Výzkum a dokumentace

Ochrana přírody 1/2008 — 26. 2. 2008 — Výzkum a dokumentace

Výzkum a monitoring přirozených lesů ponechaných samovolnému vývoji

autoři: Libor Hort, Tomáš Vrška, Dušan Adam

Pro hodnocení změn ekosystémů je jedinou objektivně srovnatelnou bází jejich přírodní stav bez lidského zásahu. Přestože lesní ekosystémy byly v minulosti v Evropě významně ovlivněny člověkem, představují jejich nejméně ovlivněné zbytky unikátní a jedinečnou základnu pro výzkum spontánních procesů.

Pro objektivní poznání změn, ke kterým dochází v přirozených lesích v rámci jejich cyklického vývoje, je nezbytné kontinuální sledování všech složek ekosystému v dlouhých časových řadách.

Snaha o poznání a pochopení dynamiky vývoje přirozených lesů jako základního článku, z něhož by měla vycházet nejen koncepce ochrany přírody v lesích, ale i pojetí ekologicky oprávněného lesního hospodářství, byla u nás zřejmá již v 19. století. První výzkumné plochy, jejichž účelem bylo charakterizovat vývojové procesy v přírodním lese, byly založeny v roce 1847 v Boubínském pralese (Macar et Maršík, 2005). Tehdejší schwarzenberský lesmistr Josef John zde založil osm zkusných čtvercových ploch, každou o velikosti 0,57 ha. Na nich byly zaměřeny všechny stromy stojící i ležící, které dosahovaly hmoty hroubí.

Po delší pomlce zahájil výzkum dynamiky vývoje přírodních lesů ve 30. letech 20. století prof. Alois Zlatník. V oblasti Podkarpatské Rusi založil síť 14 trvalých výzkumných ploch na čtyřech lokalitách (Zlatník, 1935; 1938). Tato měření jsou nyní opakována po cca 65 letech týmem pracovníků z Ústavu lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně ve spolupráci s oddělením ekologie lesa Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví (VÚKOZ), v. v. i.

V letech 1951–1956 prováděl rozsáhlá šetření v rezervaci Mionší Jindřich Chmelař, který založil trvalé výzkumné plochy pro detailnější sledování některých veličin, zejména vývoje zmlazení jedle, spektrálního složení světla v porostu apod.

V 50. letech 20. století se věnoval problematice výzkumu lesních rezervací Jaroslav Řehák z Výzkumného ústavu lesního hospodářství a myslivosti Jíloviště-Strnady. Založil výzkumné plochy v pralesovitých rezervacích Boubín (4 plochy), Mionší (2 plochy), Žákova hora (1 plocha). Ve všech případech uskutečnil Řehákův tým měření pouze v 50. a v první půli 60. let.

Koncem 50. let zahájil paralelně výzkum dynamiky přirozených lesů v lesních rezervacích také prof. Miroslav Vyskot na katedře pěstování lesů Vysoké školy zemědělské v Brně. Založil dvě výzkumné plochy v rezervaci Salajka, v rezervaci Roštýnská obora byly založeny tři výzkumné plochy, v rezervaci Ranšpurk jedna a konečně v rezervaci Boubín byly vyměřeny dva transekty.

Výzkum lesních rezervací v oblasti Krkonoš a Orlických hor zahájili pracovníci Výzkumného ústavu lesního hospodářství a myslivosti – výzkumné stanice Opočno v 70. letech 20. století založením sítě cca 15 trvalých výzkumných ploch o rozloze 0,25–0,50 ha. Sledovali zde především dřevinné patro rezervací na různých stanovištích (zejména autochtonní bučiny a horské smrčiny). Původní základní měření z let 1976, 1980 byla v různých intervalech opakována a průběžně vyhodnocována pod vedením prof. Stanislava Vacka, který v této práci v současnosti pokračuje na Lesnické a dřevařské fakultě ČZU v Praze. Uvedené pracoviště se dále zabývá výzkumem dynamiky horských smrčin na Šumavě, zejména na Trojmezné (Miroslav Svoboda) a sítí trvalých výzkumných ploch, postihujících gradient horských lesů v NP Šumava (prof. Stanislav Vacek a prof. Vilém Podrázský).

Nejrozsáhlejší a nejkomplexnější měření provedl v 70. letech 20. století Eduard Průša v síti pralesovitých rezervací, vybraných v různých lesních vegetačních stupních a s velikou škálou stanovištních typů (Bílá Opava, Boubín, Cahnov–Soutok, Doutnáč, Kohoutov, Milešice, Polom, Ranšpurk, Razula, Salajka, Stožec, Žákova hora, Žofín). Stromové patro bylo geodeticky zaměřeno na celých plochách rezervací, bylo provedeno mapování zmlazení lesních typů, zakládány trvalé typologické plochy pro sledování změn bylinného patra a půdních poměrů, proměřovány transekty za účelem studia struktury porostů atd. (Průša, 1985). Na práci Eduarda Průši v plném rozsahu navázalo v roce 1993 oddělení ekologie lesa VÚKOZ, v. v. i., a na jeho bázi rozvinulo současný výzkum dynamiky přirozených lesů.

Současný metodický přístup a rozsah výzkumu a monitoringu

Pro získání co nejobjektivnějších a nejucelenějších poznatků o spontánní dynamice přirozených lesů jsou nyní v oddělení ekologie lesa VÚKOZ, v. v. i., realizovány dva systémy sběru a zpracování dat v lesích ponechaných samovolnému vývoji – i) systém. „výzkum“, který navazuje na práce E. Průši a dalších autorů a dále je rozšiřuje, a ii) systém „monitoring“, který navazuje na smlouvu mezi LČR, s. p., a AOPK ČR o ponechávání vybraných lesních porostů samovolnému vývoji.

Oba systémy se zabývají sledováním a hodnocením změn i) dřevinného patra, ii) bylinného patra, iii) půdního prostředí v lokalitách ponechaných samovolnému vývoji. Systém „výzkum“ je postaven na principu celoplošných opakovaných šetření. Na vybraných lokalitách (obr. 1, tab. 1) byly při základním šetření (70. lé-ta 20. stol.) geodeticky zaměřeny všechny stojící i ležící stromy o parametru d1,3 ≥10 cm. Každému stromu byly dále přiděleny atributy typu živý/odumřelý, zlom, pahýl, souše atd., ležící stromy byly zařazeny do tří stupňů rozkladu (tvrdý, nahnilý a rozpadlý). Na základě terénních měření a výpočtů byly zkonstruovány mapy stromů jednotlivých lokalit v měřítku 1:1 000. Při opakovaných šetřeních jsou zaznamenány a vyhodnoceny změny, ke kterým došlo ve sledovaném období – změna druhové skladby dřevinného patra, dynamika rozkladu mrtvého dřeva, dynamika přirozeného zmlazení apod.

Tab. 1 Přehled lokalit celoplošného výzkumu přirozených lesů v ČR (VÚKOZ, v.v.i., oddělení ekologie lesa)

Kromě měření jednotlivých stromů je opakovaně mapováno zmlazení, tj. skupiny nárostů, v nichž stromy dosud nedosahují registrační hranice pro individuální měření – tím je zajištěna kontinuita sledování vývoje dřevinného patra v celém jeho vývojovém cyklu. Pro studium struktury porostu jsou konstruovány porostní profily – transekty, celoplošně je prováděno mapování vývojových stadií a fází. Změny vývojových stadií a fází jsou také dokumentovány sériemi směrových fotografií, pořízených vždy ze stejného místa a ve stejném úhlu záběru.

Vegetace synuzie bylin je studována a její dynamika sledována na sérii trvalých typologických ploch (TTP), což jsou kruhové plochy o průměru 25 m, na kterých je opakovaně pořizován fytocenologický snímek. Trvalé typologické plochy jsou rozmístěny na všech plošně významnějších lesních typech v každé lokalitě. Pro nejvýznamnější lesní typy jsou pořizovány také popisy půdních profilů, odebírány vzorky pro fyzikálně-chemické, biochemické a mikrobiologické rozbory. Další charakteristikou stanovištních poměrů každé lokality je podrobná typologická mapa.

Význam celoplošných šetření:

• přinášejí možnost dlouhodobě kontinuálně sledovat růst jednotlivých stromů, odvodit přírůst, sledovat růstovou dynamiku v kontextu sociálního postavení stromu v porostu apod.;
• přinášejí informace o délce rozkladu jednotlivých odumřelých stromů ve vztahu k jeho tloušťce, druhu, stanovišti apod.;
• přinášejí souhrnné výsledky nejen o stavu porostu (objem kmenů, zastoupení dle různých veličin atd.) v příslušných letech prováděného šetření, ale také o dynamice porostu mezi dvěma měřeními;
• nabízejí nesrovnatelně přesnější výsledky šetření než dosud publikované výsledky z trvalých výzkumných ploch (např. u průměrných hektarových veličin činí rozdíl hodnot mezi jednotlivými plochami desítky procent, ale v zásadě je tento rozdíl způsoben především subjektivním umístěním výzkumných ploch. Tato chyba je eliminována pouze při použití statistické inventarizační sítě);
• umožňují odhalovat souvislosti mezi změnami půdního prostředí, synuzie bylin a synuzie dřevin na jedné lokalitě a poskytnout podklady pro souhrnné hodnocení vývojových procesů;
• mohou být využita např. při definici základních typů vývojové dynamiky přirozených lesů diferencovaně dle hlavních typů stanovišť;
• mohou být využita pro definici souborů lesních typů jako jednotek potenciální přirozené vegetace;
• slouží pro definici cílového stavu porostů ve zvláště chráněných územích, ve kterých je uplatněn obnovní management,­­ a pro odvození některých jeho zásad;
• jsou zdrojem poznatků uplatnitelných v přírodě blízkých formách obhospodařování lesů;
• jsou samozřejmě časově (a tedy finančně) velmi náročná a jejich využití je limitováno; proto se přistoupilo k vytvoření systému “monitoringu”.

Systém „monitoring“ je realizován od roku 2004 v kontextu postupného ponechávání jednotlivých území samovolnému vývoji v duchu smlouvy mezi LČR, s. p., a AOPK ČR. Pro tyto smluvní partnery zajišťuje oddělení ekologie lesa VÚKOZ, v. v. i., pravidelný monitoring na bázi statistické inventarizace. Metodiku zpracovali pracovníci Ústavu pro výzkum lesních ekosystémů, s. r. o., Jílové u Prahy (IFER) v rámci řešení projektu VaV SE/610/6/02 – „Výzkum a shromáždění poznatků o rozšíření a stavu přírodních lesů v ČR“. Sběr dat v terénu je prováděn pomocí technologie Field-Map (Ústav pro výzkum lesních ekosystémů, s. r. o., 1999/2004).

Monitoring je koncipován jako kombinace šetření v síti trvalých kruhových inventarizačních ploch a šetření v tzv. jádrovém území. Pro účely statistického výběrového šetření na lokalitách jsou využívány rozteče kruhových inventarizačních ploch 62,5 m, 88,5 m a 125 m podle druhové a prostorové diferenciace porostu. Inventarizační plocha má tvar kruhu s poloměrem r = 12,62 m a skládá se ze tří různě velkých soustředných inventarizačních kruhů. Strom, který svou výčetní tloušťkou odpovídá limitu soustředného kruhu, v němž se nachází, je považován za zaujatý strom. Je změřena jeho pozice na ploše a do databáze jsou vloženy odpovídající popisné atributy. Je šetřena obnova na ploše, pro jejíž hodnocení se využívají jeden až tři obnovní kruhy o poloměru r = 2 m. Volba pozic a počtu obnovních kruhů závisí na míře proměnlivosti obnovy na inventarizační ploše. Spolu se stromy a obnovou jsou na inventarizační ploše dále zaznamenávány keře, ležící mrtvé dřevo a pařezy. Na inventarizačních plochách jsou také prováděna šetření fytocenologická.

Šetření v jádrovém území slouží k detailnějšímu popisu a sledování vývoje porostů ve vybraném segmentu. Pro každou lokalitu je vybráno jedno jádrové území o výměře 1 ha (resp. v některých stanovištně a strukturně více diferencovaných lokalitách dvě jádrová území po 0,5 ha). V jádrových územích jsou zaměřeny všechny stojící a ležící stromy s výčetní tloušťkou přesahující 70 mm, dále plochy zmlazení dřevin s minimální výškou 0,1 m a pařezy nižší než 1,5 m. Součástí souboru měření prováděných v jádrových územích je také zaměření transektů, na kterých jsou u všech zaujatých stromů zaměřeny horizontální a vertikální korunové projekce, a je pořízen vertikální profil terénu.

Dosavadní rozsah monitoringu na bázi statistické inventarizace je zřejmý z tab. 2. Monitoring poskytuje přesné údaje o změnách celých lokalit, neumožňuje však detailní analýzy dílčích změn a procesů uvnitř lokality v plošně vymezovaných segmentech. Jeho nespornou výhodou je však výrazně efektivnější (a tedy i levnější) dosažení výsledku za celou lokalitu a tato přednost jej předurčuje k širšímu využití i v budoucnu.

Tab. 2 Přehled lokalit přirozených lesů v ČR (VÚKOZ, v.v.i., oddělení ekologie lesa)

Příklady dílčích výsledků z výzkumu přirozených lesů ponechaných samovolnému vývoji

NPR Ranšpurk

Národní přírodní rezervace Ranšpurk, která se nachází na soutoku řek Moravy a Dyje na česko-slovensko-rakouském pomezí, je od počátku 30. let 20. století ponechána samovolnému vývoji. V letech 1973, 1994 a 2006 byly na celé ploše rezervace opakovaně měřeny stojící a ležící, živé i odumřelé stromy, dosahující výčetní tloušťky 10 cm, a plošné zmlazení dřevin. Cílem bylo popsat koloběh dendromasy v uvedených lokalitách v závislosti na čase a objasnit nejvýznamnější trendy ve změnách dřevinného patra (Hort et al., 2007).

Na příkladu studia lokality přírodě blízkého lužního lesa – Ranšpurku lze odvodit:

• nejvýznamnějším trendem ve změnách dřevinné skladby je pokles zastoupení dubu letního (Quercus robur) ve všech sledovaných ukazatelích a naopak zvyšování zastoupení habru a lípy;
• ekosystém lužního lesa prokazuje vysokou úroveň stability v celkovém objemu dendromasy (±8 %) i při zásadní změně druhové skladby a prostorové struktury;
• výsledky dokazují, že produkční potenciál stanoviště je v přirozeném lese trvale a plně využíván i přesto, že v ekosystému dochází k nevratným změnám, např. v dřevinné skladbě.

Ačkoli lesní porosty ve sledované lokalitě jsou ponechány již více než 75 let bez přímého lidského zásahu, hlavní silou formující dynamiku vývoje lesních porostů zůstává člověk se svým působením na ekosystém. Způsoby obhospodařování porostů v 17.–19. století, kdy zásadní roli sehrály toulavá těžba a pastva dobytka, výrazná změna vodního režimu ve 20. století a zřízení obory na konci 60. let 20. století, byly nejdůležitějšími faktory, které se podílely na vzniku současných lesních porostů, jejichž samovolný vývoj byl v posledních 33 letech podrobně sledován. Během této doby byly zachyceny trendy, které se budou i nadále spolupodílet na scénáři vývoje porostů v budoucnosti.

Změny v zásobách živých i mrtvých stromů lze interpretovat jako vyrovnávání se ekosystému s relativně rychlým výkyvem – rozpadem pastevní generace mohutných dubů. Nadále bude pokračovat i proces změny kvalitativního rozložení zásob. Na těžišti zásoby se bude vedle jasanu stále více podílet i babyka, habr a lípa.

Tab. 3 Hektarové ukazatele – NPR Ranšpurk

Obr. 1 Změny zásoby živých stromů u hlavních dřevin v NPR Ranšpurk

NPR Boubínský prales

V letech 1972 a 1996 proběhl komplexní sběr dat v NPR Boubínský prales. Ve sledovaném období došlo k výraznému poklesu zastoupení jedle a tento úbytek byl nahrazen zvýšenou účastí buku, popř. smrku. Jedle se objevuje v přirozeném zmlazení a odrůstá zatím hlavně v místech, kde buk nevytvořil souvislé nárosty. Současné přírůsty i postavení zmlazených jedinců v porostu na kontrolovaných místech dávají předpoklad pro rozvoj nové generace jedle. Současná zdánlivě horší konkurenceschopnost jedle vůči buku je důsledkem nadměrného vlivu spárkaté zvěře ve 20. století (okus terminálů), zejména po převzetí schwarzenberského majetku do státní správy. V roce 1966 byl prales oplocen a na na stejné „startovní čáře“ se ocitly zkousané nárosty jedle i buku. Protože jedle jako více stínomilná dřevina by v té době již měla před bukem náskok, byla odsouzena k odumření v hustých a rychleji odrůstajících nárostech buku.

Tab. 4 dokládá mimořádně vysokou zásobu dřeva, která je v pralesovitých porostech ojedinělá. Zásoba kmenů živých stromů ve srovnání s rokem 1972 stoupla na 762 m3/ha, což je i v mýtních porostech hospodářského lesa na stanovišti smrkových bučin nadprůměrná hodnota. Při srovnání s dalšími oblastmi a jejich pralesovitými porosty patří Boubínské údolí k produkčně nejzajímavějším lokalitám v České republice (Vrška et al., 2001).

Tab. 4 Hektarové ukazatele – NPR Boubínský prales

Obr. 2 Změny zásoby živých stromů u hlavních dřevin v NPR Boubínský prales

Unikátní lesní celek v NPR Mionší, kde probíhá výzkum vývoje zmlazení jedle.

Foto T. Vrška

Poděkování

Příspěvek byl zpracován v rámci řešení výzkumného záměru MSM 6293359101 „Výzkum zdrojů a indikátorů biodiverzity v kulturní krajině v kontextu dynamiky její fragmentace“ a projektu VaV-SM/6/153/05 „Monitoring dynamiky vývoje v přirozených lesích ponechaných samovolnému vývoji; zpracování metodiky výběru území se společenstvy určenými k ponechání působení převážně přírodních sil, návrh metod a postupů péče o tato území“.

Autoři pracují ve Výzkumném ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i., oddělení ekologie lesa, Brno. Zabývají se výzkumem dynamiky přirozených lesů a aplikacemi poznatků v přírodě blízkém obhospodařování lesů, zejména v chráněných územích

LITERATURA

Chmelař, J. (1959). Přirozená obnova jedle (Abies alba Mill.) v pralesové rezervaci „Mionší“ v Moravskoslezských Beskydech. Lesnictví 5, 225-238. – Hort, L.; Vrška, T. (2005). Dynamika populace jedle bělokoré v šumavských pralesovitých rezervacích v průběhu posledních 30 let a nástin budoucího vývoje. In: Neuhöferová, P. (ed.): Jedle bělokorá – 2005. Sborník referátů, FLE ČZU v Praze a Správa NP a CHKO Šumava: 23-42. ISBN 80-213-1396-X. – Hort, L.; Janík, D.; Adam, D.; Vrška, T.; Král, K.; Šamonil, P. & Unar, P. (2007). Změny ve struktuře dřevinného patra v pralesovitých rezervacích na soutoku Moravy a Dyje. In: Ujházy, K.; Križová, E. (eds.), Dynamika, stabilita a diverzita lesných ekosystémov. Sborník příspěvků, Katedra fytológie LF TU Zvolen, Slovenská botanická spoločnosť, Národné lesnícke centrum a Ústav ekológie lesa SAV. – Macar, V.; Maršík, F. (2005). Lesmistr Josef John (1802–1871) a boubínský lesní komplex s pralesní rezervací. Ministerstvo zemědělství ČR, Praha. – Průša, E. (1985). Die böhmischen und mährischen Urwälder – ihre Struktur und Ökologie. Academia, Praha. – Řehák, J. (1962). Některé nové poznatky ze studia přirozených lesů. [Ph.D. thesis]. Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, Zbraslav-Strnady. – Řehák, J. (1963). Poznatky ze studia přirozených lesů rezervace Mionší a jejich využití v podrostním hospodářství. [Final Report of the Research]. Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, Zbraslav-Strnady. – Řehák, J. (1964). Růstové změny v přirozených lesích rezervace Boubínský prales. [Final Report of the Research]. Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, Zbraslav-Strnady. – Vacek, S.; Balcar, Z.; Jurásek, A. (1984). Struktura původních bučin ve východních Krkonoších. Lesnictví 30, 767-782. – Vacek, S.; Vašina, V.; Mareš, V. (1987). Analýza autochtonních smrkových porostů SPR V bažinkách. Opera corcontica 24, 95-132. – Vacek, S.; Vašina, V.; Mareš, V. (1988). Analýza autochtonních bukových porostů SPR Rýchory a Boberská stráň. Opera corcontica 25, 13-55. – Vacek, S.; Chroust, L.; Souček, J. (1994). Produkční analýza autochtonní smrčiny. Lesnictví – Forestry 40, 457-469. – Vacek, S.; Chroust, L.; Souček, J. (1996). Produkční analýza autochtonních bučin. Lesnictví – Forestry 42, 54-66. – Vrška, T.; Hort, L.; Odehnalová, P.; Horal, D.; Adam, D. (2001). Boubín virgin forest after 24 years (1972–1996) – development of tree layer. Journal of Forest Science 47: 439-459. – Vrška, T. et Hort, L. (2001). 150 let výzkumu pralesovitých rezervací v České republice (1851–2001). Lesnická práce, 80: 441-443. – Vrška, T. et Hort, L. (2003). Terminologie pro lesy v chráněných územích. Lesnická práce, 82: 585-587. – Vyskot, M. (1981). Československé pralesy. Academia, Praha. – Vyskot, M. (1985). Struktura a vývoj pralesovité rezervace Roštýn. Lesnictví 31, 387-410. – Zlatník, A.; Zvorykin, I. (1935). Studie o státních lesích na Podkarpatské Rusi. Sborník výzkumných ústavů zemědělských ČSR, sv. 127, Brno. – Zlatník, A.; Korsuň, F.; Kočetov, F.; Kseneman, M. (1938). Prozkum přirozených lesů na Podkarpatské Rusi. Sborník výzkumných ústavů zemědělských ČSR, sv. 152, Brno.