ERC-LONGWOOD: Projekt výzkumu vývoje lesů na Moravě od prehistorie

do současnosti

Radim HédlBotanický ústav AV ČROddělení vegetační ekologieBrno

Proč chceme znát historii lesů?• lepší poznání současného stavu přírody lesů• může pomoci při rozhodování o managementu• dává našim současným činnostem širší rozměr

Title=(historical ecology) Topic=(historical ecology)

Jak můžeme porozumět minulosti přírody?

archeobotanikapaleoekologievědy o Zemi

historiebotanika(neo)ekologie

fosilie:- pyl- makrozbytky- uhlíky…

archivní zdroje:- psané- mapy- umění…

rostliny:- druhy- vegetace- prostředí…

-10 000 -1000 -100 years

030006000

AD2000

historie

čas

ekologie

paleoekologie

archeologie

BC

jemné

hrubé

rozlišení

Obory: rozsah a rozlišení

“historické” zdroje- nejsou bezprostředně použitelné- často kvalitativní

Například:• urbáře• soupisy majetku• účetní knihy• normativní příručky

“ekologické” zdroje- bezprostředně použitelné- většinou kvantitativní

Například:• lesnícké dokumenty • katastry• mapy majetků

ca. 1800 AD

“ekologické” vs. “historické” zdroje

Hranice kolem roku 1800

starší mladší

Cykly pařezení – jak často byly lesy mýceny

Mikulovské panství (J Morava)

Urbář z roku 1384:

“Das holcz, das do get niderhalb des wegs durich die Chlausen, das haist der Lelasch, und ist deselb zeit 2 jar alt gevesen; wann er zw 7 jarn chumpt, so schaczt mann für 36 lb. und 2 lb. ze leitchauff.”

Soupis lesů z roku 1692:

Lesy v České republicev současnosti pokrývají asi 34 % území

Lesy nížin, vysočin a hor

do 400 m n.m.400-800 m n.m.nad 800 m n.m.

Nížiny• převážně odlesněné• už od neolitu (7ka BP)

doba bronzová

neolit

černozemě

Moravské katastry

první záznam

Historická databázeData o lese2012-2013 – zatím většinou nížiny

Co jsou to nížinné lesy?• do 400 (500) m nadmořské výšky

• teplejší, zpravidla sušší klima

• osídlení po tisíce let

• intenzivně obhospodařované

• konzervativní: starobylý les (ancient forest)

• cenná (a ohrožená) biodiverzita

• anglicky: lowland woodland

• pařezina(nízký les)

• vysoký les

• pastevní les

Tři základní formy hospodaření v nížinných lesích

nejčastější v minulosti

nejčastější v současnosti

málo informací, dnes není

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1720 1740 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980

rok

těže

ná

plo

ch

a (

ha

)

18

05

18

92

19

49

19

67

18

64

Orig. J. Müllerová

Silný pokles po roce 1900

Snížená intenzita těžby za posledních 150 letLesnické mapy, NPR Koda, ca. 460 ha

Czech Republic

Pálava PLA

.

J. Altman et al., PLoS ONE, 2013

Pařezení na malém prostorovém měřítkuDendrochronologie výstavkůNPR Děvín, ca. 24 ha

J. Altman et al., PLoS ONE, 2013

Pařezení na malém prostorovém měřítkuDetekce uvolnění v letokruzích

Hospodářský plán 1925

Pařezení na malém prostorovém měřítkuRoky posledního pařezení

Uvolnění v letokruzích výstavků a roky pařezení

1895-1897 1935-1937

J. Altman et al., PLoS ONE, 2013

Po ukončení pařezenískoro žádné odrůstání

Pařezení na malém prostorovém měřítkuDůsledky pro zmlazení dubu

Objekt zájmu:Teplomilné doubravyna vátých píscích

Motivace našeho výzkumu

Lokalita je považována za významnou z hlediskaochrany přírody – vzácná a specifická vegetace, druhy.

Chceme vědět

• nakolik představují cenné teplomilné doubravy

„reliktní společenstvo“ (H0), případně

zda se historicky měnily pod vlivem hospodaření (HA)

Přístup

Integrace několika disciplín a zdrojů dat o minulosti.

Přístup tzv. „forest hollows“„mělké sníženiny“, MS

90 cm12 000 yr

Střední holocén – Vrcholný středověk (pyl)

Expanze mezofilních dřevin; dominance lísky První obiloviny a

indikátory pastvy – osídlení

Zvýšená trofie

4800 BC – 1500 AD

Zákaz těžby dubů ve 14. stol.

Analýza psaných dokumentů: – Zákaz kácení dubů kolem roku 1350– Změna názvu: Klečka -> Dúbrava

Palynologie:– Výrazný vzestup Quercus ve všech 4 profilech

Vrcholný středověk – recent (pyl)

Dominance Quercus, pokles CorylusNárůst antropogenních indikátorů – intezifikace lidského impaktu v DúbravěVýsadby Pinus

1500 AD – 2000 AD

Jak vznikla a byla udržována vegetace cenných teplomilných doubrav?

Různorodý management• pařezení• pastva• lesní louky• kosení sena• zákaz těžby dubů kolem roku 1350

1. NPR Děvín, PálavaPříklad změn lesní vegetace během 2. poloviny 20. století

NPR Děvín, Pálava380 ha, z toho asi 260 ha zalesněno

• Celá lokalita byla intenzivně hospodářsky využívánapo několik tisíciletí – lesy jako pařeziny až do 20. století

• Poslední pařezení ve 30. letech 20. století• Od r. 1946 rezervace, hospodaření silně utlumeno

Za posledních 60 let výrazné změny biodiverzity silný úbytek druhové diverzity změny ve druhovém složení vegetace

Metoda: opakování průzkumu druhovéhosložení lesní vegetace z 50. a 60. let 20. století

Soubor 122 ploch, pozice podle mapyvelikost 100-1000 m2

Vegetační snímky (soupisy) ze dvou období: 1. 1953-19642. 2002-2003

Porovnání pomocí statistických metodpoužívaných v ekologii

Děvín: posun ve druhovém složení vegetace posun v podmínkách prostředí

Les je druhově chudší, tmavší, vlhčí a úživnější než před 50 lety

Beta-diverzita (heterogenita) vegetace

Metoda: Multivariate dispersion (Anderson et al. 2006, Ecol. Lett.)

statisticky průkazné sníženíheterogenity vegetaceF=6.6, p-value <0.001

19532003

2. Milovický les, PálavaDalší příklad změn vegetace v hospodářském lese s cennou biodiverzitou

• Milovický les byl intenzivně obhospodařován jako pařezina s výstavky (=střední les) po mnoho staletí

Během 20. století změna hospodaření (převod na les vysoký, oborní chov zvěře) posun ve složení vegetace úbytek cenné biodiverzity

• Výsledkem je vegetace teplomilných doubravhostící řadu vzácných druhů organismů

Milovický les, Pálavapříklad změn vegetace hospodářského lesa se zajímavou

biodiverzitou rostlin a živočichů

195319922006

DCA, bylinné patro

1st

2nd

rok 039 let53 let

Statisticky vysoce průkazná změna v čase

Milovický les: posun ve druhovém složení vegetace

Milovický les: beta-diverzita (heterogenita)1953-1992-2006: snížila se

Metoda: multivariate dispersion – vzdálenosti od centroidů (Anderson et al. 2006, Ecol. Lett.)

Bylinné patro Dřeviny

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1953 1992 2006

freq

uenc

y (%

rel

evés

)

Aceri tatarici-Quercion

Quercion pubescenti-petraeae

Quercion petraeae

Carpinion betuli

Fagion sylvaticae

Trifolio-Geranieteasanguinei

(4 spp.)

(9 spp.)

(7 spp.)

(18 spp.)

(5 spp.)

(3 spp.)

Milovický les: zastoupení skupin diagnostických druhů: mění se

statisticky definované diagnostické druhy vyšších syntaxonů české vegetace (Chytrý et Tichý 2003)

3. Český kras:Třetí příklad změn vegetace v hospodářském lese s cennou biodiverzitou

• Částečně zalesněné území ve středních Čechách,dlouhodobý intenzivní vliv člověka – v lese hlavně pařezení

Během 20. století převod z pařezin na vysoký les změna podmínek prostředí změna druhové diverzity

• Diverzifikovaná lesní vegetace, druhově velmi bohatá(na ploše 200 m2 až 80 druhů cévnatých rostlin)

Český kraspříklad změn lesní vegetace na úrovni krajiny

1967

189218641805

2008

Orig. J. Müllerová

Postupné zvyšování věku lesa za posledních 200 letNPR Koda (část zkoumaného území)

dubohabřiny

Od pařezin k vysokému lesuopakované fytocenologické snímky V. Samka z konce 50. let

Orig. A. Veverková

staré nové

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Ellenberg - Světlo

staré nové

4.0

4.2

4.4

4.6

4.8

5.0

5.2

Ellenberg - Vlhkost

staré nové

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Ellenberg - Živiny

staré nové

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

Ellenberg - pH

Orig

. A. V

ever

ková

Odhad změn podmínek prostředí: Ellenbergovy indikační hodnoty

svět

lo -

záp

ojži

viny

- d

usík

acid

itavl

hkos

t

Fraxinus excelsior keř 52.2

Elymus caninus 49.6

Fagus sylvatica juv. 49.1

Cornus mas juv. 43

Galium odoratum 43

Acer pseudoplatanus juv. 41.8

Carpinus betulus juv. 41.8

Cornus mas keř 41.8

Prunus avium juv. 41.1

Alliaria petiolata 41

Acer platanoides juv. 37.7

Tilia cordata+plat. juv. 37

Impatiens parviflora 36.7

Chaerophyllum temulum 36.4

Sanicula europaea 35.7

Galium aparine 34.8

Mercurialis perennis 34.8

Viola hirta 40.6

Trifolium alpestre 38.4

Myosotis sylvatica 36.7

Phyteuma spicatum 34.3

Avenella flexuosa 31.5

Silene nutans 31.4

Veronica chamaedrys agg. 30.8

Orig. A. Veverkováupravil R. Hédl

Přibylé druhy: • mladé dřeviny • nitrofyty

Ubylé druhy: • moc jich není

Změna druhového složeníNárůst počtu druhů

Verheyen et al., 2012, J Ecol

Změny diverzity: dusík nebo světlo? 23 studií opakovaných snímků z Evropy

Druhová bohatost(na plochách)

Gradient dusíkatédepozice

Verheyen et al., 2012, J Ecol

Ellenberg N

Ellenberg L

Verheyen et al., 2012, J Ecol

Pokryvnost nadrostu

Stínění nadrostu

Klimatická změna 1409 opakovaných plochTermofilizace

De Frenne et al., PNAS, 2013

Temperátní lesy v SZ a střední EvropěS Amerika

De Frenne et al., PNAS, 2013

Klimatická změna Makroklima vs. mikroklimaZapojování nadrostu brzdí termofilizaci

The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) / ERC Grant agreement no 278065.