OPAD ORGANICZNY JAKO BIOWSKAŹNIK STANU GEOEKOSYSTEMÓW Marek Jóźwiak*, Małgorzata Anna Jóźwiak**, Rafał Kozłowski* Jóźwiak M., Jóźwiak M.A., Kozłowski R., 2015: Opad organiczny jako biowskaźnik stanu geoekosystemów, (Organic fall as bioindicator of geoecosystems condition), Monitoring Środowiska Przyrodniczego, Vol. 17, s. 11-19. Zarys treści: W pracy przedstawiono badania dynamiki opadu organicznego przeprowadzone w latach 1994 2000 w wielowarstwowych drzewostanach jodłowo-grabowo-bukowym i bukowym z podszytem i podrostami jodłowymi. Drzewostany te znajdują się w fazach ewolucyjnych rozpadu lasu klimaksowego i odnawiania lasu przejściowego na północnym skłonie głównego masywu Łysogór w Świętokrzyskim Parku Narodowym. Wyniki badań monitoringowych na Stacji Monitoringu Święty Krzyż przedstawiono na tle współczesnych warunków środowiskowych z zarysem rozwoju badanych drzewostanów w XX wieku. Dotyczą one wieloletniej dynamiki opadu masy organicznej oraz prawidłowości jej sezonowej zmienności. Słowa kluczowe: biowskaźniki, opad organiczny, geoecosystem Key words: bioindycators, organic fall, geoecosystem * Marek Jóźwiak, Rafał Kozłowski, Uniwersytet Jana Kochanowskiego, Katedra Ochrony i Kształtowania Środowiska, ul. Świętokrzyska 15, 25-406 Kielce, e-mail: marjo@ujk.edu.pl, rafalka@ujk.edu.pl ** Małgorzata Anna Jóźwiak, Uniwersytet I Ogólnokształcące Liceum Akademickie im. Janiny Kossakowskiej- Dębickiej w Kielcach, ul. Rzeczna 2, 25-039 Kielce, e-mail: malgorzata.jozwiak@vp.pl 1. Wprowadzenie Na bioindykacyjne właściwości roślin wskazał Ellenberg (1976) i udowodnił możliwość ich wykorzystania do oceny warunków edaficznych, czynników klimatycznych oraz stopnia nasilenia antropopresji. Ocena taka była wówczas i jest obecnie możliwa ze względu na zróżnicowaną wrażliwość organizmów żywych na warunki środowiskowe. Reakcje organizmów na stres wynikają z odmiennych wymagań biotopowych gatunków i różnorodności przeprowadzanych przez nie procesów życiowych (fotosynteza, respiracja, utlenianie komórkowe, fotooddychanie, rozmnażanie, transport wewnątrz- i zewnątrzkomórkowy, histoliza w metamorfozach, fazy fenologiczne). Zwracali na to uwagę Ellenberg (1972, 1979), Barker (1976), Bick (1982), Ehmke (1982), Burton (1986). Podczas badań biomonitoringowych dokonuje się oceny toksyczności różnych parametrów biotopowych. Związane są z nią zagadnienia klasyfikacji tych parametrów, ich wpływ na organizmy oraz prawdopodobieństwo negatywnego oddziaływania badanego parametru. Wyznaczany jest poziom toksyczności dawki, która znalazła się w środowisku, jej toksyczne działanie, możliwość przewidywania odległych skutków występujących w organizmach po czasie ekspozycji na toksynę, możliwość dokonania oceny, czy badany parametr działa mutagennie, kancerogennie, teratogennie czy embriotoksycznie na organizm testowy. Obecnie badanie i kontrola środowiska przy użyciu metod bioindykacyjnych stosowana jest w wielu krajach Europy i świata (Vinogradov 1992, Mejstrik 1992, Carreras, Pignata 2002, Calvelo, Liberatore 2004, Conti i in. 2004, Kosiba 2004). Opracowuje się uniwersalne 11
metody i wskaźniki, które następnie stosowane zgodnie z przyjętymi standardami umożliwiają ujednolicenie kryteriów oceny zmian w środowisku i porównywalność wyników prowadzonych analiz. Jednym z głównych elementów biosfery są ekosystemy leśne, które odgrywają podstawową rolę w utrzymaniu ładu i równowagi biologicznej w całej biosferze (Szujecki 1990). Ich destabilizacja wskutek niekorzystnych zmian warunków edaficznych jest procesem bardzo złożonym. Ekosystemy leśne otwarte stwarzają warunki do nieustannej wymiany składników. Ubytek składników w ekosystemach równoważony jest przez dostawę atmosferyczną przez różne procesy. Przykładem takim może być wpływ gospodarczej działalności człowieka, który prowadzi do zachwiania dynamicznej równowagi, a w konsekwencji do nasilenia dopływu substancji lub zbyt dużej akumulacji zanieczyszczeń w ekosystemie leśnym (Grodzińska i Laskowski 1996). Pyły pochodzące z emisji ze względu na bardzo zróżnicowany skład chemiczny wpływają wielokierunkowo na glebę i roślinność. W wyniku ich oddziaływania ulega zniekształceniu naturalny układ biochemiczny, co prowadzi zazwyczaj do zakłócenia funkcji życiowych drzew i roślinności dna lasu (Greszta i in. 2002). Emitowane przez fabryki gazy działają jak drastyczny czynnik selekcjonujący powodujący zubożenie gatunkowe zbiorowisk drzew leśnych, w wyniku czego powstają nowe populacje, będące zespołami niespotykanymi w pierwotnej naturze (Bell, Treshow 2004). Reakcje roślinności na zmieniające się warunki siedliskowe pozwalają wykorzystywać je jako wskaźniki ekologiczne (Roo-Zielińska 2004). 2. Metody badania masy opadu Badania opadu organicznego przeprowadzono na wybranych dwóch powierzchniach badawczych zlokalizowanych w centralnej części Gór Świętokrzyskich w latach 1994 2000. Obszarem badań były dwa poletka A i B o powierzchniach 200 m2 każde, położonych na terenie Stacji Bazowej Zintegrowanego Monitoringu Środowiska Przyrodniczego Św. Krzyż w Świętokrzyskim Parku Narodowym (ryc. 1). Powierzchnie wydzielono na podstawie różnic w składzie gatunkowym drzewostanu kwaśnej buczyny B A Ryc. 1. Powierzchnie badawcze opadu organicznego Fig. 1. Organic fall research areas 12
karpackiej (Dentario glandulosae Fagetum) (Głazek i Wolak 1991), zasocjowanej z mozaiką gleb brunatnych opadowoglejowych kamienistych i gleb brunatnych bielicowych opadowoglejowych kamienistych. Na powierzchniach rozmieszczono po 15 chwytników opadu organicznego na areale 6 x 12 m, z ogólną powierzchnią chwytną 0,7065 m 2. Chwytniki te pozwalały na zbieranie drobnego opadu roślinnego pochodzącego z charakterystycznych biogrup drzew znajdujących się w różnych fazach przekształceń ilościowych i jakościowych pod wpływem długotrwale ostro działających czynników imisji zdalnego i lokalnego pochodzenia. W składzie gatunkowym biogrupy drzew na powierzchni A położonej na wysokości 515 do 516,8 m n.p.m. zaznaczał się efekt ekotonowy związany z bezpośrednim przyleganiem jej do ekosystemu łąkowego Polany Bielnik. W jej zwartym różnogatunkowym i wielowiekowym drzewostanie, składającym się z 22 drzew, dominował grab (41%) i jodła (27,2%) z 3 przestojami o średniej pierśnicy 72,0 cm, z domieszką buka (13,6%) i klonu jawora (9,1%). Wskutek silnego ocienienia pokrywa glebowa na tej powierzchni jest martwa i składa się z brunatnej ściółki jodłowo-bukowej. Powierzchnia B położona na wysokości 509,5 do 510,6 m n.p.m. znajduje się poza zasięgiem ekotonu i charakteryzuje się biogrupą 19 drzew, różnowiekowych o kępowym, przerywanym zwarciu koron. Na niej dominuje buk (66%) z klonem jaworem (22,2%) i pojedynczą jarzębiną oraz jedną martwą przestoją jodły. Pod tym drzewostanem rozwijają się kępowo podszyty jodłowe o dużej dynamice wzrostowej, osiągające wysokość 2 m. Na słabo pokrytej runem powierzchni gleby leżą liczne zmurszałe kłody (14) wiekowych obumarłych jodeł i powalonych przy ich padaniu buków (3). Gleba jest przykryta dziesięciocentymetrową warstwą zleżałej ściółki bukowej i jodłowo-bukowej. Opad organiczny z chwytników zbierany był w okresach jednomiesięcznych w łącznej próbce z każdej powierzchni. W laboratorium był segregowany na 12 składników organy asymilacyjne jodły, buka, grabu, klonu i jarzębiny, na owoce buka, grabu i klonu, na gałęzie, korę, łuski pączków i inne składniki. Następnie ustalano ich masę wilgotną oraz masę suchą po wysuszeniu przez 3 godziny w suszarce w 60ºC, z dokładnością do jednej setnej grama. Znając powierzchnię chwytną i masę poszczególnych składników opadu, obliczono suchą masę opadu roślinnego w kilogramach na powierzchnię 1 ha. W związku z małą powierzchnią chwytną w masie opadu roślinnego nie znalazły się duże jego elementy, np. gałęzie i kłody obumarłych drzew, dostające się do powierzchni gleb 3. Dynamika masy opadu organicznego Od pierwszych ustaleń Ebermayera (1876), dotyczących rocznych ilości opadu ściółki w lasach, istotnie wzrosła wiedza o tym elemencie obiegu składników w ekosystemie, głównie w wyniku badań efektywności nawożenia mineralnego lasów, a szczególnie wpływu emisji przemysłowych na obiegi masy i składników mineralnych w ekosystemach znajdujących się w zasięgu emisji i skażonego nimi powietrza atmosferycznego. Opad ten tworzy główną pulę materii organicznej na dnie lasu i w górnej części profilu glebowego. Jest ona tym większa, im starszy jest drzewostan w ekosystemie leśnym, choć produkcja ściółki rośnie do wieku około 30 50 lat i potem stopniowo maleje (Fiedler i in. 1973). 3.1. Masa opadu organicznego Na wyznaczonych powierzchniach badawczych w centralnej części Gór Świętokrzyskich średnia wieloletnia sumaryczna masa opadu organicznego w drzewostanach o zróżnicowanym składzie gatunkowym była bardzo zbliżona 4017,27 kg*ha -1 a -1 na powierzchni A i 4152,08 kg*ha -1 a -1 na powierzchni B (tab. 1, 2). Analiza masy opadu organicznego w wieloleciu 1994 2000 wykazała duże zróżnicowanie w poszczególnych latach. W drzewostanie jodłowo- -bukowym (powierzchna A) najmniejszy średni roczny opad organiczny wystąpił w latach 1994, 1997, 2000 (od 2636,46 kg*ha -1 do 3065,19 kg*ha -1 ), a najwyższy w latach 1995 1996 i 1998 (od 6114,75 kg*ha -1 do 4729,78 kg*ha -1 ), z ogólną wyraźną tendencją do obniżenia w ciągu lat 1994 2000 (tab. 1). W następczym drzewostanie bukowym (powierzchnia B) z podrostami jodły samosiewnej w latach 1994 oraz 1996 2000 sumaryczne średnie roczne masy opadu organicznego były nieco wyższe, lecz o małych wahaniach od 3921,85 kg*ha -1 do 3197,16 kg*ha -1 (tab. 2). Jedynie w roku 1995 masa opadu organicznego była wysoka 7984,57 kg*ha -1, z zachowanymi cechami wieloletniej rytmiczności opadu wyraźniej widocznymi także w drzewostanie jodłowo-bukowym na powierzchni A. W ogólnej masie opadu organicznego istotnym składnikiem o największym znaczeniu edaficznym są organy asymilacyjne i ich skład botaniczny. W liściach i igłach zawarta jest duża i zróżnicowana zawartość składników mineralnych, które łatwo wracają do obiegu biologicznego. Ponadto specyficzne i zróżnicowanie stosunki kationowo-anionowe mają bezpośredni wpływ na właściwości gleb. 13
Tab. 1. Opad organiczny na Stacji Bazowej ZMŚP Św. Krzyż w latach 1994 2000 (powierzchnia A, kg*ha -1 w suchej masie) Tab. 1. Organic matter fall on the Base Station of IMNE Św. Krzyż in years 1994 2000 (Area A, kg*ha -1 in dry mass) Rok Year Masa całkowita opadu Total mass of fall Igły Needles Organy asymilacyjne Assimilation organs Owoce Fruits Liście Leafs Razem Sum Łuski pączków Bud scales Gałęzie Branches 1994 2636,46 1375,15 790,98 2166,13 40,87 141,48 175,42 111,15 1,41 1995 5049,41 1024,33 1772,75 2797,08 1206,82 372,09 186,74 237,68 249,00 1996 6114,75 1439,78 3241,00 4680,78 188,37 65,03 693,02 290,15 197,40 1997 2821,72 996,17 1107,95 2104,12 12,02 131,57 182,00 288,04 103,97 1998 4729,78 1640,14 1470,49 3110,63 95,07 150,11 761,31 82,83 529,83 1999 3703,56 1512,83 1233,31 2746,14 123,95 155,08 316,42 209,90 152,07 2000 3065,19 1511,03 716,65 2227,68 192,49 149,34 217,11 121,66 156,91 Razem Sum 28120,87 9499,43 10333,13 19832,56 1859,59 1164,70 2532,02 1341,41 1390,59 Średnia Mean 1994 2000 4017,27 1357,06 1476,16 2833,22 265,66 166,39 361,72 191,63 198,66 Kora Bark Inne Others Tab. 2. Opad organiczny na Stacji Bazowej ZMŚP Św. Krzyż w latach 1994 2000 (powierzchnia B, kg*ha -1 w suchej masie) Tab. 2. Organic matter fall on the Base Station of IMNE Św. Krzyż in years 1994 2000 (Area A, kg*ha -1 in dry mass) Rok Year Masa całkowita opadu Total mass of fall Igły Needles Organy asymilacyjne Assimilation organs Owoce Fruits Liście Leafs Razem Sum Łuski pączków Bud scales Gałęzie Branches 1994 3197,16 262,13 2410,02 2672,15 65,34 145,73 155,90 106,40 51,64 1995 7984,54 123,09 2956,98 3080,07 3696,26 775,33 148,52 7,06 277,30 1996 3921,85 139,80 2066,44 2206,24 859,70 144,98 217,30 41,32 452,31 1997 3201,34 84,19 2369,45 2453,64 98,21 209,53 228,93 97,91 113,12 1998 3531,71 54,79 2553,24 2608,03 55,16 190,71 412,94 20,46 244,41 1999 3562,69 76,96 2980,38 3057,34 91,66 159,77 142,03 15,87 96,02 2000 3665,30 278,63 2659,55 2938,18 68,09 173,04 252,63 13,29 220,07 Razem 29064,59 1019,59 17996,06 19015,65 4934,42 1799,09 1558,25 302,31 1454,87 Średnia Mean 1994 2000 4152,08 145,66 2570,87 2716,52 704,92 257,01 222,61 43,19 207,84 Kora Bark Inne Others 14
Tab. 3. Procentowe udziały opadu organów asymilacyjnych na Stacji Bazowej ZMŚP Św. Krzyż w stosunku do ogólnej masy opadu organicznego w latach 1994 2000 Tab. 3. Percented take part of assimilation organs on the Base Station of IMNE Św. Krzyż in relation to the total organic matter fall in years 1994 2000 Powierzchnia B Plot B Opad masy organów asymilacyjnych poszczególnych gatunków Assimilation organs fall of the particular hinds Powierzchnia A Plot A Rok Year Jarzębina Rowan Klon Maple Grab Hornbeam Buk Beech Jodła Fir Jarzębina Rowan Klon Maple Grab Hornbeam Buk Beech Jodła Fir 1994 52,16 19,86 9,34 0,75 0,05 8,20 62,57 2,85 9,93 0,02 1995 20,29 31,01 3,58 0,51 0,00 1,54 34,91 0,39 1,67 0,07 1996 23,55 47,00 5,54 0,45 0,01 3,56 39,88 1,81 10,36 0,64 1997 35,30 27,54 8,78 2,85 0,09 2,63 56,36 1,48 15,82 0,35 1998 34,59 24,45 5,57 1,05 0,00 1,55 70,23 0,84 0,99 0,23 1999 40,85 25,60 6,83 0,54 0,02 2,16 61,10 2,19 19,80 0,57 2000 49,30 17,21 5,15 1,02 0,00 7,60 54,61 1,33 16,05 0,56 Na obu powierzchniach monitoringowych średnie wieloletnie opady organów asymilacyjnych były w latach 1994 2000 niewiele zróżnicowane, od 2833,22 kg*ha -1 na powierzchni A do 2716,52 kg*ha -1 na powierzchni B, co stanowi 70,52 i 65,42% opadu całkowitego masy organicznej. W drzewostanie jodłowo-bukowym masa opadu organów asymilacyjnych wahała się w poszczególnych latach znacznie w zakresie od 2104,12 kg*ha -1 do 4680,78 kg*ha -1, z maksimami i minimami odpowiadającymi wieloletniej dynamice ogólnej masy opadu. Udział organów asymilacyjnych w masie opadu organicznego w drzewostanie bukowym w badanym okresie podlegał minimalnym wahaniom w zakresie od 2206,24 kg*ha -1 do 3080,10 kg*ha -1 i był mniejszy niż w drzewostanie jodłowo-bukowym. Istotne różnice występują natomiast w składzie botanicznym organów asymilacyjnych, w którym główną masę stanowią igły jodły i liście buka. W drzewostanie jodłowo-bukowym średni wieloletni opad masy igliwia wynosił 1357,06 kg*ha -1, z wahaniami od 996,17 kg*ha -1 do 1512,83 kg*ha -1 w poszczególnych latach, a masy liści średnio 1476,16 kg*ha -1 z wahaniami od 716,63 kg*ha -1 do 3241,00 kg*ha -1, co średnio równa się 33,78% masy igliwia i 36,76% masy liści w stosunku do ogólnej średniej masy opadu organicznego. Stosunki te w poszczególnych latach były znacznie zróżnicowane, np. w roku 1996 udział masy liści wynosił 53,0%, natomiast igliwia jodły 23,55% ogólnej masy opadu organicznego, a w roku 2000 odpowiednio 23,37 i 49,30% (tab. 3). Rosnący od roku 1995 opad igliwia jodły przy jednocześnie malejącym opadzie liści buka w tym okresie wskazuje na zaawansowane i postępujące prześwietlanie koron jodeł i jednocześnie malejącą powierzchnię asymilacyjną u tego gatunku oraz u buka. W drzewostanie bukowym (powierzchnia B) średni wieloletni opad masy igliwia jodły był bardzo niski z 114,66 kg*ha -1, malejący od roku 1994 z 262,13kg*ha -1 do 54,79 kg*ha -1 w roku 1998, następnie rosnący do 278,63 kg*ha -1, w roku 2000 (tab. 2). W opadzie masy liści, z wysoką średnią wieloletnią 2570,87 kg*ha -1 zaznacza się wzrost od minimum w roku 1994 wynoszącego 2066,44 kg*ha -1 do ponad 2650 kg*ha -1 w latach 1999 2000. W stosunku do ogólnej masy opad igliwia jodły w latach 1996 2000 wynosił średnio 3,51%, a masy liści średnio 61,92%, z bardzo dużymi wahaniami w poszczególnych latach (tab. 3). Na tej powierzchni w opadzie organicznym wzrasta udział liści buka, klonu i jarzębiny od roku 1996, także igliwia jodły, co świadczy o postępujących przemianach rozwoju składu gatunkowego drzewostanu. 15
Uwagę zwraca bardzo zróżnicowana masa owoców w drzewostanie jodłowo-bukowym, która w latach 1994 2000 wahała się od 12,02 kg*ha -1 a -1 do 1206,82 kg*ha -1 a -1, a w drzewostanie bukowym od 55,16 kg*ha- -1 a -1 do 3696,26 kg*ha -1 a -1. Maksimum opadu owoców wystąpiło w roku nasiennym buka (1995 r.), które wynosiło 23,90% ogólnej masy opadu organicznego. Rok nasienny buka zdecydowanie wpłynął na obraz przebiegów opadu organicznego na powierzchni A tylko w roku 1995, a na powierzchni B w latach 1995, 1996. Z innych składników opadu jedynie opad igieł jodły i liści buka na powierzchni A w latach 1996 2000 wykazał znamienne trendy świadczące o złym stanie zdrowotności drzewostanu. Na powierzchni B natomiast od roku 1995 rośnie opad liści buka i jawora, wskazujący na ekspansje tych gatunków. Średni opad drobnych gałęzi w latach 1994 2000, wynoszący 361,72 kg*ha -1 w drzewostanie jodłowo- -bukowym, i średni opad kory, wynoszący w tym okresie 191,63 kg*ha -1, większy niż w drzewostanie bukowym ze średnim opadem 222,61 kg*ha -1 drobnych gałęzi i 43,19 kg*ha -1 kory, potwierdza tezę o lepszej kondycji zdrowotnej drzewostanu bukowego i gorszej drzewostanu jodłowo-bukowego. Potwierdza to także plonowanie owoców, średnio ponad dwukrotnie większe na powierzchni B niż na powierzchni A, z dominacją owoców buka na obu powierzchniach. Wyraźnie zaznaczające się różnice masy i składu botanicznego obu rodzajów opadu organicznego obrazują odmienne współcześnie warunki rozwoju gleb: na powierzchni A postępującego zakwaszania i zubożania w zasadowe składniki odżywcze, spowodowane bardzo wysokim opadem ubogich w zasadowe składniki igieł jodły (Kowalkowski i in. 1990), a na powierzchni B wzbogacania powierzchniowych warstw i poziomów glebowych w biogenne składniki wskutek wysokiego opadu liści buka i rosnącym udziałem liści jawora. 3.2. Wpływ warunków meteorologicznych na dynamikę opadu organicznego Dynamika masy opadu organicznego zdeterminowana jest warunkami meteorologicznymi, głównie temperaturą powietrza i opadami. W latach 1994 2000 średnia roczna temperatura powietrza wahała się od 4,85 o C w roku 1996 do 7,91 o C w 2000 roku. Roczne sumy opadów mieściły się w granicach od 558,7 mm (1999 r.) do 907,8 mm (1997 r.). Według klasyfikacji termiczno-opadowej w okresie przyjętym do badań występowały lata zarówno anomalnie chłodne i wilgotne (1994 r.), ciepłe, wilgotne (1999 r.), jak i suche (1999 r.) ryc. 2. Ryc. 2. Klasyfikacja termiczno-opadowa według Kaczorowskiej (1962) i Lorenc (1994) w centralnej części Gór Świętokrzyskich w latach 1994 2000 Fig. 2. Thermal and precipitation classification acc. to Kaczorowska (1962) and Lorenc (1994) in the Świętokrzyskie Mountains central part 16
Analiza masy opadu organicznego w zależności od temperatury na powierzchni B, gdzie dominuje buk nie stwierdzono wpływu tego parametru na wielkość opadu organicznego. Był on wyrównany w każdym roku i nie przekraczał 4000 kg*ha -1 s.m. Wyjątek stanowił rok 1995, w którym masa opadu organicznego była największa i wynosiła 7984,54 kg*ha -1 s.m. (ryc. 3). Odmiennie kształtuje się masa organów asymilacyjnych. Najwięcej igieł opadło w roku 1996, w którym średnia roczna temperatura powietrza była najniższa (ryc. 4). Opady atmosferyczne wpływają głównie na zmiany masy opadu igliwia. Uzyskane dane wskazują, że wraz ze wzrostem opadów wzrasta wielkość opadających igieł, natomiast ilość opadających liści buka maleje (ryc. 5). Ryc. 3. Zależność masy opadu organicznego od temperatury powietrza Fig. 3. Relationship between organic matter fall and the temperature 4. Wnioski Trwałość istnienia i integralność ekosystemu leśnego zależy od tego, czy system ten jest w stanie zachować swoją organizację i stan płynnej równowagi w stosunku do niewielkich zakłóceń przez czynniki zewnętrzne, czy i dysponują tak wysoką pojemnością przystosowawczą oraz rozwojową, że ma zdolność samoorganizująco dalej się rozwijać. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że: 1) w ogólnym bilansie opadu organicznego w okresie siedmiu lat (od 1994 do 2000 r.) w badanych dwóch biogrupach leśnych średnia masa wieloletniego rocznego opadu była zbliżona, pomimo jego kilkakrotnego i niezależnego między biogrupami zróżnicowania w poszczególnych latach. Jest to wskaźnik podobnej zdolności bioprodukcji masy organicznej w zasięgu badanego siedliska lasu mieszanego górskiego; 2) wieloletni opad masy organicznej ma przebieg zbliżający się do sinusoidy z wysokim opadem masy w latach 1995 1996 i niskim w latach 1997 2000; 3) w zależności od składu gatunkowego badanych biogrup skład jakościowy opadu organicznego w badanym okresie był zasadniczo różny, uzależniony od dominującego opadu organów asymilacyjnych. W biogrupie jodłowo-bukowej średnio 37,5% masy opadu stanowiło igliwie jodły i średnio 35,4% liści. W biogrupie buka z podrostem jodłowym igły jodły stanowiły tylko 3,5%, a liście 69%. Ma to istotne znaczenie w kształtowaniu mozaikowatości warunków glebowych i jakości roztworów glebowych w górnych poziomach gleb; Ryc. 4. Zależność masy organów asymilacyjnych od temperatury powietrza Fig. 4. Relationship between assimilate ion organs fall and the temperature Ryc. 5. Zależność masy organów asymilacyjnych od opadów atmosferycznych Fig. 5. Relationship between assimilate ion organs fall and the precipitation 17
4) warunki meteorologiczne mają wpływ na kształtowanie się masy opadu organicznego. Opady atmosferyczne limitują wielkość masy opadu organów asymilacyjnych. 5. Literatura Barker M.J., 1976: Biological monitoring principles methodes and difficultes. [In:] M.J Barker (ed.) Marine ecologyand oil pollution, Wiley and Sons. Inc. New York: 41 53. Bell J.N.B., Treshow M., 2004: Zanieczyszczenie powietrza a życie roślin, WNT. Warszawa, ss. 526. Bick H., 1982: Bioindikatoren und Umweltschutz, Dechemniana Beichefte, Berlin. Burton M.A.S., 1986: Biological monitoring of environmetal contaminants (plants), Raport 32, GEMS Monitoring and Assessment Research Centre, King s College London, University of London. Calvelo S., Liberatore S., 2004: Applicability of In Situ or Transplanted Lichens for Assessment of Atmospheric Pollution in Patagonia, Argentyna, Journal of Atmospheric Chemistry 49: 199 210. Carreras H.A., Pignata M.L., 2002: Biomonitoring of heavy metals and air quality in Cordoba City, Argentina, using transplanted lichens. Environmental Pollution, 117: 77 87. Conti M.E., Tudino M., Stripeikis J., Cecchetti G., 2004: Heavy Metal Accumulation in the Lichen Evernia prunastri Transplanted at Urban, Rural and Industrial Sites in Central Italy. Journal of Atmospheric Chemistry 49: 83 94. Ebermayer E., 1876: Die gesamte Lehre von der Waldstreu, Berlin. Ellenberg H., 1972: Belastung und Belastbarkeit von Ökosystemen, Tagungsbericht der Gesellschahh für Ökologie, Giessen. Ellenberg H., 1979: Zeigerwerte der Gefäβpflanzen Mitteleuropas, 2. Aufl, Scripta Geobotanica, 9: 1 122. Emke W., 1982: Erfassung von Immisionsschadwirungen an Pflanzen und Tierem mit Bioindikatoren. Głazek T., Wolak J., 1991: Zbiorowiska roślinne Świętokrzyskiego Parku Narodowego i jego strefy ochronnej, Monographiae Botanicae 72: 3-108 Greszta J., Gruszka A., Kowalkowska M., 2002: Wpływ immisji na ekosystem, Wydawnictwo Naukowe Śląsk, Katowice, ss. 414. Grodzińska K, Laskowski R., (red.) 1996: Ocena stanu środowiska i procesów zachodzących w lasach zlewni potoku Ratanica (Pogórze Wielickie, Polska Południowa), Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, ss. 139. Kaczorowska Z., 1962: Opady w Polsce w przekroju wieloletnim, Przegl. Geogr., IG PAN, 33: 1 112. Kosiba P., 2004: Biomonitoring of Air Reactions of Mossesin Conditions of Pollution with Industry Emissions., Bot., U. Wroc.: 74 77. Kowalkowski A., Brogowski Z., Kocoń J., Swałdek M., 1990: Stan odżywienia a zdrowotność jodły (Abies Alba, Mill.) w Świętokrzyskim Parku Narodowym, Roczn. Świętokrz., 18: 11 27. Lorenc H., 1994: Ocena zmienności temperatury powietrza i opadów atmosferycznych w okresie 1901 1993 na podstawie obserwacji z wybranych stacji meteorologicznych w Polsce, Wiadomości IMGW, 38: 43 59. Majstrik V., 1992: Principles of Bioindication and Biomonitoring Theoretical Problems and Practical Aplications. [In:] J. Bohac (ed). Bioindicatores Deteriorisationi Regions. Ceskie Budejowice: 11 23. Roo-Zielińska E., 2004: Fitoindykacja jako narzędzie oceny środowiska fizycznogeograficznego. Podstawy teoretyczne i analiza porównawcza stosowanych metod, Prace Geograficzne Warszawa, 199, ss. 252. Szujecki A., (red.) 1990: Reakcje ekosystemów leśnych i ich elementów składowych na antropopresję. Synteza nr II, wyd. SGGW Warszawa, ss. 204. Vinogradov B.V., 1992: Remote sensing bioindication errors. [In:] J. Bohac (ed.) Bioindycatores ReVIth Int. Conf. Ceskie Budejovice: 53 59. 18
Summary ORGANIC FALL AS BIOINDICATOR OF GEOECOSYSTEMS CONDITION In two multi-species forest stands of different age, in an undeveloped climax fir-hornbeam-beech forest and in a beech forest with the immature fir-trees similar to a transitional forest type, the organic fall mass was similar during the research period. However, they fundamentally differed in the composition of assimilative organs which dominated in the fall. This phenomenon has plays a significant role in formation of different humus types in the soil. With a diverse age of forest stands a mosaic character of organic layers is connected. From its content conditions types and sub-types of the soil humus. In the fir-hormbeam-beech stands the humus mosaics of the dendromorphic character are found; from the xeromorphic type of the thickness 15 20 cm under long-standing fir-tress to the non-contiguous layer of the fresh moder and fresh moder-mull of the thickness 2 3 cm to 0 cm under deciduous tree crowns. However, in the beech stand a uniform leaf cover of the thickness upto 10 cm with the humus of the moder- -mull type was found. It was found that the quality of the organic fall and connected with it types of soil humus are controlled more by biological feature of tree species prevailing in the forest stand individually or collectively than by their variety. It confirms hypotheses of Grime (1997) and Kutch et al. (2002). In the nearest neighbourhood two different forest stands cause the overlaying on the same soil type, by their fall, differently in arranged and changing with the forest stand soil subtypes and variations of soils subtypes. 19