WSTĘPNA ANALIZA PRZESTRZENNA SUKCESJI W PIĘTRACH REGLOWYCH KARKONOSKIEGO PARKU NARODOWEGO

Transkrypt

1 OPERA CORCONTICA 37: , 2000 WSTĘPNA ANALIZA PRZESTRZENNA SUKCESJI W PIĘTRACH REGLOWYCH KARKONOSKIEGO PARKU NARODOWEGO Preliminary spatial analysis of forest succession in the Karkonosze National Park DUNAJSKI ANDRZEJ 1, WHISENANT STEVE 2 1 Stacja Ekologiczna Instytutu Botaniki UniwersytetuWrocławskiego, PL 2 Department of Rangeland Ecology & Managment, Texas A&M University, USA W miejscu zamierających w latach drzewostanów świerkowych występują obecnie zbiorowiska zastępcze będące inicjalnymi stadiami sukcesji. Ponieważ drzewostany te wskutek protekcji zajmowały różne typy siedlisk zbiorowiska zastępcze, należą one różnych dynamicznych kręgów roślinności. Na podstawe zdjęć lotniczych oraz mapy roślinności rzeczywistej dokonano delimitacji obszarów nieleśnych z uwzględnieniem ich przynależ ności do dynamicznych kręgów roślinności. Z zastosowaniem programu GRASS, czyli systemu informacji geograficznej (GIS), dokonano ilościowej oceny występowania zbioro wisk zastępczych na poszczególnych typach siedlisk. Inicjalne zbiorowiska zastępcze na siedliskach borowych, borów mieszanych oraz buczyn zajmują odpowiednio: 8,4, 0,9 i 2,2 km 2. The spruce forest decline that occurred in the 1980 s and early 1990 s affected succession on spruce forests, mixed forests and beech forest stands. Aerial photos (1995) were used to locate early successional forests in Karkonosze National Park. Actual vegetation maps from 1974 were used to determine each site s potential vegetation. This information was used to prepare a map of early successional vegetation versus potential vegetation. GRASS, a Geographical Information System (GIS), was used to quantify the area of these sites. Spruce, mixed, and beech forests sites in early successional stages occupied 8.4, 0.9, and 2.2 km 2, respectively. Słowa kluczove: zameranie drzewostanow świerkowych, inicjalna sukcesja, GIS Keywords: spruce forest decline, initial succession, GIS WSTĘP W wyniku wielkopowierzchniowego zamierania drzewostanów świerkowych powierzchnia zajęta przez zbiorowiska zastępcze, będące inicjalnymi stadiami sukcesji, powiększyła się znacznie. Ponieważ drzewostany świerkowe dominowały zarówno na siedliskach borowych, jak i leśnych, zbiorowiska zastępcze należą do różnych dynamicznych kręgów roślinności. Dotychczasowe badania nad zbiorowiskami leśnymi koncentrowały się na zagadnieniach związanych z zamieraniem drzewostanów iglastych (FABISZEWSKI 1993, VACEK i in. 1999, WASIŁKOWSKA 1993). Mniejszą uwagę poświęcano do tej pory spontanicznym procesom regeneracyjnym, które nie zostały dotąd poddane badaniom naukowym na skalę odpowiednią do zachodzącego zjawiska. Na podstawie badań prowadzonych w innych rejonach można oczekiwać, że o tempie i kierunku sukcesji decydować będą takie czynniki, jak przyczyny i sposób zamierania drzewostanów iglastych (PELTZER 1999), topografia i związane z nią czynniki siedliskowe (HADLEY 1994), struktura inicjalnych zbiorowisk roślinnych (RYDGREN 1998) oraz struktura przestrzenna obszarów wylesionych (RYDGREN 1998, TURNER i in. 1998). 181

2 Celem niniejszego opracowania jest analiza przestrzennego rozmieszczenia nieleśnych zbiorowisk zastępczych z uwzględnieniem przynależności do dynamicznych kręgów roślinności (MATUSZKIEWICZ 1982). Praca niniejsza jest pierwszym etapem realizacji projektu ECCRA pt. Wykorzystanie procesu sukcesji w regeneracji drzewostanów w KPN. METODY Delimitacji biochor nieleśnych zbiorowisk zastępczych dokonano z wykorzystaniem barwnych zdjęć lotniczych z 1994 w skali 1 : , wrysowując obszary, na których nie występuje żywy drzewostan, w podkład topograficzny w skali 1 : Za minimalną wielkość jednostki podsta wowej przyjęto płat o rozmiarach terenowych 2500 m 2. Na podstawie mapy roślinności rzeczywistej (MATUSZKIEWICZ 1974) określono przynależności poszczególnych obszarów do dynamicznych kręgów roślinności (MATUSZKIEWICZ 1982) z wykorzystaniem typologii zaproponowanej przez niniejszego autora. Następnie dokonano digitalizacji i analizy uzyskanej mapy za pomocą systemu informacji geograficznej (GIS) GRASS 4.3. WYNIKI Wylesione obszary, na których aktualnie występują zbiorowiska inicjalnych faz regeneracyjnych lub uprawy leśne, zajmują łącznie 11,5 km 2, co stanowi 31 % łącznej powierzchni siedlisk leśnych Karkonoskiego Parku Narodowego. Należą one do następujących dynamicznych kręgów roślinności: kwaśnej buczyny górskiej (Luzulo nemorosae Fagetum), mieszanego boru górskiego (Abietii Piceetum montanum) oraz do trzech podzespołów boru górnoreglowego (Plagiothecio Piceetum hercynicum): typowego (Plagiothecio Piceetum hercynicum typicum), paprociowego (Plagiothecio Piceetum hercynicum filicitosum) oraz torfowcowego Plagiothecio Piceetum hercynicum sphagnetosum). Ich przestrzenne rozmieszczenie przedstawia mapa (ryc. 1.). Zbiorowiska zastępcze należące do dynamicznego kręgu kwaśnej buczyny występują jedynie w okolicach Karpacza i Jagniątkowa, gdyż na pozostałym obszarze biochora tego zbiorowiska leży poza terenem parku. Dlatego też ich powierzchniowy udział jest niewielki i wynosi 2,2 km 2 (tab. 1.). Zbiorowiska zastępcze boru mieszanego jodłowo bukowo świerkowego występują w pasie wysokościowym m oraz w niższych położeniach w dolinach cieków: Płomnicy, Łomnicy, Pląsawy, Polskiego Potoku oraz Broczy. Łącznie zajmują powierzchnię około 1 km 2 (tab.1.). Zbiorowiska zastępcze boru górnoreglowego mają charakter wielkopowierzchniowy i zajmują łącznie 8,4 km 2 (tab. 1.). W tym zbiorowiska zastępcze na siedliskach wilgotnych, tj. Plagiothecio Piceetum sphagnetosum i Plagiothecio Piceetum filicetosum, zajmują 2,5 km 2. Zaznacza się wyraźna różnica w rozmieszczeniu i przestrzennej strukturze zbiorowisk nieleśnych w piętrze górnego regla Karkonoszy Wschodnich i Zachodnich. W Karkonoszach Wschodnich mają one charakter stosunkowo niewielkich płatów, tworzących mozaikę z zachowanymi jeszcze zbiorowiskami leśnymi. Zaznacza się tutaj niewielki udział zbiorowisk zastępczych na siedliskach wilgotnych. W Karkonoszach Zachodnich natomiast płaty nieleśnych zbiorowisk zastępczych są dominującym elementem krajobrazu i mają charakter wielkopowierzchniowy, a udział zbiorowisk wykształcających się na siedliskach podzespołów wilgotnych jest znaczny. Wizualna analiza struktury przestrzennej wydzielonej jednostek pozwala dostrzec różnice pomiędzy kształtem zbiorowisk zastępczych należących do różnych dynamicznych kręgów roślinności: zbiorowiska zastępcze na siedlisku kwaśnej buczyny górskiej mają kształt wydłużony w kierunku SN, a więc zgodnie z nachyleniem stoków, podczas gdy zbiorowiska zastępcze na siedlisku boru górnoreglowego mają kształt wydłużony w kierunku WE, a więc równoległy do poziomic. 182

3 Tab. 1. Ilościowy udział nieleśnych zbiorowisk zastępczych w biochorach poszczególnych dynamicznych kręgów roślinności Area covered by non forest communities in forest belt of KPN No Dynamiczne kręgi roślinności Dynamic vegetation ring Powierzchnia w (km 2 ) Area 1 Luzulo nemorosae-fagetum 2,2 2 Abieti-Piceetum montanum 0,9 3 Plagiothecio-Piceetum typicum 5,9 4 Plagiothecio-Piceetum filicetosum 1,0 5 Plagiothecio-Piceetum sphagnetosum 1,5 6 Łącznie / total area 11,5 DYSKUSJA Prezentowana krajobrazowa analiza inicjalnych faz sukcesji w piętrach reglowych Karkonoskiego Parku Narodowego pozwala na dokonanie oceny ilościowego i przestrzennego ich zróżnicowania. Zaprezentowane w formie mapy wyniki ujawniają znaczne zróżnicowanie czynników mogących decydować o tempie i kierunkach dalszej sukcesji. Należą do nich: przynależność do różnych dynamicznych kręgów roślinności, zróżnicowanie struktury i składu florystycznego zbiorowisk zastępczych, zróżnicowanie wielkości i kształtu poszczególnych typów zbiorowisk zastępczych. Znaczenie tych czynników zostało udokumentowane w innych regionach geograficznych w zbliżonych układach ekologicznych (HADLEY 1994, PELTZER 2000, RYDGREN 1998, TURNER i in. 1998). Poznanie roli wymienionych czynników w przebiegu procesów regeneracyjnych w Karkonoskim Parku Narodowym będzie możliwe w toku dalszych badań. Ich powodzenie zależy w znacznej mierze od stworzenia systemu umożliwiającego ochronę spontanicznych procesów. System ten powinien być reprezentatywny dla zróżnicowania biotycznych i abiotycznych czynników wpływających na przebieg procesów sukcesyjnych. Prezentowane wyniki mogą przyczynić się do optymalizacji tworzenia takiego systemu oraz stanowią podstawę projektowania dalszych badań i eksperymentów w ramach realizowanego projektu ECCRA 4/00 pt. Wykorzystanie procesu sukcesji w regeneracji drzewostanów w KPN. WNIOSKI 1. Struktura przestrzenna inicjalnych stadiów sukcesji w Karkonoskim Parku Narodowym wykazuje znaczne zróżnicowanie. Decyduje o nim przestrzenne rozmieszczenie biochor dynamicznych kręgów roślinności, zróżnicowanie czynników powodujące zamieranie drzewostanów iglastych, zróżnicowanie warunków klimatycznych oraz natężenia emisji zanieczyszczeń w kierunku E W. 2. Znaczny udział zbiorowisk zastępczych w Karkonoskim Parku Narodowym (31 % powierzchni lasów) stwarza niepowtarzalną szansę badań nad spontaniczną regeneracją zbiorowisk leśnych, która następuje po okresie klęski ekologicznej. W związku ze znacznym zróżnicowaniem biotycznych i abiotycznych czynników wpływających na sukcesję można się spodziewać znacznego zróżnicowanego jej tempa i kierunków. Należy to uwzględnić w dalszych badaniach nad procesem spontanicznej regeneracji, jak i w toku modernizacji systemu ochrony dla lepszego zabezpieczenia spontanicznych procesów w Karkonoskim Parku Narodowym. 183

4 184 Ryc. 1. Rozmieszczenie nieleśnych zbiorowisk na obszarze regli KPN Distribution pattern of non forest communities in forest belt of KPN

5 LITERATURA FABISZEWSKI, J., WOJTUŃ, B., MATUŁA, J., ŻOŁNIERZ, L. (1993): Zmiany ilościowe roślinności runa sudeckiego boru górnoreglowego w drzewostanach o różnym stopniu degradacji. Karkonoskie badania ekologiczne, I Konferencja Wojnowice 3 4 grudnia 1992 r. Oficyna Wydawnicza Instytutu Ekologii PAN, Dziekanów Leśny HADLEY, K. S. (1994): The role of disturbance, topography and forest structure in the development of a montane forest landscape. Bulletin of the Torrey Botanical Club 121 (1): MATUSZKIEWICZ, W. (1974): Mapa zbiorowisk roślinnych Karkonoskiego Parku Narodowego. Ochrona Przyrody 40: MATUSZKIEWICZ, W. (1982): Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski. PWN ss PELTZEN, D. A, BAST, M. L., WILSON, S. D., GERRY, A. K. (2000): Plant diversity and tree responses following contrasting disturbance in boreal forest. Forest Ecology and Managment 127: RYDGREN, K., HESTMARK, G., OKLANS, R. H. (1998): Revegetation following experimental disturbance in boreal old growth Picea abies forest. Jurnal of Vegetation Science 9; TURNER, M., BAKER, W. L., PETERSON, Ch. J., PEET, R. K. (1998): Factors influencing succesion: lessons from large infrequent natural disturbances. Ecosystems 1: VACEK, S., BASTL, M., LEPS, J.: Vegetation changes in forest of the Krkonoše Mts. over a period of air pollution stress ( ). Plant Ecology 143: WASIŁKOWSKA, A. (1993): Przekształcanie się roślinności borów świerkowych w rejonie Mumławskiego Wierchu (Karkonosze). Karkonoskie badania ekologiczne, I Konferencja Wojnowice 3 4 grudnia 1992 r. Oficyna Wydawnicza Instytutu Ekologii PAN, Dziekanów Leśny