih lastnosti pospešujejo sorpcijo vode in vodnih raztopin. Dostopnost celuloznih molekul za razgradnjo je v največji meri odvisna od razmerja med amorfnimi in kristalitnimi področji [Gurgunal in sod., 1986, Zou, 1996, Černič, 2008]. Razgradnja celuloznih vlaken in papirja je definirana kot sprememba lastnosti v kemijski strukturi ali v fizikalnih la- Slika 2. Sprememba kristalitne strukture med amor-fnimi in kristalitnimi področji celuloznega vlakna pri kisli hidrolizi stnostih. Na razgradnjo celuloze, hemiceluloze in lignina v kislih, alkalnih in oksidativnih pogojih vplivajo kemijski in fizikalno-kemijski mehanizmi učinkovanja. Mehanizme razgradnje na splošno delimo v reakcije hidrolize in oksidacije, zamreženja in mikrobiološke razgradnje, mehansko-kemijske razgradnje in spremembe stopnje kristalitnosti. Kombinacija učinkovanja notranjih jakosti, medvlakenskih povezav in kemijskih reakcij zaradi učinkovanja zunanjih dejavnikov je osnovni vzrok množične razgradnje dokumentov na papirju [Wathen, 2006, Černič, 2008]. KISLA RAZGRADNJA Naravna celulozna vlakna so sestavljena iz amorfnih delov (nekristalitnih), odprtih za učinkovanje kemikalij, in krista-litnih delov, ki imajo višjo gostoto in so bolj odporni proti učinkovanju razgradnih kemikalij. Celulozna vlakna so obstojna v nevtralnih in alkalnih pogojih in zelo občutljiva za kisline, ki najprej učinkujejo v amorfna področja, kjer hidroliza povzroči cepljenje glukozidne povezave, nato pa v kristalitna področja. Na stopnjo hidrolize vpliva več dejavnikov: vrsta in koncentracija kisle snovi, vsebnost vlage, temperatura in število dostopnih mest za delovanje. Vodikovi ioni, ki povzročijo reakcije razgradnje, se ne vgradijo v kemijski mehanizem, ampak ostanejo reaktivni, dokler so na razpolago glukozne povezave za razkrajanje. Območje hidrolitske razgradnje glukoznih vezi je odvisno od molekulske strukture celuloze in nadmolekulske strukture celuloznih vlaken. Rezultat hidrolitske razgradnje glukoznih povezav je zmanjšanje stopnje polimerizacije (SP), kar pomeni, da so mehanske lastnosti takšnih vlaken zelo slabe in neprimerne za oblikovanje papirnega lista. Povišanje kristalitnosti je predvsem posledica razgradnje amorfnih delov celuloznega vlakna in vpliva na zmanjšanje fleksibilnosti vlaken, pri čemer papir postaja vedno bolj krhek [Černič, 2008]. Današnje vrste papirja vsebujejo poleg celuloznih vlaken številne dodatke, nečistoče in ostale manj obstojne poli-merne snovi, ki povzročajo kislo razgradnjo. Povzročajo jo tudi kisle snovi in drugi onesnaževalci iz okolja. Razgradnja poteka po obrnjeni poti kot nastanek celuloznih vlaken in papirja. Kisle snovi učinkujejo na vezf ki povezujejo glukozni obroč, celulozno verigo, mikrofibrile, snopiče in celotno vlakno in povzročajo njihovo razgradnjo (slika 3). Prosti vodikov ion (kislina) prekine kovalentno povezavo, ko se celulozna veriga razkroji na manjše dolžine, postaja povezava vedno slabša. Ko razpade od pol do enega odstotka vezi, se na papirju in njegovi uporabi ne pozna veliko. Ko veriga razpade v manjše, vedno krajše delce, se zmanjšuje jakost vodikovih povezav, poveča se togost vlaken in zmanjša togost papirja. Tudi C-H vez na večji razdalji nima sposobnosti, da se povezuje v ravnini, ker se zaradi vedno slabših Van der Waalsovih vezi zmanjša medvlakenska povezava. OKSIDACIJSKA RAZGRADNJA Pri oksidacijski razgradnji celulozne molekule nastanejo karbonilne in karboksilne kisline. Če se sproščajo velike količine kisline, nastopi pojav hidrolize, ki vpliva na razgradnjo kovalentne povezave v celulozni verigi, na oblikovanje krajših verig in sproščanje vodikovih ionov. Hidrolizo celuloze pospešuje prisotnost oksidiranih skupin, zato prisotnost kovinskih ionov, kot so Fe in Mn, deluje kot katalizator oksidacijskega procesa pri pretvorbi žveplovega dioksida v žveplovo kislino. Tvorijo se razgradni produk- a) b)----c) slika 3. Razgradnja celulozne verige: a) kovalentna vez povezuje dve glukozni enoti, b) vpliv učinkovanja kisline (H+) in c) prosti vodikov ion (H+) prekine kovalentno povezavo med enotami glukoze [Archival papers, 2006]. ti hidrolize z nizko molsko maso, ki pospešujejo reakcije oksidacije. Preostanki lignina in ekstraktivnih snovi v vlaknih prispevajo k nastanku peroksida v postopku avto-oksidacije. Nizka aktivacijska energija pri reakciji pospeši nastanek novih radikalov, kar vodi do progresivne reakcije, ki se preko karbonilnih skupin prenaša po celotni verigi celuloze in vodi do popolne razgradnje vlakna. VPLIV SVETLOBE - FOTOKEMIJSKA RAZGRADNJA Najbolj pogosta fotokemična poškodba celuloznih vlaken je fotooksidacija, ki povzroča: a) cepljenje glukoznih vezi, kar vpliva na zmanjšanje SP in posredno na slabšanje mehanskih lastnosti, in b) oksidacijo stranskih hidroksilnih skupin, kar vpliva na spremembo barve in sorpcijskih sposobnosti. Najprej poteče v amorfnih področjih in se širi v urejena, kristalitna področja. Stopnja reakcije je odvisna od vrste in lastnosti celuloznih vlaken, intenzitete sevanja, temperature, prisotnosti vlage in katalizatorjev. Reakcija razgradnje poteka predvsem v amorfnih področjih, poviša se stopnja kristalitnosti vlaken, ki postanejo bolj toga in krhka. Celulozna vlakna z visoko vsebnostjo lignina so zelo občutljiva za fotokemijski razkroj, enako velja za razne nečistoče in barvila, ki pod vplivom svetlobe učinkujejo podobno kot lignin. Fotokemične reakcije na celuloznih vlaknih pospešujejo kisli pogoji, kot so zračni ozon, oksida-tivna belilna sredstva, prisotnost kovin in visoka vlažnost. VPLIV TOPLOTE Beljena ali poškodovana celulozna vlakna so zelo občutljiva za povišano temperaturo. Učinkovanje toplote vpliva na kemijsko spremembo hemiceluloze in lignina, ki vpliva na spremembe v barvi papirja. Prostoradikalska toplotna reakcija deluje podobno kot fotooksidacija, kjer pride do oksidacije stranskih hidroksilnih skupin in do cepljenja molekul. Rezultat je dehidracija in nastanek novih, kratkih vezi, ki vplivajo na nastanek zamreženih oblik, ki zmanjšujejo prožnost in povečujejo krhkost papirnega lista. Toplotni razkroj, podobno kot pri fotooksidaciji, pospešujeta prisotnost vlage in katalizatorjev. VPLIV VLAGE NA BIOLOŠKO RAZGRADNJO Relativna vlaga vpliva na spremembo vsebnosti vlage v papirju in je pomemben dejavnik pri razgradnji. Biološki razkroj celuloznih vlaken se prične v amorfnih in se nato širi v kristalitna področja. Najpogostejša reakcija je enci-matska hidroliza glukozne povezave, ki pospešeno učinkuje v vlažnih pogojih. Večkrat jo spremlja tudi oksidacija, ker nekatere bakterije in mikroorganizmi med razgradnjo proizvajajo vodikov peroksid, ki pospešuje kislo hidrolizo celuloznih vlaken. vpliv vlage na mehansko razgradnjo Vlaknine in papir so higroskopni materiali, ki se prilagajajo relativni vlagi okolice. Vsebnost relativne vlage v okolju ima velik vpliv predvsem na spremembo fizikalno-me-hanskih lastnosti papirja, kot je prikazano na sliki 4. Povišana vsebnost vlage ima velik vpliv na pospešeno staranje papirja in je odvisna od naraščajoče relativne vlage in temperature v okolju, ki vpliva na hitrost tako oksida-tivne kot hidrolitske razgradnje. Tudi ciklične spremembe vsebnosti relativne vlage pospešujejo razgradnjo papirja, ker povzročajo povečane napetosti v papirnem listu, ki vodijo do fizikalnih sprememb ireverzibilnega značaja. Slika 4. Vpliv relativne vlage na spremembo fizikal-no-mehanskih lastnosti papirja (Smook, 1982) 3. vzroki za razgradnjo dokumenta NA papirju Osnovni povzročitelji razgradnje papirja so kombinacija notranjih in zunanjih dejavnikov, kot so: a) vzroki, ki izhajajo iz neustrezne vlakninske oziroma celokupne surovinske sestave in tehnoloških pogojev izdelave, b) vplivi, ki jih povzročajo postopki pisanja (črnila), tiskanja (tiskarske barve, tonerji, črnila), predelave (lepila) in vsestranske uporabe in c) onesnaževanje zraka (SO2, NOx, O3), učinkovanje svetlobe, toplote, vlage, mikroorganizmov, kot je prikazano na sliki 5. Ugotovljeno je, da je vpliv notranjih dejavnikov na razgradnjo od 80 % do 85 %. Nanj vplivajo proizvajalci in predelovalci, predvsem grafična dejavnost, medtem ko je vpliv zunanjih dejavnikov le od 10 % do 15 % in je odvisen predvsem od uporabnikov v arhivih, knjižnicah in muzejih [Arnold, 2003]. trajnost in obstojnost papirja in dokumenta Trajnost papirja je definirana kot sposobnost ohranjanja kemijske in fizikalne stabilnosti v daljšem časovnem ob- slika 5. vpliv notranjih in zunanjih dejavnikov na staranje in razgradnjo dokumenta na papirju [černič Letnar, 1996]. dobju [Gurgunal, 1993]. Vsi materiali se s časom spreminjajo, vendar za trajne velja, da v pretežni meri ohranjajo prvotne lastnosti v daljšem časovnem obdobju, kar pomeni več stoletij. Trajnost se nanaša na stabilnost kemijskih in fizikalnih lastnosti papirja in pomeni, v kolikšni meri je papir zaradi nečistoč v sestavi odporen proti razgradnji. Kot trajen označimo papir, ki ga lahko hranimo zelo dolgo obdobje, ne da bi se v večji meri spremenil videz (barvne in optične lastnosti) ali molekulska struktura sestavin oziroma celotna struktura papirja. Papir je lahko obstojen, vendar ni trajen (v primeru recikliranih papirjev), oziroma je trajen, vendar ni obstojen (kakovostne vlaknine pri neustrezni pripravi in obdelavi, kislo klejenje). Spreminjajoči se klimatski pogoji pri povišani temperaturi in vlagi ob učinkovanju UV sevanja vplivajo na pospešeno staranje in tudi na popolno razgradnjo papirja. Enakomerni klimatski pogoji hranjenja so osnovni pogoj dolgoročne stabilnosti in ohranjanja gradiva na papirju [Waters, 1983]. 4. sklepne misli Za vrednotenje kakovosti trajne obstojnosti pisalnih in tiskovnih papirjev obstajajo v svetovnem merilu posamezni standardi in priporočila, ki jih morajo upoštevati tako uporabniki kot izdelovalci in predelovalci papirja. Trajno-obstojen je papir, ki ustreza zahtevam trajnosti na osnovi prevzetih standardov SIST EN ISO 9706 in SIST ISO 11108 in SIST ISO 16245. Dosega takšne kemijske in fizikalne lastnosti, ki v primerjavi z običajnimi vrstami omogočajo večjo trajnost in obstojnost pri uporabi v daljšem časovnem obdobju, to je več sto let. Začetni prihranek pri uporabi cenejših vrst papirja je precej manjši od kasnejših velikih stroškov pri reševanju poškodovanega gradiva slabe kakovosti. Pri ohranjanju kulturne dediščine na papirju je za gradivo trajne vrednosti uporaba trajnejših vrst papirja in sredstev, s pomočjo katerih zapisujemo vsebino (črnila, tiskarske barve, naprave za tiskanje in kopiranje), nujna za ohranitev dediščine zanamcem, je ekonomsko opravičljiva in ekološko naravnana. 5. LITERATuRA IN viRI 1. Archival papers (2006) Dostopno: http://www.conservationre-sources.com/ (15.2.2011) 2. Arnold R.B. (2002) ASTM Paper Aging Research Program. Programm Summary. ASTM International, West Conshohocken, PA, 19 3. Bukošek v. (1998) Mikrofibrilna narava vlaken-osnovne zakonitosti mikrofibrilne morfologije. Tekstilec, 41, 7-8, 207-215 4. černič Letnar M., pepelnjak G., Novak G. in vodopivec J. (1995) Vpliv surovinske sestave in tehnoloških pogojev izdelave na staranje papirja. Papir, 23, 3-4, 58-64 5. černič Letnar M. (1996) Standardizacija trajnejših papirjev in predlogi za zakonodajo. Arhivi, 19, 1/2, 77-8 6. černič M. (2008) Trajnost in obstojnost dokumentnega gradiva na papirju: doktorska disertacija. Ljubljana: 2008. XXXVI, 263 f 7. EN Iso 9706 (2000) Information and Documentation - Paper for Documents - Requirements for Permanence (~). 8. gurgunal N., Howard R.c., Zou X., uesaka T., page D.h. (1993) The Mechanical Permanence of Paper: A Literature Review. Journal of Pulp and Paper Science, 19, 4, J160-J166 9. Iso 11108 (2001) Information and Documentation - Archive Paper for Documents - Requirements for Permanence (~). 10. Iso 16245 (2009) Information and documentation - Boxes, file covers and other enclosures, made from cellulosic materials, for storage of paper and parchment documents. 11. Retulainen E., Niskanen K., in Nilsen N. (1998) Fiber and bonds. Chapter 2 in Paper Physics (ed. Niskanen, K.), Book 16 in Paperma-king Science and Technology, Fapet Oy, Jyväskylä, Finland, 54-84 12. smook G.A. (1982) Hanbook for pulp & paper technologist. Ta-ppi, Atlanta, CPPA, Montreal, 389 13. Waters p. (1983) Paper Permanence: Preserving the written word. (ed. Warren, S.D. Company, A Division of Scott Paper Company), Boston, Massachusetts, 83 14. Wathen R. (2006) Studies on fiber strength and its effect on paper properties. Dissertation. Helsinki University of Technology (Espoo, Finland), KCL Communication, 97 15. Zou X., uesaka T. in gurnagul N. (1996) Prediction of paper permanence by accelerated ageing: I. Kinetic analysis of the ageing process. II. Comparison of the predictions with natural aging results. Cellulose 3, 4, 243-267, 269-279 Bogomil BREzNIK* udk 676:338 gospodarska moč slovenske papirne industrije The economic power of Slovenian paper industry Izvleček: Gospodarska moč podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, je v primerjavi s celotnim gospodarstvom majhna. Struktura podjetij je premaknjena izrazito v smeri mikro gospodarskih družb. Njihovi prihodki predstavljajo relativno majhen del v primerjavi s celotnim slovenskim gospodarstvom. Poslovni odhodki predstavljajo, podobno kot v celotnem gospodarstvu, 98 % vseh odhodkov. V letu 2009 se je zelo povečal čisti dobiček in sicer za 152,13 % in znaša 22,5 milijonov evrov. Na dober poslovni izid pa je vplivalo predvsem povečanje dodane vrednosti in zmanjšanje stroškov blaga, materiala in storitev. Poslovni izid pa bi lahko bil še boljši, če se ne bi zmanjšali prihodki, povečali stroški dela ter amortizacija. Podjetja, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja imajo velik delež lastnih sredstev (kapitala), so finančno neodvisna, imajo visoko dodano vrednost ter so dobičkonosnejša od podjetij v državnem povprečju. Ključne besede: proizvodnja papirja in izdelkov iz papirja, finančni kazalniki Abstract: The economic power of companies engaged in the production of paper and paper products is small in comparison to the national average. The structure of the companies moved markedly towards micro-enterprises. In comparison with the total national economy their revenues represent a relatively small proportion. Operating expenses represent 98 % of the total expenditure. Net profit enormously increased by 152, 13 % in the year 2009. The good operating result was influenced mainly by increase of value added and by the reduction of costs of goods, materials and services. It would be even better if they reduced revenue from sales on the domestic market and increased depreciation, labor costs and wages. Companies that are engaged in the manufacture of paper and paper products have a high proportion of their own funds (capital), financial independence, high value added and are more profitable than firms of the national average. Keywords: Production of Paper and Paper Products, Financial Indicators 1. UVOD V raziskavi nas je zanimalo delovanje podjetij, katerih osnovna dejavnost je proizvodnja papirja in izdelkov iz papirja. V analizo gospodarske moči podjetij smo vključili njihove prihodke, odhodke, dobiček, izgubo, dodano vrednost ter tudi obveznosti do virov sredstev. 1.1. RAZISKOVALNE HIPOTEZE V naši raziskavi smo preverili zlasti naslednjo raziskovalno hipotezo: Gospodarska moč slovenske papirne industrije je v primerjavi s celotnim gospodarstvom majhna. * dr. , mag. oec., MBA, Inštitut za celulozo in papir, Bogišićeva ulica 8, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: bogomil.breznik@icp-lj.si Dejstvo, ki govori v prid postavljeni raziskovalni hipotezi je, da prihodki teh podjetij predstavljajo relativno majhen del v primerjavi s celotnim gospodarstvom. Postavljeno raziskovalno hipotezo smo dokazali s pomočjo zbranih informacij Gospodarske zbornice Slovenije. 1.2. VIRI IN METODE DELA V nalogi smo se naslonili na sekundarne vire, ki smo jih na novo drugače interpretirali. Vir novejših in bolj specifičnih informacij so priročniki, različne statistične baze podatkov in članki, objavljeni v strokovni literaturi. Pri raziskavi smo uporabili naslednje metode dela: ► Za proučitev teoretičnih spoznanj in strokovne literature smo uporabili metodo analize in sinteze ter primer- jalne metode, s katerimi smo primerjali sorodne pojave v ostalih državah. ► Uporabili smo naslednje raziskovalne metode: opisovanje, razlaganje in v sklepnem delu metodo predvidevanja ter metodi dedukcije in indukcije. ► Za pripravo in obdelavo podatkov smo uporabili program Microsoft Excel (MS-Excel). ► Primerjava finančnih kazalnikov papirne industrije s celotnim gospodarstvom. Gospodarsko moč slovenske papirne industrije, ki se ukvarja s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, smo ugotavljali na podlagi dejanskih vrednosti posameznih ekonomskih postavk in na podlagi primerjave z drugimi dejavnostmi. Pri tem smo kritično presojali odstopanja. Primerjali smo nekatere finančne kazalnike slovenske papirne industrije s celotnim gospodarstvom in sicer v letih 2008 in 2009. Pri analiziranju računovodskih izkazov smo uporabili vodoravno analiz, s katero smo ugotovili vrednostne zneske in odstotke spremembe določene postavke. V tej vrsti analize so postavke v predhodnem obdobju osnova za primerjanje s postavkami zadnjega leta (Hočevar, Igličar, 1996). 2. izsledki raziskovanja 2.1. STRUKTURA PODJETIJ GLEDE NA VELIKOST GOSPODARSKE DRužBE In šTEvILo zaposLENIH Gospodarske družbe se skladno z Zakonom o gospodarskih družbah (1992) delijo na mikro, majhne, srednje in velike v odvisnosti od števila zaposlenih, višine prihodkov in povprečne vrednosti aktive (Krajčič, 2001). Preglednica 1 kaže na strukturo podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja v primerjavi z nekaterimi drugimi dejavnostmi v letu 2008. Ugotovili smo, da je struktura podjetij v odvisnosti od velikosti družbe premaknjena izrazito v smeri mikro gospodarskih družb, kar velja tudi za ostale panoge, ki temeljijo na gozdarstvu, oziroma je njena osnovna surovina les. To na nek način otežuje poslovanje, manjše gospodarske družbe so na tržna nihanja bolj občutljive, hkrati pa jih za določen obseg del potrebujemo več, kar povečuje stroške upravljanja. V letu 2009 je bilo v podjetjih, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, zaposlenih 4.720 ljudi. Število zaposlenih se je v letih od 1998 do leta 2009 zmanjšalo za 31 %. Ugotovili smo, da se je število podjetij, ki zajemajo papirno in papirno predelovalno industrijo, v letu 2009 zmanjšalo za 40 % (vir: Finančni kazalniki za leto 2009 in 2008, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije). Povprečna starost zaposlenih je 42,9 let (vir: Letno poročilo 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Združenje za papirno in papirno predelovalno industrijo). 2.2. primerjava FINANČNIH kazalnikovpapir- ne industrije s celotnim gospodarstvom 2.2.1. prihodki in odhodki Prihodke opredelimo s prodajno vrednostjo prodanih količin, zajemajo pa tudi druge postavke, ki povečujejo poslovni izid (Krajčič, 2001). Ugotovili smo, da prihodki podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, predstavljajo relativno majhen del v primerjavi s celotnim slovenskim gospodarstvom kar potrjuje postavljeno raziskovalno hipotezo. Tudi prihodki gozdarskih podjetij so v letu 2008 predstavljali relativno majhen del v primerjavi z državnim povprečjem (Breznik, 2009). Pod povprečjem so finančni prihodki iz danih posojil in poslovnih deležev. Večino (pribl. 80 %) vseh prihodkov v panogi ustvarijo velika podjetja, od tega mikro podjetja ustvarijo le 5 % prihodkov panoge in so vsa papirno predelovalna (Vir: Letno poročilo 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Združenje za papirno in papirno predelovalno industrijo). Nad povprečjem je či- preglednica 1. velikost podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v primerjavi z nekaterimi drugimi dejavnostmi v letu 2009 Velikost družb Gozdarska podjetja Papirništvo Obdelava, predelava lesa Celotno gospodarstvo Število Delež Število Delež Število Delež Število Delež Velike 5 6 8 8 11 2 757 1 Srednje 4 5 8 8 10 2 790 1 Majhne 5 6 9 8 44 9 2.475 5 Mikro 63 82 81 76 446 87 49.875 93 Skupaj 77 100 106 100 511 100 53.897 100 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije les 63(2011) št. 5 Preglednica 2. Prihodki podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v primerjavi s celotnim slovenskim gospodarstvom v letu 2009 Prihodek v letu 2009 (v EUR) Delež v celotnem gospodarstvu v letu 2009 (v %) Prihodki (ne vključuje sprememb vrednosti zalog) 663.960.409 0,92 Čisti prihodek iz prodaje 649.369.192 0,96 Čisti prihodek iz prodaje na domačem trgu 204.083.966 0,42 Čisti prihodek iz prodaje na tujem trgu 445.285.226 2,34 Finančni prihodki 3.474.610 0,18 Finančni prihodki iz deležev 1.207.947 0,13 Finančni prihodki iz danih posojil in poslovnih deležev 2.266.663 0,23 Drugi prihodki 1.983.142 0,42 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije sti prihodek iz prodaje na tujih trgih. Prihodki od prodaje predstavljajo, podobno kot v gozdarstvu (Krajčič, 2001) in celotnem gospodarstvu, večino vseh prihodkov. Odhodki se nanašajo na stroške proizvodnje prodanih količin, zajemajo pa tudi druge postavke, ki zmanjšujejo poslovni izid (Krajčič, 2001). Poslovni odhodki predstavljajo, podobno kot v celotnem gospodarstvu, 98 % vseh odhodkov. Izrazito je odstopanje pri finančnih odhodkih za obresti ter tudi amortizaciji (podjetja se verjetneje odločajo za hitrejši odpis vrednosti in očitno razpolagajo z relativno novimi delovnimi sredstvi). 2.2.2. Dobiček, izguba in dodana vrednost Pri analizi dobička je zelo pomembna členitev dobička na celotni dobiček in dobiček iz poslovanja. Dobiček (izguba) iz poslovanja kaže uspešnost gospodarjenja podjetja iz dejavnosti, ki jo gospodarska družba opravlja v tekočem letu, medtem ko celotni dobiček upošteva tudi druge (izredne) prihodke in odhodke. Dodano vrednost ugotovimo tako, da od čistih prihodkov od prodaje, lastne porabe in drugih prihodkov iz poslovanja odštejemo stroške blaga in storitev ter druge odhodke iz poslovanja (Krajčič, 2001). Na podlagi vodoravnega analiziranja računovodskih izkazov podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v letu 2008 in 2009 smo ugotovili, da se je v zadnjem letu zelo povečal čisti dobiček (za 152,13 %) in znaša 22,5 milijonov evrov. Poslovni uspeh pa bi bil še boljši, če se ne bi zmanjšali prihodki (za 6,7 %), povečali stroški dela (za 5,77 %) ter amortizacija (6,53 %). Na dober poslovni izid pa je vplivalo predvsem povečanje dodane vrednosti (za 27,82 %) ter zmanjšanje stroškov blaga, materiala in sto- Preglednica 3. Odhodki podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v primerjavi s celotnim slovenskim gospodarstvom v letu 2009 Odhodek v letu 2009 (v EUR) Delež v celotnem gospodarstvu v letu 2009 (v %) Odhodki 642.050.391 0,91 Poslovni odhodki 626.600.637 0,93 Stroški blaga, materiala in storitev 470.144.602 0,90 Stroški dela 101.336.128 0,97 Amortizacija 39.209.427 1,24 Finančni odhodki 14.401.982 0,44 Finančni odhodki za obresti 4.739.043 0,60 Drugi odhodki 1.047.772 0,63 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije Preglednica 4. Dobiček, izguba in dodana vrednost podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v primerjavi s celotnim slovenskim gospodarstvom v letu 2009 Vrednost v letu 2009 (v EUR) Delež v celotnem gospodarstvu v letu 2009 (v %) Celotni dobiček 25.999.727 0,81 Celotna izguba 3.371.331 0,15 Davek iz dobička 2.572.227 0,46 Dodana vrednost 181.726.939 1,11 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije ritev (za 13,10 %) (vir: Finančni kazalniki za leto 2009 in 2008, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije). Dodana vrednost obravnavanih podjetij se je glede na leto 2008 v letu 2009 povečala za 27,82 %. 2.2.3. Struktura sredstev Struktura sredstev podjetij pove, kakšno je premoženje poslovnega sistema v danem trenutku (Hočevar, Igličar, 1996) in je rezultat poslovanja podjetja od nastanka do sedaj. Optimalna struktura ni enostavno in enolično določljiva, različna je tudi za različna podjetja. Vrednost sredstev predstavlja knjigovodsko vrednost premoženja podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja (Hočevar, Igličar, 1996). Ugotovili pa smo tudi, da so se sredstva podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja v letu 2009 povečala za 3,32 %, in sicer gibljiva sredstva za 1,3 %, neopredme-tena dolgoročna sredstva za 60,02 %, kar kaže na večjo razvojno težnjo obravnavane panoge ter opredmetena osnovna sredstva za 0,25 %. Del povečanja sredstev se je financiral s povečanim kapitalom (le ta se je povečal za 2,71 %), medtem, ko so se dolgoročne obveznosti podjetij zmanjšale za 4,22 % (vir: Finančni kazalniki za leto 2009 in 2008, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije). 2.2.4. Obveznosti do virov sredstev Obveznosti do virov sredstev nam povedo, od kod ima poslovni sistem sredstva (Hočevar, Igličar, 1996), torej, ali so sredstva lastna ali tuja. Vrednost obveznosti do virov sredstev je vedno enaka vrednosti sredstev (Krajčič, 2001). Ugotovili smo, da imajo podjetja, ki se ukvarjajo s proizvo- Preglednica 5. Struktura sredstev podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v primerjavi s celotnim slovenskim gospodarstvom v letu 2009 Vrednost v letu 2009 (v EUR) Delež v celotnem gospodarstvu v letu 2009 (v %) Sredstva 726.916.319,00 0,70 Dolgoročna sredstva 481.864.659,00 0,73 Neopredmetena dolgoročna sredstva 16.790.268,00 0,81 Opredmetena osnovna sredstva 420.350.691,00 1,13 Dolgoročne finančne naložbe 29.817.086,00 0,14 Kratkoročna sredstva 241.467.070,00 0,64 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije Preglednica 6. Obveznosti do virov sredstev podjetij slovenske papirne industrije, gozdarstva in lesnopredelovalne industrije v letu 2009 v EUR Papirna industrija Gozdarstvo Obdelava in predelava lesa Celotno gospodarstvo Obveznosti do virov sredstev 726.916.319 149.344.986 660.393.413 104.301.935.149 Kapital 356.048.611 80.691.944 227.801.670 36.652.402.466 Dolgoročne obveznosti 115.516.729 20.728.867 168.108.179 28.594.430.329 Kratkoročne obveznosti 229.963.733 43.492.418 242.398.445 35.780.790.235 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije les 63(2011) št. 5 dnjo papirja in izdelkov iz papirja ter gozdarstvo v primerjavi s lesnopredelovalnimi podjetji in celotnim gospodarstvom bistveno več lastnih sredstev (kapitala). Kot praktično pravilo velja, da naj bi bila deleža lastnih in tujih virov približno 50 % (Pučko, Rozman, 1996). Takšno razmerje pa sta v letu 2009 dosegla papirna industrija in gozdarstvo. 2.3. PRIMERJAVA FINANČNIH KAZALNIKOV PODJETIJ z nekaterimi drugimi dejavnostmi Finančni kazalniki so relativna števila, ki jih dobimo z delitvijo določene ekonomske kategorije s kakšno drugo (Krajčič, 2001). Podjetja, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, so v primerjavi s celotnim gospodarstvom finančno neodvisna. To pomeni, da imajo pri bankah relativno ugodno boniteto, kar vpliva na posojilne pogoje. Nizek kazalnik pa lahko pomeni tudi, da podjetje ni pripravljeno hitreje širiti svoje dejavnosti ter s tem povečati tveganja, kar kaže na določeno poslovno neaktivnost (neinovativnost) lastnikov in managerjev. Za obravnavana podjetja velja, da na področju sorodnih dejavnosti nimajo na razpolago zelo donosnih možnosti za širitev. Od primerjalnih dejavnosti so najbolj zadolžena lesnopredelovalna podjetja, a so še zmeraj na državnem povprečju. Morebitna širitev obravnavanih podjetij na sorodne dejavnosti bi pomenila zmanjševanje finančne neodvisnosti ter da so v povprečju poslovala z dobičkom. Dobičkonosnost kapitala in sredstev je pri slovenski papirni industriji ugodnejša od povprečja v slovenskem gospodarstvu ter tudi od gozdarstva in lesne predelave. Če pa dobičkonosnost kapitala primerjamo z obrestnimi merami dolgoročnih vezav pri bankah, ugotovimo, da je naložba delničarjev (bodočih in sedanjih) slaba. Tudi kazalnik dobičkonosnosti sredstev kaže na to, da so primerjane panoge v letu 2009 poslovale neuspešno, kar pa je glede na razmere na trgu pričakovati tudi v letu 2010. Ker je panoga, ki zajema podjetja, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, delovno intenzivna panoga, so prihodki na zaposlenega višji od primerjalnih dejavnosti, stroški dela na zaposlenega pa zaradi višjih preglednica 7. Finančni kazalniki podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja in nekaterih drugih gospodarskih dejavnosti v letu 2009 Ime kazalnika Papirna industrija Gozdarstvo Obdelava in predelava lesa Celotno gospodarstvo Finančna neodvisnost (kapital/sredstva) 0,49 0,54 0,35 0,35 Delež opredmetenih osnov. sred. (opr. osn. sred. / sredstva) 0,58 0,42 0,52 0,36 Koeficient zadolženosti (finančne in poslovne obveznosti / obveznosti do virov sred.) 0,48 0,43 0,62 0,62 Celotna gospodarnost (prihodki / odhodki) 1,03 1,00 1,01 1,01 Dobičkonosnost kapitala - ROE (neto dobiček / kapital) 0,05 0,02 -0,03 0,02 Dobičkonosnost sredstev - ROA (neto dobiček / sredstva) 0,03 0,01 -0,01 0,01 Prihodki na zaposlenega (prihodki / povpr. št. zap.) 146.247 88.085 80.417 149.722 Stroški dela na zaposlenega (str. dela / povpr. število zaposlenih) 22.321 22.800 16.458 21.674 Čisti dobiček na zaposlenega (čisti dobiček / povpr. število zaposlenih) 4.949 2.337 1.766 5.554 Čista izguba na zaposlenega (čista izguba / povpr. število zaposlenih) 747 1.480 2.611 4.409 Dodana vrednost na zaposlenega (dodana vred. / povpr. število zaposlenih) 40.028 29.602 22.277 34.168 Delež prodaje na tujih trgih (čisti prih. iz prodaje na tuj. trgih /prihodki) 0,67 0,32 0,46 0,26 Delež amortizacije (amortizacija/ odhodki) 0,06 0,07 0,06 0,04 Delež stroškov dela (stroški dela/odhodki) 0,16 0,26 0,21 0,15 Vir: Finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije plač in neugodne starostne strukture delavcev višji. Zaradi delovne intenzivnosti je čisti dobiček, predvsem pa izguba na zaposlenega pri podjetjih, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, precej nižja kot v celotnem gospodarstvu. Oba kazalnika pa sta, upoštevajoč delovno intenzivnost panoge, primerljiva z gozdarstvom in lesnopredelovalno industrijo. Dodana vrednost na zaposlenega v papirni industriji je kljub delovno intenzivni dejavnosti precej nad državnim povprečjem in je za 30 % večja glede na leto 2008 (vir: Letno poročilo 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Združenje za papirno in papirno predelovalno industrijo). Nadpovprečni delež amortizacije v odhodkih lahko kaže na delno napihovanje stroškov in s tem nižji dobiček iz poslovanja. Vendar bi dokaz za to trditev zahteval dodatno poglobljeno študijo, ki pa presega okvire te raziskave. Delež stroškov dela papirne industrije je v državnem povprečju. Skoraj dvakrat višji je v gozdarstvu, kar lahko kaže na izjemno odvisnost in občutljivost poslovanja teh podjetji od trga delovne sile in kolektivnih pogajanj. 3. ZAKLJučEK Raziskava je pokazala, da je gospodarska moč podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, v primerjavi s celotnim gospodarstvom majhna ter da je struktura podjetij premaknjena izrazito v smeri mikro gospodarskih družb. Število zaposlenih pa se je v zadnjem desetletju zmanjšalo za tretjino. Poslovni odhodki predstavljajo, podobno kot v celotnem gospodarstvu, 98 % vseh odhodkov. Izrazito je predvsem odstopanje pri finančnih odhodkih za obresti ter tudi amortizaciji. V letu 2009 se je zelo povečal čisti dobiček za 152,13 % in znaša 22,5 milijonov evrov. Na dober poslovni izid pa je vplivalo predvsem povečanje dodane vrednosti ter zmanjšanje stroškov blaga, materiala in storitev. Bil pa bi lahko še boljši, če se ne bi zmanjšal prihodek, povečali stroški dela in amortizacija. Obravnavana panoga pa ima veliko lastnih sredstev (kapitala) in so finančno neodvisna. Podjetja, ki se ukvarjajo s proizvodnjo papirja in izdelkov iz papirja, imajo v primerjavi s celotnim gospodarstvom bistveno več lastnih sredstev (kapitala). Dobičkonosnost kapitala in sredstev je pri slovenski papirni industriji ugodnejša od povprečja v slovenskem gospodarstvu, ker pa je obravnavana panoga delovno intenzivna, so prihodki na zaposlenega višji, stroški dela na zaposlenega pa zaradi višjih plač in neugodne starostne strukture delavcev višji. Čisti dobiček, predvsem pa izguba na zaposlenega je nižja kot v celotnem gospodarstvu. Dodana vrednost na zaposlenega v papirni industriji je kljub delovno intenzivni dejavnosti precej nad državnim povprečjem in je za 30 % večji glede na leto 2008. Delež stroškov dela papirne industrije je v državnem povprečju. 4. LITERATuRA IN viRI 1. Breznik B. (2009) The Performance of Forest Companies after Liberalisation of the Forest Products Market in Slovenia. Magistrsko delo. Ljubljana: Ekonomska fakulteta, 71 2. Finančni kazalniki za leto 2008, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije 3. finančni kazalniki za leto 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Intranet Gospodarske zbornice Slovenije 4. Letno poročilo 2009, Gospodarska zbornica Slovenije, Združenje za papirno in papirno predelovalno industrijo 5. Hočevar M., Igličar A. (1996) Osnove računovodstva. Ljubljana: Ekonomska fakulteta, 152 6. Krajčič d. (2001) Nekateri trendi gospodarjenja z državnimi gozdovi v Sloveniji in gospodarska moč koncesionarjev. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 65: 33-58 7. pučko D., Rozman R. (1996) Ekonomika podjetja. Ljubljana: Ekonomska fakulteta, 271 8. Zakon o gospodarskih družbah (1992), Uradni list RS (Št. 4/1992) Standardi FSC in PEFC Sistemi certificiranja sledenja lesa za organizacije, ki uporabljajo gozdne surovine. Potrdite svojo vrednost in postanite član mednarodne družine, prepoznane po vsem svetu! Bureau Veritas Certification tel.: 01 47 57 600 www.bureauveritas.si Move Forward with Confidence ezszhzq navodila avtorjem za pripravo prispevkov 1. PRISPEVKI Revija Les objavlja izvirne in pregledne znanstvene ter strokovne prispevke s področja lesarstva, pohištvene industrije in z lesarstvom povezanih področij (arhitekture, oblikovanja, okolja, gradbeništva, etnologije ...). Vsi objavljeni prispevki so recenzirani. Za vsebino prispevka so odgovorni avtorji. O obliki in datumu objave članka odloča uredništvo. 2. OBSEG PRISPEVKOV Prispevki morajo biti pripravljeni v skladu s temi navodili. Znanstveni članki naj ne presegajo 18.000 znakov s presledki, po dogovoru z urednikom lahko le pregledni znanstveni članki obsegajo 27.000 znakov s presledki. Priporočena dolžina strokovnih člankov je 9.000 znakov s presledki. Za lektoriranje angleških člankov in prevode povzetkov so odgovorni avtorji. Uredništvo revije Les zagotovi lektoriranje slovenskih tekstov. Tekstov prispevkov, zgoščenk in disket avtorjem ne vračamo. Na zahtevo avtorja vračamo slikovno gradivo. 3. JEZIK V reviji Les objavljamo znanstvene prispevke v slovenskem ali angleškem jeziku, strokovne pa le v slovenskem jeziku. 4. POVZETEK Za izvirne in pregledne znanstvene članke, morajo avtorji pripraviti povzetek v angleščini in slovenščini. Pri tujejezičnih avtorjih, bo za slovenski povzetek poskrbelo uredništvo. Povzetek mora podati jedrnato informacijo o vsebini prispevka. Okvirno naj zajema 1.000 znakov s presledki. 5. KLJUČNE BESEDE Ključnih besed je lahko največ 8. Predstaviti morajo področje raziskave, podane v članku. Napisane morajo biti v slovenskem in angleškem jeziku. Razvrščene naj bodo v abecednem redu slovenskih besed. 6. NASLOV ČLANKA Naslov članka naj bo kratek in razumljiv. Pri izvirnih in preglednih znanstvenih člankih, naj bo zapisan v slovenskem in angleškem jeziku. Za naslovom sledijo ime/imena avtorja/avtorjev (ime in priimek). 7. NASLOV AVTORJA/AVTORJEV Pod imeni avtorjev naj bodo zapisane oštevilčene institucije od koder prihajajo avtorji prispevkov. Za vodilnega avtorja navedimo še naslov, telefonsko, faks številko in elektronski naslov. 8. PREGLEDNICE, GRAFIKONI IN SLIKE Preglednice in slike naj bodo jasne; njihovo mesto mora biti nedvoumno označeno, njihovo število naj racionalno ustreza vsebini. Slike in preglednice morajo podpirati tekst. Vsi naslovi slik oziroma preglednic morajo biti navedeni v slovenskem in angleškem jeziku. Za angleške naslove preglednic in slik so odgovorni avtorji. Naslove preglednic pišemo nad preglednico, naslove slik pa pod slike. Preglednica 1. Vpliv širine branik na gostoto smrekovega lesa Slika 1. Poškodba hišnega kozlička (foto: J. Puhar) 9. LITERATURA IN VIRI Pri znanstvenih prispevkih uporabljeno literaturo citiramo med besedilom, pri strokovnih pa ne. Več avtorjev istega dela citiramo po naslednjih načelih: delo do dveh avtorjev (Priimek in Priimek, leto)« npr. (Cankar in Prešeren, 1984)]; delo več kot dveh avtorjev (Priimek prvega avtorja in sod., leto), na primer (Kovač in sod., 2002). V kolikor ime avtorja kake trditve navedemo v tekstu, je dovolj če poleg zapišemo le letnico objave. V primeru da eno trditev podkrepimo z dvema ali več viri, jih razvrstimo po letnici objave in ločimo s podpičji (Cankar, 1992; Žgajner in sod., 1998). Standarde navajamo le s kratico standarda in letnico izdaje, na primer (SIST EN 113, 1996). Zakonodajo navajamo s kratico, ki nastopa v uradnem listu (BPD 98/8/EC, 1998) (ZKem, 2006). Kot vire navajamo le javno dostopno literatura. Citiranje internih poročil, ekspertiz, neobjavljenih podatkov ni zaželeno. Literaturo uredimo po abecednem redu. Imena avtorjev pišemo odebeljeno: • Članek: Kovačič J., prešeren M. (2000) Relevantne lastnosti hrastovine. Les, 52: 369-373 • Knjiga: Richardson H.W. (1997) Handbook of copper compounds and applications. M. Dekker, New York, 325 • Poglavje v knjigi: Kai Y. (1991) Chemistry of Extractives. V: Wood and Cellulosic Chemistry. Hon DNS (Ur.), Shiraishi N (Ur.), Marcel Dekker, New York, 215-255 • Zakonodaja: Biocidal Products Directive 98/8/EC (1998) Official Journal of the European Communities L 123:1-63 • Standard: EN 113 (1996) Wood preservatives; Determination of the toxic values against wood destroying basidiomycetes cultured an agar medium. • Internetni vir: Pri dokumentih dostopnih le prek interneta, so elementi navedbe: avtor (če je znan), naslov dokumenta, leto, organizacija (če je znana), datum zadnje spremembe (če je znan), URL naslov, datum (dan ko smo dokument prebrali). Predstavitev Društva inženirjev in tehnikov lesarstva Ljubljana. (2004) DIT Ljubljana. http://www.ditles.si/index1.htm (3.12.2007) 12. LATINSKA IMENA TAKSONOV Latinska imena rodov, vrst in intraspecifičnih taksonov pišemo v kurzivi - italic (Picea abies (L.) Karst.) 13. FORMAT IN OBLIKA PRISPEVKA Članek naj bo pisan v formatu WinWord (.DOC ali .RTF), na A4 formatu, font Arial, velikost 11. Naslovi poglavij naj bodo odebeljeni. Prosimo, da tekst pišete enostolpično in ga ne delite na okvire. Zaradi pozicioniranja naj bodo risbe in fotografije vključene v tekst ter še dodatno (!) priložene kot slikovne datoteke (glej točko 15). Prispevke pošljite v elektronski obliki (disketa, CD, DVD) na naslov uredništva (Karlovška 3, 1000 Ljubjana) ali po e-pošti na naslov revija. les@siol.net. 14. OBLIKOVANJE GRAFIKONOV Če se le da, ne uporabljajte MS Excela, ker ne moremo nadzorovati parametrov grafikona (debelina črt, šrafure, velikost grafa itd.); priporočamo profesionalne programe za risanje grafikonov: Origin, SIGMA plot ... Zaradi pravilnega položaja naj bodo vsi grafični elementi vstavljeni tudi v tekst. Ozadje grafikona mora biti belo! V kolikor gre za stolpičen diagram s samo eno vrsto stolpcev, naj bodo le-ti beli s črno obrobo; šrafure v tem primeru niso potrebne! 3D grafikoni niso zaželeni; če je možno, uporabljajte 2D grafikone. 15. OBLIKOVANJE SLIKOVNEGA GRADIVA • Slikovno gradivo lahko digitaliziramo v uredništvu, medtem ko morajo za digitalizacijo diapozitivov poskrbeti avtorji sami. Slika, narejena z digitalnim fotoaparatom mora imeti ločljivost vsaj 2,1 milijona pikslov (širina naj bo vsaj 8,4 cm - 1 stolpec - pri 300 DPI). • Slike naj bodo skenirane pri ločljivosti 300 dpi. • Vse slike morajo biti priložene (!) v originalnem TIFF, JPEG ali ustreznem grafičnem zapisu. Zaradi pravilnega položaja naj bodo vstavljene tudi v tekst. • Vse fotografije naj bodo podnaslovljene in datirane z letnico. • Risbe naj bodo izdelane v enem izmed računalniških risarskih programov (Corel DRAW, FreeHand itd.). Upoštevati je potrebno minimalno debelino črte, ki znaša 0,25 točke oziroma 0,15 mm. Slabih fotokopij in risb, narejenih s svinčnikom, ne sprejemamo. Če je mogoče, se izogibajte risanju v Wordu (zlasti raznih FLOW diagramov s funkcijo Draw), ker se pri različnih fontih oblika sesuje in je ni mogoče restavrirati niti izpisati. Največkrat nastopijo tudi težave pri izvozu v PDF datoteko. Za morebitne nasvete se obrnite na uredništvo. Podjetje je s svojo več kot 20 letno tradicijo navzoče na trgu prodaje barv in lakov za področje kovinske industrije, materiala za slikopleskarje, v začetku lanskega leta pa smo se aktivno vključili tudi v prodajo materiala za mizarje. Prevzeli smo prodajni program podjetja Brelih iz Škofje Loke in tržimo blagovni znamki ILVA in TIKKURILA. S tem nadaljujemo dobro zastavljeno pot, ki je podprta s strokovnim znanjem naših sodelavcev, dolgoletnimi izkušnjami in kupcu prijaznim pristopom. V naši mešalnici vam pripravimo lužila in druge premazne sisteme v najrazličnejših barvnih odtenkih in sijajih ali po vzorcu. Italijanski proizvajalec ILVA, katerega produkti so cenovno ugodni, osnovani na bazi topil, primerni za površinsko obdelavo površin pohištva iz masivnega lesa, furnirja in surovega ploskovnega materiala pa tudi ploskovnega, oplemenitenega z melaminsko folijo. Podjetje je del IVM, tretjega največjega proizvajalca barv in lakov za lesne premaze v Evropi. 4^TIKKURILA prihaja iz Helsinkov na Finskem in je vodilni proizvajalec barv in lakov na vodni osnovi. Pospešeno tržimo produkte za stavbno pohištvo ter sistemske premaze za interior, kot so transpa-rentni laki na vodni osnovi in lužila v različnih odtenkih. Drugi sklop so UV sistemi na vodni osnovi, ki jih odlikuje visoka vsebnost suhe snovi in kakovostna površina končnega suhega filma. AKVIDUR - POLIURETANSKI AKRILNI LAK NA VODNI OSNOVI Je revolucionarna novost, ki je zaradi svoje kemijske sestave enostaven za uporabo. Odlikuje ga visoka vsebnost suhe snovi - 32 % in se pri zagotovljeni nizki zračni vlažnosti in povišani temperaturi izredno hitro suši. Na razpolago sta dve različici v sijaju 20 in 70. Možni so različni barvni odtenki. Končna površina ima izgled, kot ga imajo površine, obdelane z dvokomponentnimi poliuretanskimi laki na osnovi topil. Sistem se že uporablja za površinsko obdelavo notranje opreme pri plovilih našega največjega proizvajalca. NASI KONTAKTI: Dražgoška ulica 2 4000 Kranj Slovenija Tel.: 04 23 60 040 Faks: 04 23 60 041 Mobilna št.: 051 646 399 GSM: 031 692 290 - POTNIK NA TERENU www.monicolor.si e-pošta: info@monicolor.si Delovni čas: od 7h do 19h, ob sobotah pa od 8h do 12h. PE Murska Sobota Lendavska ulica 29 9000 Muska Sobota Slovenija Tel.: 02 521 44 64 Faks: 02 521 44 65 GSM.: 031 685 552 e-pošta: ms@monicolor.si Delovni čas: od 7h do 15h revija o lesu in pohištvu les kazalo uvodnik........ raziskave in razvoj 141 Gozd in les za ljudi in naravo Miha Humar, Hojka Kraigher 142 Assessment and projection of climate change impacts in Southeast European forests : a case study of common beech (Fagus sylvatica L.) Csaba Mâtyâs, Imre Berki, Balint Czûcz, Borbâla Galos, Norbert Möricz, Ervin Rasztovits 154 Izbrani primeri študije biotske raznovrstnosti gozdnih ekosistemov na genski, vrstni in habitatni ravni Tine Grebenc, Lado Kutnar, Gregor Božič, Miran čas 161 Preučevanje ekosistemom prilagojenega gospodarjenja z gozdom Janez Krč, Matevž Mihelič, Boštjan Hribernik, Anton Poje 170 Ekstraktivi v tkivih evropskega macesna (Larix decidua Mill. ) Janja Zule, Katarina čufar, Vesna Tišler 176 Vloga cepilne frakture v procesu formiranja odrezka pri ortogonalnem odrezavanju Miran Merhar, Bojan Bučar 183 Sezonska dinamika debelinske rasti sadik bora in bukve v letu 2010 v različnih klimatskih razmerah Jožica Gričar, Boštjan Mali, Hojka Kraigher 188 Morfološki in fiziološki odziv mladih bukev (Fagus sylvatica L.) na svetlobo v naravnih bukovih sestojih Slovenije Matjaž čater 192 Ektomikoriza in drobne korenine bukve (Fagus sylvatica L.) v odraslih sestojih, mladju in na sadikah Anita Mašek, Tine Grebenc 197 Izbrani primeri genetskih analiz prosto živečih gozdnih živali v Sloveniji Marko Bajc, Miran čas, Tine Grebenc, Hojka Kraigher 203 Kakšni bi lahko bili učinki segrevanja ozračja na bukove gozdove v prihodnosti? Lado Kutnar, Andrej Kobler, Sašo Džeroski 208 Ključni izsledki prostorske in časovne dinamike jelke in bukve v Sloveniji Andrej Ficko, Matija Klopčič, Aleš Poljanec, Tina Simončič, Andrej Bončina 214 Vsebine spletnega portala o varstvu gozdov v Sloveniji Nikica Ogris 218 Določitev vsebnosti flavonoidov v bukovini s kolorimetrično metodo Viljem Vek, Primož Oven 223 Izpiranje bakrovih učinkovin iz impregniranega lesa Nejc Thaler, Boštjan Lesar, Miha Humar 227 Razgradnja endosulfana z glivama Hypoxylon fragiforme in Gloeophyllum trabeum Ajda Ulčnik, Irena Kralj Cigić, Lucija Zupančič-Kralj, Črtomir Tavzes, Franc Pohleven 232 Vpliv vrednosti pH utekočinjenega lesa na strižno trdnost in trajnost zlepljenih spojev Aleš Ugovšek, Milan šernek 238 RIP09 - Multi funkcionalno pohištvo - inovativne produktne enote bivanjskih prostorov prihodnosti (TIA) Andreja Kutnar, Črtomir Tavzes 244 Analitično vrednotenje lesenih oken z uporabo AHP in QFD metode Matej Jošt, Petra Grošelj 249 Kemijska in fizikalna razgradnja vlaken in papirja Marjeta Černič 254 Gospodarska moč slovenske papirne industrije Bogomil Breznik