Monitoring ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym

Transkrypt

1 RAJ A. & ZIENTARSKI J. 2007: Monitoring ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym. In: ŠTURSA J. & KNAPIK R. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., říjen 2006, Svoboda n. Úpou. Opera Corcontica, 44/2: Monitoring ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym Monitoring of forest ecosystems in the Karkonosze National Park Andrzej Raj 1 & Jacek Zientarski 2 1 Karkonoski Park Narodowy, ul. Chałubińskiego 23, Jelenia Góra PL, andraj@kpnmab.pl 2 Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Katedra Hodowli Lasu, ul. Wojska Polskiego 69, Poznań PL, jazient@owl.au.poznan.pl Monitoring przyrodniczy jest bardzo ważnym narzędziem dla gromadzenia i analizy zachodzących procesów przyrodniczych oraz analizy uzyskiwanych efektów ochronnych realizowanych w obszarach chronionych. W Karkonoskim Parku Narodowym monitoring ekosystemów leśnych został ustanowiony w 2001 roku. System ten stanowi sieć powierzchni kołowych w siatce 200 x 300 m oraz sieć stałych powierzchni monitoringowych, na których zaplanowano pomiar i obserwację w regularnych odstępach czasu wybranych parametrów przyrodniczych. Dla obserwacji i analizy wykonywanych zabiegów ochronnych wyznaczane są terenie punkty obserwacyjne i czasowe powierzchnie obserwacyjne, na których dokonuje się pomiaru określonych parametrów wg metod dostosowanych do charakteru i rodzaju monitorowanego obiektu. Uzyskane wyniki gromadzone są i przetwarzane w systemie informacji przestrzennej (GIS) Parku. W referacie autorzy prezentują cele, zakres, zasady organizacji monitoringu oraz zakres dotychczas wykonanych prac w ramach monitoringu przyrodniczego ekosystemów leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego. Autorzy zaprezentowali również przykładowe wyniki, jaki uzyskali po przekształceniu w systemie GIS zebranych danych na kołowych powierzchniach monitoringowych. e environmental monitoring is a very important tool for collecting data and analysis of natural processes and for analysis of the protection tasks effects in the protected areas. In the Karkonosze National Park monitoring of forest ecosystems was established in It works as a system of circular plots in the 200 x 300 m network and also as a network of fixed plots, where the measurements and observations of the environmental parameters in time intervals are carried on. For observation and analysis of the protection tasks effects the observation points and temporary surfaces are fixed in the field, according to methods adapted to the character of a monitored object. Obtained data is collected and transformed in the GIS system of the national park. In the paper authors present the goals, range, organization rules of the monitoring and the full range of work already done within the monitoring of forest ecosystems of the Karkonosze National Park. Authors also present the exemplary results they obtained a er the data from the circular plots were transformed in the system GIS. 423

2 Słowa kluczowe: Karkonoski Park Narodowy, ekosystemy leśne, monitoring, inwentaryzacja, GIS Keywords: Karkonosze National Park, forest ecosystems, monitoring, data collection, GIS WSTĘP Klasyczna definicja monitoringu to Zbieranie i analiza danych z powtarzanych obserwacji i pomiarów różnych parametrów dla śledzenia zachodzących zmian w zarządzanym obiekcie (ELZINGA & al. 2001). W naszym kraju funkcjonuje Państwowy Monitoring Środowiska, który obejmuje podsystem Zintegrowanego Monitoringu Środowiska Przyrodniczego (KOSTRZEWSKI 1993). Podstawowym założeniem metodycznym Zintegrowanego Monitoringu Środowiska Przyrodniczego jest prowadzenie skoncentrowanych badań stacjonarnych, wybranych elementów środowiska przyrodniczego w oparciu o stacje terenowe. Szczególnym rodzajem monitoringu jest monitoring przyrodniczy, którego specyfika wynika z rodzaju i złożoności obiektów poddawanych procesowi monitorowania. Brak jest tutaj jednolitych standardów czy metodyk do prowadzenia obserwacji i analizy poszczególnych komponentów środowiska przyrodniczego. Ze względu na różnorodność obiektów przyrodniczych oraz różne cele jakim mają służyć wyniki monitoringu w większości przypadków monitorowane obiekty posiadają swoistą metodykę dostosowaną do osiągania zamierzonych efektów. Niezmiernie ważną rolę w procesie monitorowania środowiska przyrodniczego odgrywają stałe powierzchnie reprezentujące różne ekosystemy, zbiorowiska roślinne, zgrupowania zwierząt i inne, na których prowadzone są długoterminowe obserwacje i badania naukowe. Ekologiczne badania długoterminowe, jako program o celach poznawczych, nie mogą zastępować rozwijanego w kraju monitoringu zintegrowanego ze względu na jego zunifikowany program i cele praktyczne, ale powinny być w stosunku do niego komplementarne i co więcej: służyć pomocą w budowaniu jego teoretycznych i metodycznych fundamentów (FALIńSKI 2001). Obszary chronione, a w szczególności parki narodowe i rezerwaty przyrody powinny wdrażać i realizować monitoring przyrodniczy w celu realizacji swoich podstawowych zadań z zakresu ochrony przyrody. Główne cele monitoringu przyrodniczego na obszarach chronionych to: 1. Śledzenie zmian zachodzących w składnikach przyrody oraz obserwacja i analiza ich kondycji, struktury i zachodzących procesów. 2. Obserwacja i analiza efektów realizowanych zabiegów ochronnych i skuteczności ochrony. 3. Obserwacja i analiza zachodzących procesów socjo-ekonomicznych społeczeństw mieszkających na terenach chronionych oraz wizytujących obszary chronione. Odpowiednio zaplanowany i realizowany monitoring powinien dostarczać zarządzającym obszarami chronionymi szerokiego zakresu informacji dla podejmowania właściwych decyzji. Program monitoringu powinien być zaplanowany w taki sposób aby dostarczać informacji na temat relacji pomiędzy stanem zasobów przyrodniczych a zasadami ich użytkowania czy ochrony. Wyniki monitoringu powinny dostarczać informacji zarówno o efektywności dotychczas stosowanych metod ochrony jak również być podstawą do planowania przyszłych działań ochronnych. Podstawowym warunkiem prawidłowego monitoringu jest długofalowość obserwacji i pomiarów poszczególnych parametrów w danym miejscu oraz zastosowanie jednakowych lub 424

3 podobnych metod pomiaru. Podstawy metodyczne oraz zasady prowadzenia długoterminowych badań ekologicznych z wykorzystaniem roślinności przedstawił FALIńSKI (2001). Zwrócił on szczególną uwagę na potrzebę organizacji i wdrażania monitoringu badań długoterminowych na terenach chronionych, które od wielu lat wyłączone są spod gospodarowania. Podejmowane działania z zakresu ochrony przyrody oparte na wynikach długoterminowych obserwacji o charakterze naukowym będą przynosiły znacznie lepsze efekty i stanowić będą gwarancję dla zachowania tych obiektów dla przyszłych pokoleń. Przystępując do organizacji monitoringu przyrodniczego na określonym obszarze poddanym ochronie prawnej należy pamiętać o kluczowych zasadach organizacji dobrego monitoringu, a mianowicie: 1. Monitoring jest generalnie kosztowny i pochłania bardzo dużo czasu dlatego powinien: a) posiadać precyzyjnie określony cel, b) przedmiot monitoringu powinien być realistyczny i mierzalny, c) zawsze powinien posiadać powiązanie z procesem ochrony przyrody, 2. Bazować na standardowej metodyce i uwzględniać obowiązujące uregulowania legislacyjne w tym zakresie. 3. Najbardziej wartościowe dane monitoringowe pochodzą z obserwacji ze stałych powierzchni zbierane tą samą metodyką przez długi okres czasu. 4. Zbierane dane w procesie długoterminowego monitoringu wymagają naukowych analiz w celu prawidłowej interpretacji zachodzących procesów i zjawisk. 5. Dane z monitoringu powinny być właściwie gromadzone i przechowywane. Do tego celu niezbędne jest tworzenie tzw. metabazy (bazy danych o danych). W tym celu obszary chronione powinny wykorzystywać system informacji geograficznej (GIS). 6. Dane z monitoringu powinny być systematycznie przetwarzane, opracowywane i publikowane, tak aby dostęp do tych informacji posiadało jak najwięcej zainteresowanych osób i podmiotów w celu podejmowania właściwych decyzji. 7. Dla każdego programu monitoringu powinien być wyznaczony przynajmniej jeden specjalista odpowiedzialny za zarządzanie danymi z monitoringu, raportowanie i integrację rezultatów monitoringu na wyższych szczeblach jego organizacji i zarządzania. Jednym z podstawowych warunków zaplanowania dobrego monitoringu jest właściwe rozpoznanie i ocena stanu zasobów przyrodniczych danego obszaru chronionego. Dlatego punktem wyjściowym do rozpoczęcia procesu monitorowania jest kompleksowa inwentaryzacja poszczególnych elementów przyrodniczych, zarówno na poziomie gatunków, populacji, biocenoz jak i całych ekosystemów. Kompleksowo wykonana inwentaryzacja elementów przyrodniczych przez odpowiednich specjalistów oraz ich ocena pod względem ilościowym i jakościowym stanowi pierwotny punkt odniesienia przy analizie poszczególnych parametrów monitoringu mierzonych wraz z upływem czasu. Źle wykonana lub niekompletna inwentaryzacja może być przyczyną niewłaściwych interpretacji i w przyszłości dostarczać błędnych wyników o zachodzących procesach, a tym samym wpływać na podejmowanie niewłaściwych decyzji w zakresie ochrony monitorowanych obiektów. Niestety, brak jest jednoznacznych wytycznych dla realizacji monitoringu przyrodniczego w polskich parkach narodowych oraz innych obszarach chronionych. Brak jest również jednoznacznych i obiektywnych kryteriów oceny stanu różnorodności biologicznej konkretnych fragmentów ekosystemów (ANDRZEJEWSKI 1994). Podejmowane dotychczas działania na różnych obszarach chronionych naszego kraju wynikają raczej z lokalnej inwencji poszczególnych osób 425

4 odpowiedzialnych za zarządzanie tymi obszarami jak też z inicjatyw ośrodków naukowych, realizujących swoje statutowe zadania w zakresie badań naukowych. Tylko kilka polskich parków narodowych posiada wyznaczoną sieć powierzchni w regularnej więźbie do prowadzenia długookresowych badań ekologicznych, tj. Bieszczadzki, Gorczański, Karkonoski, PN Gór Stołowych, Tatrzański. Niektóre parki narodowe, jak np. Białowieski, Kampinoski posiadają powierzchnie o różnej wielkości, na prowadzone są od wielu lat badania ekologiczne wybranych elementów ekosystemu (PRZYBYLSKA & KUCHARZYK 2007). DLACZEGO MONITORING EKOSYSTEMÓW LEŚNYCH W KARKONOSKIM PARKU NARODOWYM? Wszelkie zmiany składu gatunkowego, struktury i funkcjonowania lasów w stosunku do hipotetycznych wzorców trwałych układów naturalnych uważane mogą być za przeobrażenia będące wyrazem przekształcenia i zagrożenia ekosystemów leśnych. W pojęciu zagrożenia ekosystemów leśnych mieści się wiele zagadnień odnoszących się głównie do układu ekologicznego jako całości jak też do poszczególnych jego składników żywych i nieożywionych, które stanowią przedmiot odrębnych opracowań. Obecny stan lasów Karkonoskiego Parku Narodowego jest świadectwem długotrwałej, destrukcyjnej presji wielu różnorodnych czynników naturalnych abiotycznych i biotycznych oraz antropogenicznych. Czynniki te oddziałują na ekosystemy leśne kompleksowo, wobec czego precyzyjne ustalenie związków przyczynowo-skutkowych pomiędzy nimi jest często, przy obecnym stanie wiedzy, zadaniem trudnym i wręcz niewykonalnym (RAJ 1992, 1995). Na aktualne rozmieszczenie, budowę, skład gatunkowy oraz funkcjonowanie ekosystemów leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego w znacznym stopniu wpłynęła dawna gospodarka człowieka związana głównie z osadnictwem i pasterstwem, eksploatacją surowców mineralnych, leśnictwem oraz turystyką i rekreacją. Ślady tej antropopresji najwyraźniej utrzymują się w lasach dolnoreglowych. Najbardziej istotnym wyrazem przemian szaty leśnej w strefie regla dolnego jest wielkopowierzchniowe przeobrażenie zbiorowisk autogenicznych w tzw. leśne zbiorowiska zastępcze. Pierwotne siedliska lasów bukowych i jodłowo-świerkowych pokryły w większości gospodarcze kultury świerkowe. Stanowi to główną przyczynę zagrożenia naturalnych zespołów dolnoreglowych, których fitocenozy zachowały się jedynie fragmentarycznie (MATUSZKIEWICZ & MATUSZKIEWICZ 1975). Leśne kultury świerkowe na siedliskach lasów bukowych i jodłowo-świerkowych noszą znamiona wielu form degeneracji fitocenoz. Są to układy ujednolicone i zubożone pod względem składu gatunkowego, struktury i wieku drzewostanów (monotypizacja). W zależności od zwarcia warstwy drzew reprezentują one zbiorowiska o mniej lub bardziej, lecz zawsze słabo wykształconej warstwie runa, w którym dominują albo mszaki (bryofityzacja) lub trawy (cespityzacja). Przy nadmiernym rozrzedzeniu okapu drzew następuje inwazja pionierskich oraz nitrofilnych drzew i krzewów, wypełniających niekiedy w całości warstwę podszytu (frutycetyzacja). Powszechnym przejawem tzw. dyskordancji jest brak naturalnych związków pomiędzy składem drzewostanu a innymi składnikami zbiorowisk (DANIELEWICZ & al. 2002). Część omawianych zbiorowisk zastępczych upodobniła się pod względem składu gatunkowego do zbiorowisk naturalnych. Dotyczy to głównie zespołu Abieti-Piceetum, który reprezentowany jest częściowo przez fitocenozy o sztucznym pochodzeniu. Niektóre postaci kultur świerkowych wykazują zdolność do spontanicznej odbudowy składu florystycznego, właściwego dla zbiorowisk naturalnych. Świadczy o tym stopniowy powrót gatunków autochtonicznych, ich progresywny stan dynamiki populacji oraz ustępowanie roślin obcych. Jednym z najłatwiej dostrzegalnych zjawisk jest przy tym odnawianie się i pomyślny wzrost osobników juwenilnych, właściwych zbiorowiskom naturalnym, gatunków drzew (głównie buka i jodły). Odbywa się to zwykle w pewnej kolejności 426

5 i nie zawsze prowadzi do układu pierwotnego, z pełną naturalną kompozycją gatunków. Ponieważ proces ten jest dotąd słabo zbadany, określenie wzorców jego przebiegu może mieć tylko charakter orientacyjny. Jedynie wieloletnie, systematyczne badania możliwości odradzania się uszkodzonych fitocenoz będą mogły dostarczyć informacji o rzeczywistym potencjale regeneracyjnym przeobrażonych zbiorowisk. Znaczną powierzchnię zajmują w Karkonoskim Parku Narodowym zbiorowiska leśne, tak silnie przekształcone, że nie obserwuje się w nich obecnie jakichkolwiek przejawów regeneracji. Leśne kultury zastępcze są z reguły bardziej podatne na uszkodzenia biotyczne i abiotyczne niż zbiorowiska naturalne. Dlatego też procesy destrukcyjne, jakim podlegają one w wyniku między innymi gradacji owadów i masowego występowania chorób grzybowych, a także w rezultacie oddziaływania niekorzystnych zjawisk klimatycznych, mają charakter klęsk ekologicznych. Zagrożenie ekosystemów leśnych w piętrze pogórza wynika nie tylko z presji czynników antropogenicznych na środowisko przyrodnicze lecz jest też konsekwencją niewielkich powierzchniowo areałów jakie zajmują ich siedliska w Karkonoszach, a zwłaszcza na terenie objętym ochroną. Na skutki dawnych oddziaływań antropogenicznych w lasach Parku nakładają się wpływy niekorzystnych czynników, jakich oddziaływanie nie ustało a w wielu wypadkach uwydatniło się po utworzeniu tego obiektu. Do grupy tych czynników zaliczyć należy w pierwszej kolejności zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego i gleby. Wpływają one na lasy Karkonoszy pośrednio, lecz w tak drastyczny sposób, że w powiązaniu ze zmianami warunków meteorologicznych (np. okresowy deficyt opadów) oraz naturalną, dużą podatnością zbiorowisk górskich na uszkodzenia, stają się powodem największego zagrożenia nie tylko ekosystemów leśnych lecz także i roślinności, jako podstawowego elementu krajobrazu. Proces rozpadu drzewostanów górnoreglowej świerczyny sudeckiej w Karkonoskim Parku Narodowym stał się powodem zaliczenia tego zespołu do najbardziej zagrożonych zbiorowisk leśnych, nie tylko w skali lokalnej ale także i w całym kraju. Z punktu widzenia ochrony ekosystemów leśnych jest to szczególnie istotne z uwagi na fakt, że wspomniany zespół uważać można za przewodnie dla Karkonoskiego Parku Narodowego i w największym stopniu autogeniczne zbiorowisko leśne na tym obszarze (BORATYńSKI & al. 1987, BARZDAJN 1991, DANIELEWICZ & ZIENTARSKI 1993, 1995). Lasy Karkonoskiego Parku Narodowego narażone są stale na wpływ niekorzystnych oddziaływań bezpośrednich ze strony człowieka. Powodem tego typu zagrożeń jest przede wszystkim dążenie do zagospodarowania tego obiektu w celach turystycznych, rekreacyjnych i sportowych oraz innych nie związanych z ochroną przyrody. Realizacja tych zamierzeń prowadzi do dalszej regresji powierzchni zajmowanej przez lasy i ich synantropizacji. Rozerwanie i rozdrobnienie kompleksów leśnych jeszcze bardziej obniża odporność ekosystemów na niekorzystne wpływy zewnętrzne. Masowa penetracja w strefie antropogenicznych granic lasu przy nartostradach, drogach i szlakach oraz schroniskach turystycznych jest podstawową przyczyną degeneracji zbiorowisk roślinnych. Zjawisko to przejawia się głównie w postaci wnikania do fitocenoz elementów obcych, które wykazują charakter gatunków redukcyjnych w stosunku do składników autochtonicznych. Czynniki wywołujące istniejące i przewidywane zagrożenie lasów Karkonoskiego Parku Narodowego można umownie podzielić na dwie grupy: a) czynniki, których negatywny wpływ można ograniczyć przez zabiegi ochronne (między innymi konsekwencje gospodarki leśnej w przeszłości, zagrożenie powodowane przez owady i grzyby patogeniczne, szkody powodowane przez ssaki roślinożerne oraz wywoływane przez masowy ruch turystyczny a także niektóre niekorzystne czynniki pogodowe), b) czynniki, których negatywny wpływ jest niezależny od sposobu postępowania w lasach Parku i otuliny (zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, skażenie gleb i anomalie klimatyczne) (RAJ & ZIENTARSKI 1999). 427

6 Zarówno status ochrony ekosystemów leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego jak i ich stan, opisany powyżej, wymagają stałego śledzenia zmian zachodzących w tych ekosystemach jak też poszukiwania odpowiedzi, które z podejmowanych czynności ochronnych przynoszą najlepsze korzyści. Temu ma służyć długofalowy monitoring ekosystemów leśnych opracowany i wdrożony w Karkonoskim Parku Narodowym. Celem kompleksowego monitoringu ekosystemów leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego jest dostarczenie informacji o zasadach funkcjonowania i podstawowych procesach ekologicznych w tych ekosystemach, identyfikacja występujących zagrożeń, śledzenie dynamiki gatunków specjalnej troski oraz określanie efektów wykonywanych zabiegów ochronnych. CEL I ZAKRES PRACY Celem pracy jest przedstawienie zasad oraz zakresu organizacji monitoringu przyrodniczego w ekosystemach leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego. Zakres opracowania obejmuje przedstawienie metodycznych podstaw organizacji monitoringu ekosystemów leśnych, rodzaj i charakterystykę powierzchni monitoringowych, zakres i częstotliwość wykonywanych pomiarów i obserwacji oraz zasady opracowania, interpretacji oraz prezentacji wyników. W pracy przedstawiono również zakres dotychczas wykonanych pomiarów i obserwacji oraz przykładowe wyniki monitoringu. TEREN OBJĘTY MONITORINGIEM PRZYRODNICZYM Lasy na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego zajmują powierzchnię 4022 ha, z czego ochroną ścisłą objęto część górnoreglowej świerczyny sudeckiej o powierzchni 294 ha w strefie górnej granicy lasu. Pozostałe obszary leśne na terenie Parku objęto ochroną częściową. W reglu dolnym ( m npm) dominującym typem siedliskowym jest las mieszany górski, który wyodrębniono na obszarze występowania potencjalnego zespołu leśnego, jakim jest uboga buczyna górska Luzulo luzuloides-fagetum Meusel W górnej części regla dolnego występuje bór mieszany górski, który wyodrębniono na obszarze donoreglowego boru jodłowo-świerkowego Abieti-Piceetum (montanum) J. Mat Na całym obszarze regla górnego ( m n.p.m.), łącznie ze strefą górnej granicy lasu opisano natomiast bór wysokogórski odpowiadający górnoreglowej świerczynie sudeckiej Calamagrostio villosae-piceetum Hartm. ex Schluter Głównym gatunkiem lasotwórczym dla całego obszaru Parku jest świerk Picea abies Karst., który zajmuje ponad 85 % powierzchni leśnej Parku. Udział brzozy Betula pendula Roth. i modrzewia Larix decidua L. wynosi po blisko 5 %, a udział buka Fagus sylvatica L. około 4 %. Udział pozostałych gatunków, jak jodła pospolita Abies alba Mill., sosna pospolita Pinus sylvestris L., klon jawor Acer pseudoplatanus L. i innych, w górnej warstwie drzewostanów jest niewielki (DANIELEWICZ & al. 2002). ORGANIZACJA MONITORINGU EKOSYSTEMÓW LEŚNYCH W KARKONOSKIM PARKU NARODOWYM Prace nad stworzeniem systemu monitoringu ekosystemów leśnych na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego trwały już od wielu lat. Uczestnikami tego procesy byli zarówno pracownicy Karkonoskiego Parku Narodowego jak i pracownicy różnych instytucji naukowych realizujących swoje badania na terenie Parku. Przedstawiona w niniejszym opracowaniu strategia realizacji monitoringu oraz systemem powierzchni monitoringowych zostały ostatecznie opracowane przez autorów niniejszego opracowania, w ramach prowadzonych na terenie Parku własnych prac 428

7 badawczych. W zależności od rodzaju informacji, jakie zamierzano uzyskać wytypowano różne rodzaje powierzchni monitoringowych, a mianowicie: a) sieć powierzchni kołowych, b) stałe powierzchnie monitoringowe, c) punkty obserwacyjne, d) czasowe powierzchnie obserwacyjne. Sieć powierzchni kołowych została założona w siatce 200 x 300 m (łącznie 630 powierzchni) wyznaczonych i trwale oznaczonych w terenie. Obejmują one cały obszar lasów parku. Powierzchnie składają się z czterech koncentrycznych kół o areale: 10, 20, 50 i 500 m 2, na których obligatoryjnym pomiarom i opisom podlegają wszystkie elementy charakterystyczne drzewostanu, wykonywane jest zdjęcie fitosocjologiczne, a ponadto opisowi podlega gleba, porosty i wybrane grupy bezkręgowców. Fakultatywnie na powierzchniach tych mogą być realizowane inne pomiary i obserwacje w zależności od posiadanych możliwości i za zgodą dyrektora parku. Szczegółowy zakres wykonywanych pomiarów przedstawia się następująco: a) drzewostan wszystkie parametry, wg zmodyfikowanej metodyki Mościckiego, b) roślinność zdjęcie fitosocjologiczne, wg tradycyjnej skali Braun-Blanqueta, c) porosty wybrane grupy do analiz bioindykacyjnych oraz inwentaryzacja gatunków wg metodyki Fałtynowicza, d) bezkręgowce wybrane grupy bezkręgowców do analiz zooindykacyjnych (Staphylinidae Mesostigmata, Aranei Collembola), e) gleby wybrane parametry fizykochemiczne i biologiczne, wg metodyki Kabały z zespołem, f) inne w miarę możliwości i potrzeb. Częstotliwość pomiarów i obserwacji zróżnicowano w zależności od potrzeb i możliwości realizacji, i tak drzewostan, porosty oraz wybrane grupy bezkręgowców badane są co 5 lat, roślinność co 10 lat, a gleba co 15 lat. Gromadzenie i przetwarzanie danych z monitoringu odbywa się w systemie informacji przestrzennej (GIS), funkcjonującym w Karkonoskim Parku Narodowym. Dane te są dostępne dla wszystkich uczestników monitoringu ekosystemów leśnych oraz innych pracowników naukowych na zasadach określonych przez dyrektora Parku. Szczegółowym celem monitoringu na tych powierzchniach jest: a) ustalenie stanu ekosystemów leśnych w określonych warunkach, b) śledzenie i analiza zachodzących przemian w ekosystemach leśnych, c) analiza efektów realizowanych zabiegów ochronnych. Rozmieszczenie kołowych powierzchni na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego dla prowadzenia monitoringu ekosystemów leśnych przedstawiono na Ryc. 1. Stałe powierzchnie monitoringowe stanowią kwadraty o wymiarach 50 x 50 m (0,25 ha) lub 100 x 100 m (1,00 ha) wyznaczone i trwale oznaczone w terenie. Obecnie założono i zinwentaryzowano 10 powierzchni w następujących wydzieleniach: 31a, 20a, 71g, 104d, 128ab, 129a, 157d, 158d, 201d, 209f. Docelowo planuje się założyć 20 tego typu powierzchni monitoringowych. Powierzchnie te reprezentują główne zbiorowiska leśne Parku objęte różnymi kategoriami ochrony. Rozmieszczenie ww. powierzchni w terenie przedstawiono na Ryc. 1. Na powierzchniach tych obligatoryjnie prowadzi się szczegółowy pomiar drzewostanu oraz kartowanie pokrycia terenu roślinnością oraz innymi elementami, jak: głazami, skałami, leżaniną itd. Fakultatywnie wykonywane są inne obserwacje lub badania naukowe, jak analizy glebowe, pomiary parametrów klimatycznych, badania fauny glebowej i naziemnej, badania nad tempem rozkładu drewna oraz badania nad mikrosukcesją zamierającego i martwego drewna. Częstotliwość pomiarów obligatoryjnych wynosi co 5 lat, natomiast badania fakultatywne prowadzone są w miarę posiadanych sił i środków. 429

8 Ryc. 1. Rozmieszczenie powierzchni kołowych oraz stałych powierzchni monitoringowych na terenie Karkonoskiego Parku Narodowego Fig. 1. Distribution of permanent monitoring plots in the area of the Karkonosze National Park Szczegółowym celem monitoringu na stałych powierzchniach monitoringowych jest: a) określenie stanu poszczególnych elementów ekosystemów, b) śledzenie tempa i kierunków zachodzących przemian w ekosystemach w zależności od sposobu ochrony, c) poznawanie mechanizmów procesów zachodzących w ekosystemach leśnych Parku. Bardzo ważnym typem monitoringu w ekosystemach leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego jest monitoring efektów realizowanych zabiegów ochronnych, wykonywany w zależności od rodzaju zabiegów ochronnych, wg metod dostosowanych do charakteru i rodzaju monitorowanego obiektu. Do tego celu wyznaczane są w terenie tzw. punkty obserwacyjne i czasowe powierzchnie obserwacyjne, które służą przez określony czas do rejestracji i badania określonych zjawisk przyrodniczych, które wynikają z realizowanych na terenie Parku zabiegów ochronnych. Obecnie w Parku monitorowane są następujące zabiegi: a) odnowienia sztuczne w reglu górnym, b) przebudowa sztucznych monokultur świerkowych w reglu dolnym, c) restytucja zagrożonych gatunków drzew, krzewów i roślin zielnych, d) skuteczność ograniczania liczebności kambio i ksylofagów, e) ochrona zagrożonych gatunków bezkręgowców, f) zabudowa przeciwerozyjna. Częstotliwość obserwacji lub pomiarów dostosowana jest do terminów i specyfiki poszczególnych rodzajów zabiegów ochronnych. Wyniki tych obserwacji są niezbędne w procesie prawidłowej oceny skuteczności realizowanych zabiegów ochronnych. Prace te wykonywane są zarówno przez pracowników Parku jak i pracowników naukowych z instytucji zewnętrznych. 430

9 DOTYCHCZASOWE WYNIKI MONITORINGU EKOSYSTEMÓW LEŚNYCH W KARKONOSKIM PARKU NARODOWYM PRZYKŁADY Zgodnie z przyjętą strategią realizacji monitoringu ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym, wykorzystując sieć kołowych powierzchni monitoringowych dotychczas wykonano: pomiar cech taksacyjnych drzewostanów wg zmodyfikowanej metodyki Miścickiego na wszystkich powierzchniach dwa razy, na wszystkich powierzchniach wykonano zdjęcie fitosocjologiczne, dokonano inwentaryzacji i opisu gatunków porostów epifitycznych, dokonano inwentaryzacji wybranych grup bezkręgowców glebowych. W trakcie realizacji są prace związane z opisem typów, podtypów oraz właściwości fizykochemicznych gleb na poszczególnych powierzchniach kołowych. Wszystkie prace zostały wykonane przez instytucje zewnętrzne, na zlecenie Karkonoskiego Parku Narodowego, pod ścisłym nadzorem i we współpracy z pracownikami Parku. Uzyskane dane zostały zgromadzone w numerycznych bazach danych Parku i są wykorzystywane do analiz i oceny stanu ekosystemów leśnych. Ilość zgromadzonych informacji jest ogromna i dostarcza olbrzymich możliwości dokonywania różnorakich analiz w odniesieniu do przestrzeni lasów Parku. Dużą zaletą całego systemu jest łatwość w dostępie do zgromadzonych danych oraz możliwość wykonywania bieżących analiz zarówno wybranych obszarów jak i całego terenu lasów Parku. Na Ryc. 2. przedstawiono formy degeneracji ekosystemów leśnych Parku, które zostały wygenerowane dla poszczególnych powierzchni kołowych na podstawie opisów drzewostanu i roślinności wg OLACZKA (1972). Na Ryc. 3. przedstawiono natomiast rozmieszczenie drzewostanów wg klas naturalności, przyjmując wg autorów trzy klasy, tj. zgodne, częściowo zgodne oraz niezgodne z potencjalnym siedliskiem. Uzyskane dane z inwentaryzacji drzewostanów oraz wykonanych zdjęć fitosocjologicznych pozwoliły obliczyć dla każdej powierzchni wskaźnik różnorodności Ryc. 2. Formy degeneracji roślinności w ekosystemach leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego Fig. 2. Degeneration forms of plant communities in forest ecosystems of the Karkonosze National Park 431

10 Ryc. 3. Klasy naturalności drzewostanów w lasach Karkonoskiego Parku Narodowego Fig. 3. Natural classes of stands in forest ecosystems of the Karkonosze National Park Ryc. 4. Rozmieszczenie wskaźnika różnorodności gatunkowej roślin Shannona-Weavera (H) w ekosystemach leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego Fig. 4. Distribution of plant species diversity indicator (Shannon-Weaver H ) in forest ecosystems of the Karkonosze National Park 432

11 Ryc. 5. Rozmieszczenie wskaźnika stopnia pokrycia powierzchni przez leżaninę w ekosystemach leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego Fig. 5. Distribution of land cover by wood indicator in forest ecosystems of the Karkonosze National Park Ryc. 6. Rozmieszczenie wskaźnika udziału drzew martwych w drzewostanach Karkonoskiego Parku Narodowego Fig. 6. Distribution of dead trees indicator in forest ecosystems of the Karkonosze National Park 433

12 gatunkowej Shannona Weavera (H ). Im wyższa wartość tego wskaźnika tym większa różnorodność gatunkowa danego zbiorowiska roślinnego. Dla lepszego zobrazowania omawianego wskaźnika jego wartość przedstawiono w pięciu równych klasach. Przestrzenne rozmieszczenie omawianego wskaźnika w lasach Parku przedstawiono na Ryc. 4. Bardzo ważnym miernikiem stanu lasu jest ilości martwego drewna pozostającego do naturalnej mineralizacji. Rozmieszczenie ilości leżaniny na poszczególnych powierzchniach kołowych, mierzonej stopniem pokrycia powierzchni przedstawiono na Ryc. 5. Na Ryc. 6. przedstawiono natomiast rozmieszczenie procentowego udziału drzew martwych w drzewostanach, które obrazują stan zdrowotny lasów Parku. W niniejszym artykule ze względu na ograniczoną pojemność, autorzy prezentują jedynie wybrane charakterystyki, które uzyskano już w pierwszej fazie realizacji monitoringu w ekosystemach leśnych Parku. Po dokonaniu pierwszego etapu pomiarów na powierzchniach kołowych uzyskano już kilkadziesiąt wskaźników, począwszy od prostych charakterystyk jak skład gatunkowy, wiek, stopień defoliacji koron i inne, do bardziej złożonych, jak bogactwo gatunkowe, różnorodność gatunkowa, dominacja, równomierność występowania itd. w odniesieniu do roślin, porostów oraz bezkręgowców. Uzyskany w ten sposób materiał stanowi jednocześnie wspaniałe narzędzie do przestrzennej waloryzacji ekosystemów leśnych, zarówno poprzez analizę pojedynczych charakterystyk jak też poprzez wskaźniki zintegrowane, do wyliczenia których służą wskaźniki podstawowe. Kolejne pomiary dostarczają danych pozwalających analizować poszczególne zagadnienia nie tylko w ujęciu przestrzennym, ale również w ujęciu dynamicznym, Takie wyniki uzyskano obecnie ze stałych powierzchni monitoringowych zlokalizowanych szczególnie w górnoreglowych borach świerkowych objętych ochroną bierną. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Monitoring przyrodniczy w parku narodowym jest nieodzownym elementem skutecznego zarządzania zasobami przyrodniczymi oraz ochrony tych zasobów. Ekosystemy leśne, jako jedne z najbardziej złożonych układów ekologicznych na naszej planecie, wymagają w szczególności realizacji długofalowych badań ekologicznych dla poznania mechanizmów funkcjonujących na poszczególnych poziomach tych ekosystemów, ale również dla określania kierunków przemian jakie następują w tych ekosystemach, zarówno bez udziału człowieka jak i w przypadkach, kiedy realizowane są określone zabiegi ochronne. Monitoring ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym jest prawidłowo zaplanowany i zorganizowany, a jego dotychczasowe wyniki potwierdzają realizację celów, które zostały postawione w trakcie opracowywania strategii i metodyki tego monitoringu. Ilość uzyskanych dotychczas informacji o ekosystemach leśnych Parku pozwala na prawidłowe planowanie zadań ochronnych w tych ekosystemach oraz dostarcza ogromnej wiedzy o zasadach funkcjonowania tych ekosystemów. Wiedza ta jest wykorzystywana zarówno przez praktyków zajmujących się ochroną ekosystemów leśnych jak również przez pracowników naukowych przy realizacji programów badawczych. Zatem na podstawie przedstawionych powyżej danych można wysunąć następujące wnioski: 1. Monitoring ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym jest prawidłowo zaplanowany i zorganizowany, 2. Monitoring ten spełnia postawione cele i założenia, 3. Monitoring ekosystemów leśnych w KPN wymaga kontynuacji oraz systematycznych nakładów finansowych, 4. Monitoring realizowany po polskiej stronie Karkonoszy wymaga koordynacji z Krkonošským národním parkem po stronie czeskiej w celu ujednolicenia metodyki oraz harmonogramu jego realizacji. 434

13 LITERATURA ANDRZEJEWSKI R. 1994: O ekologii i ochronie środowiska. Chrońmy Przyr. Ojcz. 50/2: BARZDAJN W. 1991: Struktura drzewostanów i cechy morfologiczne świerka pospolitego (Picea abies (L.) Karst.) w Karkonoszach. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, Rozprawy Naukowe 212: BORATYńSKI A., KONCA B. & ZIENTARSKI J. 1987: Sudeckie bory górnoreglowe, Plagiothecio-Piceetum hercynicum warunki występowania, struktura, zagrożenie przez zanieczyszczenia środowiska. Arboretum Kórnickie, 32: DANIELEWICZ W., RAJ A. & ZIENTARSKI J. 2002: Forest ecosytems of the Karkonosze National Park. Jelenia Góra. DANIELEWICZ W. & ZIENTARSKI J. 1993: Tendencje dynamiczne górnoreglowych borów świerkowych w Karkonoskim Parku Narodowym. In: TOMASZEWSKI J., SAROSIEK J. & SZYMAńSKI S. (eds), Geoekologiczne Problemy Karkonoszy, Wrocław: DANIELEWICZ W., ZIENTARSKI J. 1995: Charakterystyka wybranych cech górnoreglowego boru świerkowego z zamierającym drzewostanem świerkowym w świetle badań na stałych powierzchniach w Karkonoskim Parku Narodowym. In: SAROSIEK J. (ed), Geoekologiczne Problemy Karkonoszy, Poznań: ELZINGA C., SALZER D., WILLOUGHBY J. & GIBBS J.P. 2001: Monitoring Plant and Animal Populations. Blackwell Science, 360 pp. FALIńSKI J.B. 2001: Przewodnik do długoterminowych badań ekologicznych. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. MATUSZKIEWCZ W. & MATUSZKIEWICZ A. 1975: Mapa zbiorowisk roślinnych Karkonoskiego Parku Narodowego. Ochrona Przyrody, 40: KOSTRZEWSKI A. 1993: Zintegrowany monitoring środowiska przyrodniczego. Państwowy Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa. OLACZEK R. 1972: Formy antropogeniczne degeneracji leśnych zbiorowisk roślinnych w krajobrazie rolniczym Polski Niżowej. Uniwersytet Łódzki. PRZYBYLSKA K. & KUCHARZYK S. 2007: Lasy górskie w parkach narodowych przeznaczone do badań naturalnych procesów. Roczniki Bieszczadzkie, 15: RAJ A. 1992: Obumieranie lasów w Karkonoskim Parku Narodowym. Parki Narodowe, 3: 5 6. RAJ A. 1995: Niektóre problemy ochrony ekosystemów leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego. In: SAROSIEK J. (ed), Geoekologiczne Problemy Karkonoszy, Poznań: RAJ A. & ZIENTARSKI J. 1999: Ochrona ekosystemów leśnych w Karkonoskim Parku Narodowym. Parki Narodowe, 1: