12 Leśnictwo w warunkach zagrożenia środowiska

(1)

Leśnictwo

w warunkach zagrożenia

środowiska

(2)

(3)

(4)

Zawartość siarki

w igłach sosny zwyczajnej

Skażenie metalami ciężkimi -na podstawie mchów

(5)

(6)

Zagrożenie środowiska leśnego w Polsce należy do najwyższych w Europie. Wynika to ze stałego, równoczesnego oddziaływania wielu czynników powodujących niekorzystne zjawiska i zmiany w stanie zdrowotnym naszych lasów.

Negatywnie oddziałujące czynniki, określane często jako stresowe, można sklasyfikować z uwzględnieniem:

pochodzenia: abiotyczne, biotyczne, antropogeniczne

charakteru oddziaływania: mechaniczne, chemiczne; fizjologiczne

długotrwałości oddziaływania: chroniczne, okresowe

roli, jaką odgrywają w procesie chorobowym: predysponujące, inicjujące,

współuczestniczące.

W syntetycznej ocenie stanu zagrożenia lasów najbardziej wyrazisty obraz przedstawia analiza uwzględniająca pochodzenie zjawisk

(7)

(8)

(9)

Rys. 65. Poziom uszkodzenia lasów w 2007 r. na podstawie oceny defoliacji na Stałych Powierzchniach Obserwacyjnych I rzędu (Monitoring Lasu) z wyróżnieniem

5-procentowych przedziałów defoliacji (IBL): ciemnozielone <11%, bordowe >50%

powyżej 50% 46–50% 41–45% 36–40% 31–35% 26–30% 21–25% 16–20% 11–15% poniżej 11%

(10)

Stopnie defoliacji

(stopnie ubytku aparatu asymilacyjnego)

0 do 10 %

1 11 – 25 %

2 26 – 60 %

3 61 – 99 %

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

Mechanizm zamierania

drzew

(16)

(17)

Mechanizmy zamierania

drzewostanów

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

Stopnie defoliacji

(stopnie ubytku aparatu asymilacyjnego)

0 do 10 %

1 11 – 25 %

2 26 – 60 %

3 61 – 99 %

4 100 %

Tanne – jodła Fichte – świerk Kiefer – sosna Buche – buk Eiche – dąb

(47)

(48)

(49)

(50)

DYNAMIKA DEFOLIACJI

I ZAMIERANIA ŚWIERCZYN

W SUDETACH I KARPATACH

Jerzy Modrzyński

(51)

WSTĘP

• Bory świerkowe stanowią bardzo ważny element

przyrody w Sudetach i Karpatach.

• Jednocześnie są one najbardziej zagrożone spośród

wszystkich górskich ekosystemów leśnych.

• Stąd konieczność długoterminowego monitorowania

procesów defoliacji i zamierania świerka w tych regionach.

(52)

Cele pracy

• Przedstawienie dynamiki procesu defoliacji

starszych drzewostanach świerkowych w Sudetach Wschodnich i Karpatach Zachodnich w latach

1988/89 – 1998/99.

• Analiza zależności pomiędzy defoliacją tych

drzewostanów i abiotycznymi czynnikami

środowiska (opady i temperatura oraz emisja SO₂ i

NO_x).

• Próba wyjaśnienia mechanizmu zamierania

(53)

MATERIAŁ I METODY

• Obserwacje przeprowadzono w 48 drzewostanach

świerkowych, w wieku 80 – 200 lat, położonych w przedziale wysokości 652 – 1468 m n.p.m. w Sudetach Wschodnich i Karpatach Zachodnich.

• Systematyczną ocenę defoliacji rozpoczęto w latach 1988/1989 i

powtórzono dwukrotnie w odstępach pięcioletnich. Obserwacje dotyczyły wszystkich drzew o pierśnicy powyżej 7 cm, na

stałych powierzchniach próbnych o powierzchni 0,33 ha.

• Zastosowano następującą skalę ubytku aparatu

asymilacyjnego: 0 – do 10 %, 1 – od 11 do 25 %, 2 – od 26 do 60 %, 3 – od 61 do 99 %, 4 – 100 % (drzewa martwe).

• Przeprowadzono również analizę przebiegu opadów i

temperatury oraz emisji SO2 i NOx dla badanych regionów w latach 1980 – 1999.

(54)

Współrzędne regionu Jednostka administracyjna* i oddział Wzniesienie n.p.m.

Azymut stoku Średni wiek drzewostanu Całkowita liczba drzew (m) (º) (lata) SUDETY M 173c 652 25 105 41 L. 128i 663 100 100 141 Długość wsch. L 177f 708 240 95 138 16º 46' - 17º 01' L 318b 776 70 90 94 Szerokość płn. M 206d 801 340 95 62 50º 11' - 50º 18' L 300b 845 190 140 98 M 163c 857 280 125 85 L 354b 861 95 85 136 M 203a 917 50 90 128 L 175m 926 270 135 85 L. 306d 948 310 95 101 L 358g 980 90 90 84 L 350f 999 315 155 53 L 336l 1037 90 155 71 L. 279j 1041 120 135 56 L 348a 1056 60 145 47 L 352c 1065 330 135 110 M. 18b 1083 290 105 123 L 343c 1095 0 155 62 L 344d 1100 300 155 48 L 342c 1118 330 95 130 M 198a 1172 320 80 170 L. 301c 1176 355 150 83 M 217a 1185 280 165 60 M 251b 1203 145 165 89 M 223a 1218 350 145 91 M 221c 1228 330 155 60 M. 1a 1272 50 165 55 L. 290d 1286 30 145 114

(55)

Współrzędne regionu Jednostka administracyjna* i oddział Wzniesienie n.p.m.

Azymut stoku Średni wiek drzewostanu Całkowita liczba drzew (m) (º) (lata) KARPATY J 132g 785 90 95 63 T 30i 839 310 85 193 Długość wsch. B 4c 933 25 85 138 19º 19' - 20º 06' T 235j 981 270 80 208 Szerokość płn. T 173o 1001 330 135 95 49º 13' - 49º 37' B 10c 1006 45 90 107 T 236g 1009 260 85 170 J 110a 1051 105 95 130 T 12g 1091 350 135 119 T 187a 1180 360 80 136 T243h 1202 330 140 95 J 111c 1229 85 190 114 T 46c 1250 330 125 260 B 23a 1282 345 200 83 B 24a 1314 40 200 117 J 107c 1315 60 190 125 T 189d 1433 330 155 212 T 239l 1461 240 195 201 T 46g 1468 320 195 147 * Jednostki administracyjne:L - Nadleśnictwo Lądek Zdrój - Obręb Strachocin

T – Tatrzański Park NarodowyL. - Nadleśnictwo Lądek Zdrój - Obręb Stronie Śląskie B – Babiogórski Park NarodowyM - Nadleśnictwo Międzylesie - Obręb Międzygórze J - Nadleśnictwo JeleśniaM. - Nadleśnictwo Międzylesie - Obręb Międzylesie

(56)

(57)

1989 1994 1999 1989 -1994 1994 -1999 1989 -1999 Sudety 0 0,7 0,4 0,5 -0,3 0,1 -0,2 1 27 21,6 13,2 -5,4 -8,4 -13,8 2 52,8 54,2 43,7 1,4 -10,5 -9,1 3 11,6 8,2 8,9 -3,4 0,7 -2,7 4 7,9 15,6 33,6 7,7 18 25,7 Karpaty 0 1,3 4,1 4,6 2,8 0,5 3,3 1 31,8 27,6 21,4 -4,2 -6,2 -10,4 2 58,6 47,2 41,1 -11,4 -6,1 -17,5 3 4,9 7,9 9,1 3 1,2 4,2 4 3,4 13,2 23,8 9,8 10,6 20,4 Jednostka geograficzna Stopień defoliacji

Udział stopni defoliacji w latach Tendencje w okresach

(58)

1 9 9 9 1 9 8 9 K a r p a ty 1 9 9 4 8 0 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 [% ] 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 0 [% ] 2 0 4 0 6 0 8 0 0 [% ] 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 0 s to p n ie d e fo lia c ji 1 0 0 < 1 0 % 11 - 2 5 % 2 6 -6 0 % > 6 0 % 1 0 0 % 0 1 2 3 4 [% ] [% ] [% ] 9 0 0 1 0 0 0 11 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 ( m n .p .m .) 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 9 9 9 1 9 8 9 S u d e ty 1 9 9 4 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 [% ] 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 0 [% ] 2 0 4 0 6 0 8 0 0 [% ] 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 0 s to p n ie d e fo lia c ji 1 0 0 < 1 0 % 11 - 2 5 % 2 6 -6 0 % > 6 0 % 1 0 0 % 0 1 2 3 4 [% ] [% ] [% ] 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 11 0 0 1 2 0 0 ( m n .p .m .)

(59)

(60)

(61)

Stopień defoliacji

5-letnim 10-letnim 5-letnim 10-letnim 5-letnim 10-letnim

Sudetey 1 -0,864 -0,533 -0,557 -0,999 -0,194 0,751 2 -0,999 -0,87 -0,096 -0,854 -0,636 0,348 3 -0,166 0,308 -0,995 -0,68 0,629 0,988 4 0,909 0,614 0,472 0,988 0,29 -0,682 1+2 -0,953 -0,705 -0,363 -0,963 -0,403 0,589 2+3 -0,957 -0,715 -0,348 -0,959 -0,417 0,577 3+4 0,949 0,696 0,374 0,966 0,392 -0,599 Karpaty 1 -0,515 0,121 -0,379 -0,98 -0,318 0,568 2 -0,219 0,428 -0,651 -0,993 -0,002 0,799 3 0,12 -0,516 0,724 0,975 -0,098 -0,855 4 0,417 -0,23 0,479 0,996 0,21 -0,656 1+2 -0,331 0,32 -0,559 -1 -0,119 0,723 2+3 -0,25 0,398 -0,626 -0,996 -0,035 0,779 3+4 0,367 -0,283 0,526 0,999 0,157 -0,696

* Wszystkie współczynniki powyżej 0.455 oznaczają istotną korelację na poziomie P=0.05

Region Współczynnik korelacji* Opady w poprzednim okresie Temperatura w poprzednim okresie Współcz. hydrotermiczny w poprzednim okresie

(62)

Stopień defoliacji

5-letnim 10-letnim 5-letnim 10-letnim

Sudety 1 0,987 0,978 0,874 0,998 2 0,793 0,96 0,539 0,851 3 0,756 0,466 0,933 0,684 4 -0,966 -0,994 -0,822 -0,988 1+2 0,928 1 0,747 0,962 2+3 0,922 1 0,737 0,957 3+4 -0,933 -1 -0,755 -0,965 Karpaty 1 0,913 1 0,805 0,999 2 0,995 0,944 0,951 0,962 3 -1 -0,906 -0,977 -0,93 4 -0,953 -0,992 -0,866 -0,998 1+2 0,977 0,976 0,909 0,987 2+3 0,991 0,954 0,941 0,97 3+4 -0,968 -0,984 -0,892 -0,993

* Wszystkie współczynniki powyżej 0.455 oznaczają istotną korelację na poziomie P=0.05

Region Wsoółczynnik korelacji*

Emisja SO2 w poprzedzającym

okresie

Emisja NOx w poprzedzającym

(63)

DYSKUSJA

• Wydaje się, że wiele drzew w badanych drzewostanach utraciło zdolność reagowania na poprawę warunków na skutek załamania się ich potencjału homeostatycznego, pod wpływem chronicznych zaburzeń w mało stabilnych ekosystemach świerkowych.

(64)

Niestabilność ekosystemów

• Grodzki i in. (1999) uważają, że drzewostany świerkowe w Sudetach odznaczają się małą różnorodnością

biologiczną i tworzą niestabilne ekosystemy, wrażliwe na działanie szkodliwych czynników zarówno ożywionej, jak i nieożywionej natury.

• Zdaniem tych autorów niebezpieczne gradacje owadów (Zeiraphera griseana i Cephalcia sp.) zostały wywołane w tych świerczynach głównie z powodu niedostatecznej

liczebności zamieszkujących je drapieżnych owadów pasożytniczych.

(65)

Chroniczne zaburzenia w ekosystemach

(1)

• W ekosystemach leśnych południowej Polski w ciągu wielu dziesiątków lat skumulowały się duże ilości

szkodliwych substancji. Kumulacja ta zresztą nadal trwa, ponieważ imisja zanieczyszczeń wprawdzie zmalała, ale nie ustała.

• Tymczasem chroniczne działanie nawet niedużych

stężeń dwutlenku siarki, tlenków azotu, ozonu i innych zanieczyszczeń wywołuje poważne zakłócenia w

metabolizmie drzew oraz osłabienie ich odporności m. in. na działanie suszy i mrozu (Zalewska-Gorzelak 1991, Schmieden i Wild 1995).

(66)

Chroniczne zaburzenia w ekosystemach

(2)

• Kwaśne deszcze i kumulacja szkodliwych substancji w glebie powodują z kolei wymywanie tak ważnych

pierwiastków jak Mg, K i Ca, uaktywnienie toksycznych jonów glinu i metali ciężkich, czy obumieranie drobnych korzeni (Białobok 1989, Kuhn i in. 1995).

• W sytuacji skażenia gleby oraz osłabienia drzew, którego efektem są między innymi zakłócenia transportu

węglowodanów do korzeni, następuje rozpad związków mikoryzowych, na co drzewa reagują zarówno redukcją wzrostu, jak i zwiększoną podatnością na infekcję

patogenów (Zalewska-Gorzelak 1991, Kieliszewska-Rokicka 1998).

(67)

Przekroczenie potencjału homeostatycznego

(1)

• Wydaje się, że drzewa raz osłabione poniżej swoistego dla nich progu odporności nie mają już możliwości powrotu do stanu równowagi. Odbywa się to na zasadzie dodatniego sprzężenia zwrotnego, pogłębiającego kryzys organizmu (Larcher 1995, Tesche 1989).

• Przykładem takiego sprzężenia jest nasilająca się

defoliacja, którą Sierota (1995) słusznie traktuje zarówno jako wynik, jak też przyczynę stresu. Osłabiona w procesie defoliacji korona słabiej odżywia korzenie, które z kolei

gorzej odżywiają koronę. Stopniowo osłabienie narasta i drzewo się wydziela.

(68)

Przekroczenie potencjału homeostatycznego

(2)

• Vacek (1987) oszacował, że wewnętrzna równowaga

świerka zostaje nieodwracalnie zachwiana po utracie około 50% aparatu asymilacyjnego.

• Dla starszych drzewostanów świerkowych, narażonych na działanie chronicznego stresu w stale degradowanych

ekosystemach górskich próg ten leży prawdopodobnie znacznie niżej.

• To wyjaśniałoby niepowstrzymane zamieranie badanych drzewostanów oraz brak ich pozytywnej reakcji na

zmniejszenie emisji zanieczyszczeń, czy zwiększenie rocznych sum opadów.

(69)

WNIOSKI

• Perspektywa wejścia starszych drzewostanów

świerkowych w fazę przedwczesnego rozpadu jest w obu badanych regionach bardzo realna. Dlatego trzeba się liczyć z koniecznością ich odnowienia w najbliższej przyszłości.

• Należałoby przy tym maksymalnie wykorzystać możliwości naturalnego odnowienia oraz szansę

przebudowy tych drzewostanów pod kątem naturalizacji ich składu gatunkowego.

(70)

Podziękowania

• Jacek Gid, Adam Grzelczak i Jarosław Góral pomagali

mi przy zakładaniu powierzchni i pierwszej ocenie defoliacji w latach 1998/89, Andrzej Peter i Krzysztof Jakubiszak wspierali mnie podczas drugiej oceny w latach 1993/94, a Adam Ejchorst i Tomasz Kaczmarek towarzyszyli mi podczas trzeciej oceny w latach 1998/99.

• Dziękuję im za to i mam nadzieję, że nasze górskie

(71)

Zasady

postępowania hodowlanego

w warunkach

zagrożenia środowiska leśnego

(klęski ekologicznej)

(72)

Jak najszybciej zalesić

(nawet gdy szanse przeżycia niewielkie):

- ochrona gleby

- retencja

(73)

Zasada rozproszenia ryzyka:

-

trudne do przewidzenia zmiany środowiska

-

sadzimy więcej gatunków

(zgodnie z aktualnym siedliskiem + prognozowanym siedliskiem)

(74)

Rewitalizacja (rekultywacja) gleb:

- wapnowanie

-

nawożenie

(75)

Uprawa gleby:

-

unikać zdzierania wierzchniej warstwy gleby

(spychacze itp.)

-

bruzdy, pełna orka (jeśli konieczne)

-

talerze, dołki, kopczyki

(preferowane)

(76)

Pozostawiać stojące martwe drzewa

oraz karpinę:

-

łagodzenie klimatu

- zmniejszona erozja

(77)

Wykorzystanie przedplonów :

Gatunki pionierskie (Jb, Brz, Md, Os, Wb):

- sukcesja naturalna; siew, sadzenie

Przedplony sprzyjają gatunkom dalszych ogniw

sukcesji:

w górach – Św, Bk, Jd

na niżu - Db, Lp, Kl, Bk

(78)

Maksymalne wykorzystanie

naturalnych odnowień:

-

wyższość naturalnych odnowień nad

sztucznymi,

-

wykorzystanie płatów odnowień pozostałych po

martwych drzewostanach,

-

stymulowanie odnowień w ginących

drzewostanach.

(79)

Sadzenia:

-

materiał sadzeniowy: właściwy ekotyp, mocny

system korzeniowy, bryłka, mikoryza

-

wykorzystanie mikrosiedlisk, w których zazwyczaj

pojawiają się naturalne odnowienia: zbocza i

grzbiety małych zagłębień, nabiegi korzeniowe

martwych drzew

(80)

Ochrona odnowień:

- konkurencja traw

- gryzonie i zwierzyna

-

inne zagrożenia

(81)

Szansa przebudowy:

- drzewostany uszkodzone, zniszczone

odbudowuje się w pierwszej kolejności

-

naturalizacja składu gatunkowego (zgodność z

siedliskiem)

(82)

Izery

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

Karkonosze

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

(98)

(99)

(100)

Pytania

• Stan środowiska w Polsce?

• Czynniki stresowe oddziałujące na środowisko leśne? • Regionalizacja uszkodzenia lasów w Polsce?

• Defoliacja iglastych i liściastych gatunków drzew w Polsce? • Stan naszych lasów na tle Europy?

• Mechanizm zamierania drzew wg A. Szujeckiego? • Łańcuchowy model zamierania lasu?

• Spiralny model zamierania lasu?

• Cybernetyczny model zamierania lasu? • Stresowy model zamierania lasu?

• Symptomy zamierania głównych gatunków drzew? • Ocena defoliacji głównych gatunków drzew?

• Defoliacja i zamieranie świerka w Sudetach i Karpatach (lata 1989-1999)? • Zasady postępowania hodowlanego w warunkach zagrożenia środowiska (klęski ekologicznej)?

(101)

(102)

(103)

(104)