Drewno w lesie Projekt współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego za pośrednictwem Euroregionu Tatry w ramach Programu Współpracy Transgranicznej Rzeczpospolita Polska Republika Słowacka 2007 2013
Drewno w lesie Zakopane 2011 1
Polscy i słowaccy uczniowie poznają Tatry cykl imprez edukacyjnych DREWNO W LESIE Opracowanie materiałów: Monika Buźniak Teksty: Monika Buźniak, Tomasz Skrzydłowski Rysunki: Joanna Galica-Dorula Autorzy fotografii: Monika Buźniak, Marcin Guzik, Łukasz Pęksa, Tomasz Skrzydłowski, Andrzej Śliwiński Projekt graficzny, skład i druk: Lettra-Graphic Wyłączną odpowiedzialność za treść niniejszej publikacji ponosi Tatrzański Park Narodowy i w żadnym razie nie może ona być utożsamiana z oficjalnym stanowiskiem Unii Europejskiej ani Euroregionu Tatry. Wszelkie prawa zastrzeżone Żadna część tej publikacji nie może być powielana ani rozpowszechniana w jakikolwiek sposób bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. Tatrzański Park Narodowy Kuźnice 1, 34-500 Zakopane tel. 18 20 23 200 e-mail: sekretariat@tpn.pl www.tpn.pl Zakopane 2011 ISBN 978-83-61788-44-7 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego za pośrednictwem Euroregionu Tatry w ramach Programu Współpracy Transgranicznej Rzeczpospolita Polska Republika Słowacka 2007 2013
Temat: Drewno w lesie Cel ogólny Zapoznanie z naturalnymi procesami obiegu materii i przemiany pokoleń w lesie. Cele operacyjne Uczeń: zdobywa wiadomości w zakresie naturalnych procesów powodujących obumieranie drzew w lesie; dowiaduje się o strefach ochrony na terenie parku narodowego oraz o tym, co je charakteryzuje; zapoznaje się z podstawowymi pojęciami związanymi z rozpadem drzewostanów; zdobywa wiedzę na temat procesu przemiany pokoleń w lesie oraz obiegu materii; dowiaduje się o wpływie martwego drewna na środowisko i bioróżnorodność w lesie; zapoznaje się z cyklem życiowym kornika drukarza oraz jego wpływem na las; nabywa umiejętności wiązania ze sobą różnych procesów w środowisku leśnym; uświadamia sobie istotę bioróżnorodności lasu. Metody i techniki pracy podająca eksponująca samodzielnego uczenia się 3
Formy pracy zbiorowa indywidualna grupowa Środki dydaktyczne karty pracy uczniów prezentacja multimedialna plansza edukacyjna Przebieg zajęć I faza wstępna 1. Zapoznanie uczniów z tematem lekcji. 2. Przedstawienie sposobu organizacji zajęć. 3. Wprowadzenie uczniów w temat: prezentacja zdjęć lasu tatrzańskiego. 4. Rozmowa z uczniami, jakiego rodzaju las jest bardziej naturalny i zdrowszy: dlaczego? II faza realizacyjna 5. Nauczyciel po uzyskaniu od uczniów odpowiedzi na pytania prezentuje temat na podstawie informacji zamieszczonych w materiale dla nauczyciela, ilustrując go pokazem slajdów z płyty CD. Podczas prezentacji poruszone są następujące zagadnienia: strefy ochronne TPN; przyczyny zamierania drzew; wiatrołomy i wiatrowały; przemiana pokoleń w lesie; rola drewna w lesie; kornik drukarz; pułapki feromonowe. 4
6. Po omówieniu zagadnień z prezentacji uczniowie wykonują ćwiczenia z materiału dla uczniów. III faza podsumowująca 7. Na podstawie omówionych materiałów podsumowanie tematu poprzez przypomnienie roli martwego drewna w lesie. 8. Prezentacja planszy edukacyjnej. Na planszy zaprezentowano rolę martwego drewna w lesie. Uczniowie na podstawie wiedzy zdobytej w czasie lekcji, wpisują funkcje, jakie spełnia martwe drewno w lesie. Plansza przeznaczona jest do zawieszenia w klasie jako plakat. Przyczyny zamierania drzew i rola martwego drewna w lesie Las to najbardziej złożony i dynamicznie rozwijający się ekosystem tatrzański. Drzewa rosną, dojrzewają, starzeją się i obumierają, a z każdym etapem ich życia związany jest szereg organizmów, między którymi zachodzi sieć wzajemnych zależności ekologicznych. W naturalnym cyklu rozwoju lasu szczególna rola przypada drzewom martwym. Ich obecność jest gwarancją zdrowego i prawidłowo funkcjonującego ekosystemu. Śmierć spotyka drzewa w różnym wieku. Spośród tysięcy siewek (drzewka jednoroczne) pełną dojrzałość osiąga zaledwie kilkaset osobników. W naturalnych lasach mieszanych regla dolnego, gdzie obok siebie rosną gatunki różnie przystosowane do środowiska, drzewa zamierają pojedynczo lub w niewielkich grupach. Z kolei w reglu górnym, zdominowanym przez lite świerczyny, częstym zjawiskiem jest rozpad drzewostanów obejmujących dużą powierzchnię. Sprzyja temu występowanie obok siebie drzew podobnych pod względem pewnych cech (takich jak np. grubość, wysokość), a przez to jednakowo wrażliwych na uszkodzenia. W lasach tatrzańskich martwe drewno stanowi zwykle od 30 do 50% zasobności całego drzewostanu, a leżące kłody zajmują od 3 do 5% powierzchni dna lasu. W zależności od etapu życia lasu wartości te ulegają jednak dużym wahaniom. 5
O śmierci drzewa decyduje cały szereg czynników. Do najważniejszych należą: brak dostatecznej ilości światła, niekorzystne warunki klimatyczne (wiatr i śnieg), a także zwierzyna, grzyby i owady. Dobrym przykładem do zobrazowania mechanizmu zamierania drzew jest świerk, ponieważ jest on szczególnie podatny na uszkodzenia. W znacznym stopniu związane jest to z tym, że świerk posiada system korzeniowy w postaci płaskiej tarczy. Jeżeli nawet drzewa nie zostaną wywrócone lub złamane przez wiatr, to często dochodzi do naderwania korzeni. Osłabione świerki stają się celem ataku ze strony pasożytniczych grzybów i owadów. Spośród grzybów groźne są nie tylko opieńki i huby korzeniowe, ale także gatunki, które dla zdrowych drzew zwykle nie są szkodliwe. Grzyby powodują zgniliznę drewna głównie w dolnej partii pnia i zamieranie korzeni, co w efekcie zwiększa podatność drzew na złamania i wywrócenia. Z kolei owady głównie korniki, które drążą korytarze pod korą przerywają ciągłość krążenia substancji odżywczych, doprowadzając w ten sposób żywiciela do śmierci. Szybkość rozkładu martwego drewna w warunkach tatrzańskich trwa około 100 lat i zależy głównie od warunków klimatycznych. Istotną rolę 6
odgrywa mróz, ponieważ woda, która zamarza w tkankach, rozsadza je, zmieniając w ten sposób strukturę drewna. Na intensywność rozkładu mają również wpływ mikroorganizmy oraz grzyby zwłaszcza wówczas, gdy leżące na dnie lasu drzewo wskutek utraty gałęzi bezpośrednio zetknie się z glebą a także porosty, mchy, wątrobowce i liczne zwierzęta. Proces ten znacznie się wydłuża, jeśli mamy do czynienia z martwym drzewem stojącym. Dzieje się tak z powodu braku odpowiedniej ilości wilgoci dla przebiegu procesów fizycznych i dla życia organizmów rozkładających drewno. Najbardziej oczywistym faktem związanym z obecnością martwego, rozkładającego się drewna na dnie lasu jest obieg materii. Wraz ze śmiercią drzewa zawarte w jego tkankach makro- i mikroelementy powracają stopniowo do gleby, skąd są następnie pobierane przez rośliny w postaci przyswajalnych pierwiastków. Proces rozkładu odbywa się na przestrzeni wielu lat, co zapewnia stały dostęp do tych elementów. Wbrew pozorom martwe drewno jest niezwykle dynamicznym siedliskiem. W początkowej fazie rozkładu, gdy drzewo jeszcze jest twarde i przylega do niego kora wraz z żywym łykiem i miazgą, zasiedlane jest 7
przez korniki przystosowane do życia w takich warunkach. Z upływem lat, w miarę postępującego biologicznego rozkładu i mechanicznego wietrzenia, zmieniają się parametry fizyczne i chemiczne drewna. Pojawiają się wówczas liczne gatunki roślin oraz zwierząt, zwłaszcza bezkręgowców, m.in. pluskwiaki, błonkówki, muchówki, a przede wszystkim chrząszcze. Aby się o tym przekonać, wystarczy odchylić nieco korę od drewna. Naszym oczom ukażą się wówczas rozmaite żerowiska, larwy oraz postacie doskonałe owadów. Ich obecność przyciąga do martwych drzew liczne gatunki zwierząt, które się nimi odżywiają. Żaby, traszki i salamandry szukają pod zwalonymi drzewami nie tylko pokarmu, ale również zbawiennego cienia i osłony przed drapieżnikami. Z kolei gady zalegają na wyniesionych kłodach albowiem w przeciwieństwie do płazów bardzo lubią wygrzewać się na słońcu. Pod leżącymi pniami, bezpieczne od skrzydlatych drapieżników, wędrują gryzonie oraz ryjówki. Spotkać tam można również kuny i łasice, które doskonale wiedzą, jaką strategię przetrwania obrały gryzonie, zatem swoich ofiar poszukują najczęściej pod zwalonymi kłodami. Zwierzętami najbardziej kojarzonymi z tym specyficznym siedliskiem są z pewnością dzięcioły. W martwych stojących pniakach znajdują nie tylko bazę żerową, ale także doskonałe miejsce do lęgów. Niektóre z nich, jak dzięcioł trójpalczasty oraz czarny, wyraźnie wolą osiedlać się w drzewach martwych. Nie bez znaczenia jest tutaj fakt, że takie drzewa są mniej dostępne dla drapieżników, gdyż np. kunom i łasicom trudniej jest wspinać się po pniu pozbawionym kory. Ponieważ dzięcioły każdego ro ku na nowo wykuwają dziuple lęgowe, ich liczebność w przypadku braku ta kich drzew jest bardzo niska. Z dziupli wykutych przez dzięcioły korzystają też inne ptaki. W Tatrach są to najczęściej kowaliki, sikory, a także sowy (np. puszczyki, sóweczki i liczne zwłaszcza w reglu górnym włochatki). 8
Martwe, rozkładające się drewno ma kluczowe znaczenie w procesie odnawiania się lasu. Nie jest ono chemicznie idealnym substratem, ale wykazuje wiele korzystnych właściwości fizycznych. Jeżeli pochylimy się nad powalonymi kłodami, to dostrzeżemy na nich liczne siewki drzew. Wyniesione ponad otoczenie właśnie tutaj szukają szansy na przeżycie, nie walcząc o światło z roślinami runa, czy też unikając przygniecenia warstwą liści. Zjawisko to można obserwować zwłaszcza w borach świerkowych regla górnego, gdzie ma ono wręcz spektakularny charakter. Choć powalone drzewa stanowią zwykle tylko kilka procent powierzchni dna lasu, to właśnie tam rośnie więcej niż połowa młodych świerków. Aby młode drzewka mogły w pełni wykorzystać atut wzrostu na martwej kłodzie, musi być jednak spełnionych kilka warunków. Ważną kwestią jest wielkość kłody, ponieważ do zasiedlenia nadają się jedynie grube drzewa będące w zaawansowanej fazie rozkładu. W konkurencji z roślinami zielnymi lepiej niż delikatne siewki świerka radzą sobie buki, jodły i jawory. Rosną one z powodzeniem zarówno na rozkładających się kłodach, jak i na glebie. Przy zasiedlaniu kłód ich sprzymierzeńcami są zwierzęta. Np. kowaliki, zbierając zapasy pokarmu, 9
umieszczają orzeszki bukowe w leżącym drzewie. Często zapominają jednak o swoich spiżarniach, przyczyniając się tym samym do rozsiewania nasion. Bez pomocy kowalików bukowym nasionom, ze względu na kształt i wielkość, bardzo trudno byłoby utrzymać się na martwej kłodzie. Ptaki dodatkowo przykrywają nasiona, co stwarza lepsze warunki do kiełkowania i unikania potencjalnych konsumentów. Wiatry i lawiny wywracają niejednokrotnie drzewa wraz z całym systemem korzeniowym powstają wówczas tzw. wykroty. Dzięki nim tworzy się typowa dla lasów naturalnych mikrorzeźba terenu, na którą składają się m.in. pagórki wykrotowe. W takich miejscach chętnie osiedlają się młode drzewka, korzystając ze wszystkich dobrodziejstw, jakie niesie z sobą wzrost na martwych kłodach. Wywołane obecnością wykrotu lokalne zaburzenia, jak np. odsłonięcie gleby mineralnej, umożliwiają ponadto życie roślinom przystosowanym do tych specyficznych i skrajnych warunków siedliskowych. Przyczyniają się w ten sposób do wzrostu bioróżnorodności w lesie. Leżące na dnie lasu kłody odgrywają również inną choć często niedocenianą rolę przy odnawianiu się lasu. Utrudniają one bowiem roślinożercom dostęp do młodych drzewek rosnących w ich sąsiedztwie. Także i w tym przypadku szczególne znaczenie należy przypisać 10
świerkom. Pnie tych drzew najeżone są twardymi, ostrymi i niezwykle trwałymi gałęziami. W ich zasięgu doskonałe warunki do wzrostu znajdują młode jodły, jawory oraz jesiony. Gdy w lesie znajduje się wiele powalonych drzew, możliwy jest wówczas jednoczesny rozwój nowego pokolenia na stosunkowo dużej powierzchni lasu. W przypadku usunięcia z lasu leżących kłód drzewka są często uszkadzane przez zwierzynę płową w stopniu uniemożliwiającym ich dalszy wzrost. Martwe drzewa stojące mają z kolei duże znaczenie w odnawianiu się jarzębiny w borach świerkowych regla górnego. Po śmierci świerków, powalonych np. przez huraganowe wiatry lub zamarłych wskutek gradacji korników, otwierają się możliwości do życia i rozwoju tego gatunku. W warunkach pełnego dostępu do światła sukcesem dla jarzębiny jest szybka kolonizacja odsłoniętej powierzchni. Możliwe to jest jedynie dzięki ptakom, które odżywiają się jej owocami, rozsiewając przy okazji nasiona po okolicy. Żerowanie drozdów lub jemiołuszek na drzewach nie trwa zwykle zbyt długo. Ptaki, w obawie przez drapieżnikami, często odlatują na niewielką odległość, aby odpocząć i wydalić niestrawione nasiona (zoochoria). Do tego celu nadają się sterczące pnie martwych, często połamanych drzew, dzięki czemu w kilka lat później możemy dostrzec w ich sąsiedztwie nowe pokolenie jarzębin. Opisywane przykłady wskazują do bitnie, jak ogromne znaczenie dla prawidłowo rozwijającego się lasu ma martwe, rozkładające się drewno. Paradoksem wydawać się może, że to właśnie dzięki zaburzeniom spowodowanym obumarciem drzew możliwe jest zachowanie dynamicznej równowagi w lesie. Usuwanie martwego drewna zubaża przyrodę o wiele gatunków grzybów, roślin i zwierząt, których egzystencja związana jest z tym specyficznym siedliskiem. Poza zmurszałym drewnem nie są one bowiem w stanie znaleźć alternatywnego miejsca do życia. 11
W powszechnej świadomości bardzo silnie utrwalone jest wyobrażenie, że przyrodzie najlepiej służą lasy zagospodarowane. Wędrując po tatrzańskich reglach, spójrzmy jednak na las przede wszystkim z perspektywy jego potrzeb, świadomi procesów, które muszą tam zachodzić. Być może wówczas leżące kłody lub sterczące kikuty drzew nie będą dla nas oznaką śmierci i chaosu, ale przede wszystkim zapowiedzią nowego życia. Przemiana pokoleń w lesie 1. 2. 3. 6. 5. 4. 7. 8. 9. 12
Kornik drukarz Drewno w lesie Dużą rolę w zamieraniu drzew odgrywa kornik drukarz. Jest to owad rozwijający się w korze i tuż pod nią, w łyku żywych świerków. To ważny czynnik w przemianie pokoleń lasu. Kornik drukarz to niewielki chrząszcz o barwie brunatnej, dochodzący do 4 5 mm długości. Wylęga się w kwietniu i maju oraz w lipcu i sierpniu, jeśli lato jest ciepłe i suche. Jego larwy i poczwarki są barwy białej. Kornik ten zasiedla najczęściej świerki w ich środkowej i dolnej części, natomiast górne partie pni drzew oraz gałęzie w koro nach zasiedlają inne towarzyszące mu chrząszcze, jak kornik drukarczyk i rytownik pospolity. Sa miec wygryza w korze komorę godową, do której zwabia do trzech (wyjątkowo czterech) samic, które drążą z kolei chodniki macierzyste przebiegające wzdłuż włókien łyka, gdzie składają jaja. Po wylęgnięciu larwy żerują, drążąc chodniki larwalne prostopadłe do chodników macierzystych, zakończone kolebkami poczwarkowymi. Wszystkie wydrążone korytarze tworzą cha rakterystyczny rysunek żerowiska kornika drukarza, od którego to właśnie pochodzi jego nazwa. Po ok. miesiącu larwy przepoczwarczają się i w tym stadium trwają ok. 2 tygodni, aby wylecieć z drzewa jako kolejne pokolenie chrząszczy i cykl powtórzyć od nowa. Może to mieć miejsce w tym samym lub kolejnym sezonie. Chrząszcze zimują w ściółce u podnóży drzew lub w żerowiskach pod korą świerków, we wszystkich stadiach rozwoju, a wiosną, kiedy robi się ciepło, wylatują, by znaleźć miejsce na założenie żerowisk i wyprowadzenie nowego pokolenia. Dorosłe korniki do brze latają i mogą pokonywać nawet znaczne odległości. Kornik zasiedla w pierwszej kolejności drzewa powalone lub złamane, ale ciągle zawierające jeszcze soki w łyku, a następnie mniej osłabione przez różne czynniki. Wyboru nowych drzew do zasiedlenia dokonują samce, tzw. chrząszcze pionierskie, które rozpoznają za pomocą bodźców chemicznych drzewa nadające się do zasie dlenia. Następnie wydzielają substancje zawierające in formację chemiczną, tzw. feromony: wabiące inne osobniki obu płci feromony agregacyjne lub wabiące tylko samice feromony płciowe. 13
Tempo rozwoju kornika pod korą zależne jest od pogody, a zwłaszcza temperatury. Od tego zależy również liczba pokoleń, które kornik może wyprowadzić w ciągu sezonu wegetacyjnego: od jednego w reglu górnym do nawet czterech w korzystniejszych warunkach panujących na niżu. Dlatego też długie i ciepłe lato sprzyja wzrostowi populacji kor nika drukarza, co może zaowocować jego gradacją, czyli masowym pojawem. Jednakże ilość kornika regulowana jest przez jego naturalnych wrogów, do których należą owadobójcze grzyby, drapieżne i pasożytnicze owa dy, a także ptaki, a zwłaszcza dzięcioły, które odbijają korę zasiedlonych przez niego drzew w poszukiwaniu larw, poczwarek i dorosłych chrząsz czy. Drzewo zaatakowane przez kornika drukarza usycha na skutek przerwania obiegu so ków poprzez uszkodzenie łyka oraz przemian chemicznych zachodzących w nim pod wpływem samego uszko dzenia, a także infekcji grzybami przenoszonymi przez chrząszcze. Zdrowe i silne drzewa mogą jednak skutecznie bronić się przed atakiem korników. W czasie gradacji prowadzi się stałą obserwację zajętego terenu poprzez oznaczanie gniazd kornikowych, czyli grup drzew, gdzie się rozmnaża, oraz poprzez ocenę liczby chrząszczy po wychwyceniu ich do 14
pułapek feromonowych. Jest to istotne, gdyż gradacje mogą zagrażać sąsiednim, całkowicie zdrowym lasom. Pułapki feromonowe to plasti kowe perforowane rury przypomi nające pień drzewa i zawierające wewnątrz syntetyczne substancje che miczne wabiące chrząszcze. Służą one do oce ny wielkości populacji oraz podejmowania decyzji o zastosowaniu za biegów ograniczających ilość kornika. Zabiegi te polegają na wyszukiwaniu i usuwaniu z lasu drzew zasiedlonych przez kornika, jeszcze przed wylotem młodego pokolenia chrząsz czy, lub korowaniu drzew i niszczeniu owadów. Czasami wy kłada się w lesie także tzw. drzewa pułapkowe, które po zasiedleniu wywozi się z lasu. W miejsca usuniętych drzew sadzi się gatunki odpowiednie do siedliska, przebudowując drzewostan, aby powrócił do naturalnego składu. Strefy ochronne na terenie TPN Na terenie Tatrzańskiego Parku Narodowego istnieją trzy strefy ochronne: ścisła, czynna i krajobrazowa. Ochronę ścisłą stosuje się na obszarach szczególnie cennych przyrodniczo. Z tego powodu wykluczona jest ingerencja człowieka w naturalne procesy przyrodnicze. Dlatego też np. świerki rosnące w strefie ochrony ścisłej, objęte gradacją kornika drukarza, będącego również naturalnym składnikiem ekosystemu, nie są usuwane. Obserwacje przyrodnicze prowadzone w strefie ochrony ścisłej stanowią źródło cennych informacji dotyczących dynamiki rozwoju i przemian zbiorowisk leśnych i pozwalają na zrozumienie skomplikowanych procesów przyrodniczych. Uzyskane w ten sposób informacje pomagają m.in. w przebudowie litych nasadzeń świerkowych na buczyny bardziej odporne na klęski żywiołowe. Działania takie podejmowane są w strefie ochrony czynnej, gdzie steruje się procesami zachodzącymi w lasach przekształconych przez człowieka. Celem tych działań jest do- 15
prowadzenie ich do stanu jak najbardziej zbliżonego do naturalnego, aby móc w przyszłości objąć je ochroną ścisłą. Strefą ochrony krajobrazowej objęte są tereny o najniższym reżimie ochronnym (lasy prywatne), gdzie prowadzona jest zwyczajna gospodarka leśna, z uwzględnieniem jednakże wymogów ochrony przyrody. Rozwiązania ćwiczeń ĆWICZENIE 5: 2. 1. S I E W K I 2. Ś N I E G 6. 10. 5. 1. 4. 7. 3. 8. O W A D 3. 11. G R Z Y B Y 12. 13. W Y K R O T A T R O Ł O M L A W I N A P T A K I P O K O L E Ń W I A T R O W A Ł K O R N I K J E L E Ń 9. I A T R D Z I Ę C I G L E B Ę U S Y C H 4. F E R O M O N O W A 5. Ś C I S Ł A HASŁO: D R E W N O W L E S I E 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. ĆWICZENIE 7: Rezerwat 16
17
ISBN 978-83-61788-44-7 18 egzemplarz bezpłatny