Różnorodność flory doliny środkowej Wisły a antropizacja krajobrazu

Transkrypt

1 Marek Kucharczyk Różnorodność flory doliny środkowej Wisły a antropizacja krajobrazu Wstęp Człowiek, od początku swojej aktywności gospodarczej jest bezpośrednio związany z dolinami rzecznymi, lokując w ich obrębie miejsca zamieszkania, wykorzystując zasoby wodne i energetyczne do celów komunalnych, rolniczych i przemysłowych, a także przystosowując koryta rzeki do pełnienia funkcji dróg wodnych. Intensywność wykorzystania dolin większości dużych rzek Europy jest tak duża, że zatraciły one cechy naturalne. W Europie Zachodniej prowadzone są obecnie prace nad odtwarzaniem warunków przyrodniczych niektórych dolin (Nijland 1998, Verbraak 1999). Za wzorzec w projektach renaturalizacyjnych wybrana została Wisła (Verbraak, Krogulec 1999, Krogulec 2001) jako duża rzeka w Europie, która zachowała wiele cech naturalnych. Ważnym elementem w tworzeniu tych projektów jest określenie, jaki udział w obserwowanej różnorodności ma przekształcenie krajobrazu. Materiał i metody Badania florystyczne prowadzone są na odcinku od ujścia Sanu do ujścia Wieprza od 279,7 do 392,3 km biegu rzeki i obejmują terasy rzeczne, zbocza doliny i przyległy pas wierzchowiny o szerokości 0,5 km. Szczegółowe obserwacje florystyczne są prowadzone w siatce kartogramów, w której podstawowym polem jest kwadrat o boku 1 km. Cały obszar badawczy obejmuje 628 km 2 (Kucharczyk 1996). Do szczegółowych analiz wybrano pięć przekrojów poprzecznych przez dolinę o szerokości 5 km. Prezentują one różne ukształtowanie doliny oraz stopień i charakter użytkowania (tab. 1). Dla każdego z kwadratów obliczono: (1) walor i odrębność florystyczną (Gehu 1979), (2) wskaźniki różnorodności Shannona i Simpsona (Simpson 1949; Magurran 1988), (3) liczbę zanikłych gatunków (notowanych lub zbieranych do 1980 r. i nie odnalezionych ponownie), (4) wskaźniki antropofityzacji i modernizacji flory (Jackowiak 1990). Współczynnikiem korelacji rang Spearmana (Randles, Wolfe 1979) oceniono związki między wymienionymi wyżej współczynnikami i danymi florystycznymi, a zmiennymi środowiskowymi: (1) deniwelacjami w obrębie kwadratu, (2) położeniem kwadratu w obrębie doliny (powierzchnią obszarów wierzchowinowych, zboczy doliny, teras rzecznych poza i między wałami oraz koryta rzecznego w ob- 312

2 Tab. 1. Powierzchnia, typy użytkowania, roślinność rzeczywista i potencjalna roślinność naturalna 5 profili badawczych Tab. 1. Area, types of land use, actual and potential vegetation in 5 cross-sections 313

3 rębie kwadratu), (3) udziałem roślinności i siedlisk o różnym stopniu hemerobii (Sukopp 1969, 1972), (4) zakresem występującej hemerobii, (5) fragmentacją ekosystemów mierzoną przez długość granic między powierzchniami o różnym stopniu hemerobii (Kucharczyk npbl.). Wyniki Na badanym obszarze stwierdzono występowanie 1374 gatunków roślin naczyniowych (Kucharczyk 1999). Stanowi to około 51% flory Polski. Najliczniejsze wśród nich to gatunki leśne (348 gat.). Przeważają w tej grupie gatunki związane z lasami grądowymi (Querco-Fagetea: Carpinion betuli 135 gat.) oraz ciepłolubnymi dąbrowami i zaroślami (Rhamno-Prunetea; Querco-Fagetea: Quercetalia pubescentis 80 gat.). Liczne są także gatunki kserotermicznych muraw i okrajków (Festuco-Brometea, Trifolio-Geranietea sanguinei 192 gat.). Spośród roślin łąkowych (182) przeważają gatunki łąk świeżych (Molinio-Arrhenatheretea: Arrhenatheretalia 154 gat.). Liczba gatunków w pozostałych grupach socjo-ekologicznych przedstawia się następująco: ruderalne (Chenopodietea: Sisymbrietalia; Artemisietea: Onopordetalia) 156, segetalne (Chenopodietea: Polygono-Chenopodietalia; Secalietea) 120, szuwarowe (Phragmitetea) 80, muraw napiaskowych (Sedo-Scleranthetea) 69, torfowisk przejściowych (Scheuchzerio-Caricetea fuscae) 50, wodne (Lemnetea, Potametea, Utricularietea) 42, namuliska (Isoëto-Nanojuncetea) 40, nadrzeczne (Bidentetea tripartiti, Salicetea purpureae, Artemisietea: Convolvuletalia sepium) 27, wrzosowiskowe (Nardo-Callunetea) 15, naskalne (Asplenietea rupestria) 8, ubikwistyczne 44. W analizowanych profilach stwierdzono występowanie 1139 gatunków. Ich liczba w poszczególnych kwadratach waha się, od 181 w bezpośrednim sąsiedztwie koryta rzeki i na niskich terasach, do 676 na stromych i bogato urzeźbionych zboczach doliny. Największe gradienty zagęszczeń obserwowano w przekroju III, gdzie dolina ma wyraźny charakter przełomowy. Mniejsze zróżnicowanie ilości gatunków (przekroje I i V) w szerokich częściach doliny jest związane z bardziej intensywnym wykorzystaniem teras rzecznych (uprawy warzywne, sady). Wyniki analizy korelacji wskazują na silne związki między liczbą gatunków, wskaźnikami różnorodności oraz walorem i odrębnością florystyczną a deniwelacjami i położeniem kwadratu w częściach krawędziowych doliny (tab. 2). Korelacja między zmiennymi florystycznymi a położeniem kwadratów na terasach rzecznych poza wałami jest negatywna, podobnie jak z powierzchnią niższych teras rzecznych w kwadratach i koryta rzecznego tu jednak korelacja jest mniej wyraźna. Wskaźniki różnorodności są ściśle związane z zakresem hemerobii stwierdzonym w kwadracie i fragmentacją roślinności. Słabsze zależności zanotowano między wskaźnikami florystycznymi a udziałem roślinności oligo-, mezo- i polyhemerobnej (dodatnia korelacja) oraz euhemerobnej (ujemna korelacja). Walor i odrębność florystyczna wzrastają wraz z udziałem roślinności polyhemerobnej; jest to związane z większym udziałem gatunków synantropijnych, szczególnie antropofitów, na co wskazuje wzrastający wskaźnik antropofityzacji. 314

4 Wartości wskaźników zmian antropogenicznych wskazują na stosunkowo małą intensywność tych zmian. Współczynnik antropofityzacji jest negatywnie skorelowany z powierzchnią roślinności oligo- i mezohemerobnej, a dodatnio z eu- i polyhemerobnej oraz z przeciętną hemerobią w kwadracie. Wskaźnik modernizacji (udział kenofitów wśród antropofitów) jest dodatnio skorelowany z położeniem kwadratu w sąsiedztwie koryta rzecznego. Równie silny jest związek wskaźnika modernizacji z udziałem roślinności oligo- i mezohemerobnej w kwadracie. Wskazuje to na zachodzącą ekspansję nowych przybyszów we florze w bezpośrednim sąsiedztwie koryta. Flora wyższych teras rzecznych, położonych poza wałami i w większości użytkowanych rolniczo, jest bogata w archeofity i nie zmienia się znacząco. Wskazuje na to ujemna korelacja między wskaźnikiem modernizacji a powierzchnią wyższych teras rzecznych w kwadracie i powierzchnią euhemerobnej roślinności. Z ogólnej liczby 1374 gatunków notowanych na badanym obszarze w ostatnich latach nie obserwowano 94 gatunków (6,8%) (Kucharczyk 1999). Znaczącą grupę (25 gat.) wśród nich stanowią gatunki ciepłolubne notowane z muraw nawapiennych, napiaskowych, okrajków i zarośli kserotermicznych (Festuco-Brometea, Sedo-Scleranthetea, Trifolio-Geranietea, Rhamno-Prunetea). Liczną grupę stanowią wymarłe i zaginione gatunki leśne (20 gat.), notowane wcześniej w różnych typach lasów: borach (4), grądach (14), łęgach i olsach (2 gat.). Zanikłe gatunki segetalne (8), to chwasty lnu i narędzinowe. Mniejsze zmiany zaszły w obrębie siedlisk mokrych: zanikło 12 gatunków torfowiskowych, wcześniej notowanych na torfowiskach przejściowych z klasy Scheuzerio-Caricetea fuscae, 11 gatunków wodnych i szuwarowych oraz 10 łąkowych. Największe ubytki we florze zanotowano w profilach II i III (35 i 38). Są to gatunki muraw i zarośli kserotermicznych, leśne i segetalne. W profilach I i V, gdzie dolina jest stosunkowo szeroka, gatunki zanikłe to przede wszystkim gatunki torfowiskowe, łąkowe i wodne. Liczba zanikłych gatunków jest wyraźnie dodatnio skorelowana z deniwelacjami i położeniem kwadratu w brzeżnej części doliny oraz z udziałem roślinności polyhemerobnej, zakresem występującej hemerobii i fragmentacji roślinności. Podsumowanie 1. Flora doliny Wisły, od ujścia Sanu do ujścia Wieprza, wykazuje cechy flory krajobrazu kulturowego z enklawami ekosystemów pół-naturalnych i zróżnicowanymi fitocenozami synantropijnymi. 2. Dotychczas stwierdzono w badanym obszarze 1374 gatunki roślin naczyniowych (około 51% flory Polski). Biorąc pod uwagę długość badanego odcinka (279,7-392,3 km rzeki), liczba stwierdzonych gatunków jest wyższa niż w innych badanych odcinkach doliny Wisły (Dubiel 1989; Rutkowski 1998; Załuski 1998). Duże jest także zróżnicowanie socjo-ekologiczne gatunków, brak jedynie gatunków solniskowych, wysokotorfowiskowych i oligotroficznych. 315

5 Tab. 2. Macierz korelacji rang Spearmana między wskaźnikami flory a zmiennymi środowiskowymi. W nawiasach podano zakresy zmiennych Tab. 2. Spearman rank correlation matrix between characteristics of the flora and environmental variables. Variation ranges of variables are given in parentheses Objaśnienia: 1 p< >p> >p> >p>0.05; A deniwelacje, B powierzchnia obszaru wierzchowinowego w kwadracie, C pow. zboczy, D pow. teras rzecznych poza wałami, E pow. teras między wałami, F pow. koryta rzeki w kwadracie, G udział ekosystemów oligohemerobnych, H udział ekosyst. mezohemerobnych, I udział ekosyst. euhemerobnych, J udział ekosyst. polyhemerobnych, K średnia ważona hemerobia, L zakres hemerobii, M fragmentacja ekosystemów. 316

6 3. Największe zagęszczenia gatunków notowano w strefach krawędziowych doliny (maksimum 676 gat./km 2 ), gdzie występuje mozaika ekosystemów o różnej hemerobii: od muraw i zarośli kserotermicznych oraz lasów grądowych do ruderalnych. Strefy krawędziowe doliny charakteryzują się wysoką fragmentacją ekosystemów. 4. Najniższe zagęszczenia gatunków obserwuje się w bezpośrednim sąsiedztwie koryta rzeki (minimum 181 gat./km 2 ). Charakterystyczną cechą flory niskich teras rzecznych jest duży udział kenofitów. 5. Największe gradienty zagęszczeń obserwowano w tych odcinkach doliny, gdzie ma ona wyraźny charakter przełomowy. Mniejsze zróżnicowanie ilości gatunków w szerokich częściach doliny jest związane z bardziej intensywnym wykorzystaniem teras rzecznych (uprawy warzywne, sady). 6. Na badanym obszarze (Kucharczyk 1999) w ostatnich latach nie obserwowano 94 gatunków (6,8% flory doliny). Zanikanie gatunków dotyczy głównie brzeżnych części doliny i występujących tam gatunków ciepłolubnych i leśnych. Mniejsze zmiany zaszły w obrębie siedlisk mokrych na terasach rzecznych: zanikła większość gatunków torfowisk przejściowych i stenotopowych gatunków zmiennowilgotnych łąk. 7. Obecnie obserwowana różnorodność florystyczna kształtuje się pod wpływem zróżnicowanej rzeźby terenu i zróżnicowanego użytkowania terenu, a nie aktywności rzeki. Jest to efektem obwałowania rzeki (patrz: Nillson i in. 1991). LITERATURA Dubiel E., 1989, Roślinność i flora doliny Wisły między Oświęcimiem a Sandomierzem, Studia Ośr. Dok. Fizjogr., 17, Wrocław, Warszawa, Kraków, Gdańsk, Łódź, s Géhu J. M. (red.), 1979, Etude phytocoenotique analytique et globale de l«ensemble des vases et prés salés et saumâtres de la façade atlantique française, Faculté de Pharmacie, Univ. Lille et Station de Phytosociologie, Bailleul, s Jackowiak B., 1990, Antropogeniczne przemiany flory roślin naczyniowych Poznania, Wyd. Nauk. UAM, 42, B, Poznań, s Krogulec J., 2001, Polish rivers as a potential reference for restoration of west European river systems. Perspectives in Environmental Sciences, Lublin, 3: pl/~perspect/. Kucharczyk M., 1996, Założenia metodyczne atlasu rozmieszczenia roślin naczyniowych Wisły Lubelskiej, [w:] Kucharczyk M. (red.), Małopolski Przełom Wisły walory, zagrożenia, ochrona, Wyd. UMCS, Lublin, s Kucharczyk M., 1999, Różnorodność flory naczyniowej doliny Wisły Lubelskiej i problemy jej ochrony [w:] Kucharczyk M. (red.) Problemy ochrony i renaturalizacji dolin dużych rzek Europy, wyd. UMCS, Lublin, s Kucharczyk M., Mapa przekształceń roślinności doliny Wisły Lubelskiej, 1: , (npbl.). Magurran A. E., 1988, Ecological diversity and its measurement, Princeton University Press, Princeton, New Jork, s

7 Nijland H. J., (red.), 1998, Dealing with nature in deltas, Wetland Management Symposium, Lelystad, The Netherlands 1998, Proceedings, Evers litho & druk, Almere, s Nilsson C., Ekblad A., Gardfjell M., Carlberg B., 1991, Long-term effects of river regulation on river margin vegetation, Journal of Applied Ecology, Oxford, 28, s Randles R. H., Wolfe D. A., 1979, Introduction to the theory of nonparametric statistics, J. Wiley & Sons Inc., New York, s Rutkowski L., 1998, Charakterystyka flory badanego odcinka doliny, [w:] Matuszkiewicz J. M. (red.), Koncepcja zagospodarowania Dolnej Wisły. Część I odcinek od stopnia Włocławek do morza., Charakterystyka przyrodnicza. Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania im. Stanisława Leszczyckiego PAN, Warszawa, npbl. ekspertyza wykonana na zlecenie Okręg. Dyrekcji Gospodarki Wodnej w Warszawie. Simpson E. H., 1949, Measurement of diversity, Nature, London, 163, s Sukopp H., 1969, Der Einfluss des Menschen auf die Vegetation, Vegetatio, The Hague, 17, s Sukopp H., 1972, Wandel von Flora und Vegetation in Mitteleuropa unter dem Einfluss des Menschen, Ber. ü. Landwirtschaft, Hamburg, 50, 1, s Verbraak, P., 1999, Re-naturalisation projects for the River Meuse: new opportunities for nature with an integrated water management approach, [w:] Kucharczyk M.(red.), Problemy ochrony i renaturalizacji dolin dużych rzek Europy, Wyd. UMCS, Lublin, s Verbraak, P., Krogulec, J., 1999, The Vistula as a target in the re-naturalisation project for the River Meuse, [w:] Kucharczyk M. (red.), Problemy ochrony i renaturalizacji dolin dużych rzek Europy, Wyd. UMCS, Lublin, s Załuski T., 1998, Charakterystyka flory badanego odcinka doliny. [w:] Matuszkiewicz J. M. (red.), Przyrodnicze podstawy opracowania optymalnej koncepcji zagospodarowania obszaru Dolnej Wisły na odcinku od ujścia Narwi do dolnego stanowiska poniżej zapory we Włocławku, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania im. Stanisława Leszczyckiego PAN, Warszawa, npbl. ekspertyza wykonana na zlecenie Okręg. Dyrekcji Gospodarki Wodnej w Warszawie. THE DIVERSITY OF VASCULAR FLORA OF THE MIDDLE VISTULA VALLEY VERSUS ANTHROPIZATION OF LANDSCAPE Summary The paper deals with research in the diversity of the flora in the middle Vistula Valley between the mouth of the San and the Wieprz rivers (from 279,7 to 392,3 kilometre of the Vistula course). The paper presents relationships between the flora and the selected environmental factors (height differences, relief features) and the degree of changes in vegetation resulting from the intensity of land use (hemeroby, fragmentation of habitats). For a detailed analysis five 5-km wide cross-sections of the valley were chosen, these representing various types of relief of the valley, and the intensity of land use. 318

8 The number of species and their diversity is highest on valley escarpments, with a large mosaic of communities of various hemeroby: from xerothermic grasslands and scrub to ruderal communities. Valley escarpments are also characterized by a strong fragmentation. The smallest number of species, and their little diversity have been observed in areas immediately close to the river channel. Foreign species constitute a considerable percentage of plants on lower river terraces. The present-day diversity results from various forms of land use and from diversified surface features rather than from the activity of the river. The building of embankments that divide the valley has caused the situation. Dr Kucharczyk Marek Zakład Geobotaniki Instytut Biologii Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej ul. Akademicka Lublin 319