Zleceniodawca:
IBL działalność statutowa

Okres trwania tematu:
2008-2010

Sukcesja roślinności na siedliskach mokradeł leśnych północno-wschodniej Polski

 

Cel pracy:

- określenie kierunku i tempa zmian sukcesyjnych zachodzących w roślinności na siedliskach mokradeł leśnych,

- rozpoznanie przyczyn i charakteru zmian w zbiorowiskach roślinnych,

- opracowanie sposobów zapobiegania procesom osuszania się siedlisk hydrogenicznych.

Program i sposób realizacj:

Przyjmuje się, że mokradła na świecie zajmują 700-800 mln ha powierzchni. Tylko w przeciągu ostatniego stulecia 50% mokradeł ustąpiło bezpowrotnie z powierzchni ziemi w wyniku działalności człowieka. Blisko 80% siedlisk podmokłych w rejonach silnie zurbanizowanych, tj. Europie, Ameryce Północnej oraz Azji Wschodniej, zanikło lub zostało silnie zdegradowanych. Ze względu na swoje właściwości siedliska hydrogeniczne, czyli układy powstające pod istotnym wpływem środowiska wodnego, pełnią podstawową rolę w bilansie wodnym ekosystemów leśnych. Stanowią naturalny rezerwuar wody pitnej, jak również pełnią zasadniczą, naturalną rolę w retencjonowaniu zasobów wód powierzchniowych i gruntowych. Mokradła leśne są „naturalnym filtrem” dla zanieczyszczeń pochodzących z opadów atmosferycznych, jak i z wód powierzchniowych. Nieoceniona jest również rola mokradeł leśnych w funkcjonowaniu pozostałych ekosystemów lądowych poprzez zaopatrywanie ich w wodę. Siedliska bagienne są niszą dla wielu rzadkich, często endemicznych gatunków flory i fauny. Pierwotnie zasymilowany węgiel atmosferyczny przez rośliny zostaje trwale zakumulowanych w osadach organicznych stanowiących podstawowe podłoże siedlisk bagiennych. Tym samym ekosystemy mokradeł przyczyniają się do ograniczania efektu cieplarnianego. Wszelkie działania człowieka degradujące mokradła (osuszanie, eksploatacja) przyczyniają się do uwalniania olbrzymich ilości dwutlenku węgla, tlenku azotu a także metanu. To zjawisko w oczywisty sposób przyczynia się do nasilania efektu cieplarnianego.

Autor posiada doświadczenie zdobyte w zakresie rozpoznania dynamiki zespołów leśnych na siedliskach hydrogenicznych (naturalnych i odkształconych) ze względu na prowadzone tam obserwacje w ramach innych projektów. Uzyskane wyniki  zostały odniesione do zmian warunków wodnych i siedliskowych, głównie w północno-wschodniej części kraju. Ponadto przedmiotem eksploracji naukowej autora było rozpoznanie zmienności edaficznej siedlisk bagiennych w oparciu o odwierty, profile i analizę zebranego materiału glebowego w terenie. Dotychczas koordynowane przez autora zadania z zakresu zróżnicowania glebowego, jak i sukcesji roślinności mokradeł realizowano w ramach zakończonego grantu własnego MNiSW, pt. Określenie zmian fitocenotycznych zachodzących w przesuszonych siedliskach hydrogenicznych Puszczy Białowieskiej oraz sposobów im zapobiegania. Otrzymane wyniki pozwoliły na ocenę zmian zespołów bagiennych w oparciu o powtórzenie opisów florystycznych wykonanych przez Pana prof. dr hab. Aleksandra W. Sokołowskiego 30-40 lat temu. Badania dotyczyły sukcesji wszystkich zespołów leśnych występujących na naturalnych siedliskach bagiennych i łęgowych w Puszczy Białowieskiej, tj. Ledo-Spagnetum magellanici Sukopp 1959 em. Dierss. 1975, Vaccinio uliginosi-Pinetum Kleist 1929, Sphagno girgensohnii-Piceetum Polak. 1962, Sphagno-Betuletum pubescentis Sokoł. 1985, Thelypteridi-Betuletum pubescentis Czerw. 1972, Ribeso nigri-Alnetum Sol.-Górn. (1975) 1987, Circaeo-Alnetum Oberd. 1953. Najważniejsze dotychczas uzyskane wyniki potwierdzają hipotezę roboczą, że zmiany sukcesyjne w naturalnych zbiorowiskach siedlisk bagiennych i łęgowych wystąpiły we wszystkich ich typach, choć z różnym natężeniem. Badania roślinności wskazują na osuszenie się siedlisk podmokłych w przeciągu ostatnich trzydziestu-czterdziestu lat. Zmniejszenie się wilgotności siedlisk spowodowało wzrost pokrycia warstwy zielnej i krzewów, przy jednoczesnej redukcji pokrycia warstwy mchów. W składzie gatunkowym runa zaznaczył się proces zanikania gatunków charakterystycznych dla torfowisk, takich jak Sphagnum spp., mających zasadnicze znaczenie w sedymentacji torfu. Na siedliskach lasów bagiennych następuje ekspansja szeregu gatunków mezo- i eutroficznych lasów liściastych, głównie w wyniku postępującego procesu mineralizacji torfu i przez to wzrostu żyzności tych siedlisk. Część zmian sukcesyjnych w roślinności mokradeł jest spowodowana naturalnym procesem starzenia i odnowienia się drzewostanów. W drzewostanach występujących na torfowiskach wysokich i przejściowych nastąpił znaczny wzrost udziału brzozy i olszy oraz świerka i dębu w podroście. W pozostałych typach siedlisk, w niższych warstwach drzewostanu nastąpił wzrost liczebności szeregu gatunków liściastych, tj. dębu, grabu, lipy, leszczyny oraz świerka. Największe zmiany w składzie florystycznym runa zaszły w zespole borealnej świerczyny, a najmniejsze w zespole łęgów jesionowo-olszowych i sosnowych borów bagiennych.

Proponowany do realizacji projekt pozwolił by na poszerzenie zakresu metodycznego ww. badań, jak rozszerzenia badań na inne obiekty. Poszerzenie obszaru obserwacji nad sukcesją roślinności  bagiennej o inne obiekty z terenu północno-wschodniej Polski, min. Puszczy Rominckiej i Augustowskiej pozwoli na wnioskowanie oparte na większym materiale badawczym, gdzie powierzchnie badawcze będą lokalizowane zarówno w lasach zagospodarowanych, jak i rezerwatach przyrody. Oprócz badań metodami bezpośredniej obserwacji sukcesji leśnej Powtarzanie archiwalnych zdjęć fitosocjologicznych) na stałych powierzchniach badawczych, zostanie zastosowana metoda określenia zmian roślinności przy użyciu badań paleobotanicznych, jak i metod datowania osadów organicznych przy użyciu radioaktywnego węgla. W celu określenia zmienności edaficznej siedlisk hydrogenicznych, jak i określenia istotnych czynników siedliskowych na tempo sukcesji roślinności zostaną wzięte pod uwagę zmienne siedliskowe określone dla poszczególnych typów mokradeł na powierzchniach próbnych, m.in. głębokość torfu, poziom wód gruntowych, pH, przewodność elektrolityczna i inne.

Zdefiniowane procesy ekologiczne zachodzące w ekosystemach mokradeł leśnych stanowić będą podstawę do dalszych utylitarnych badań w ramach projektu, który jest też tematem proponowanej rozprawy habilitacyjnej. Ponadto istotnym etapem prac w ramach realizowanego tematu będzie przegląd i wybór metod hydrotechnicznych i hodowlanych mających na celu zapobieżenie postępującym procesom spontanicznej i antropogenicznej regresji poszczególnych typów mokradeł. Ta część badań dotyczy oceny najczęściej stosowanych metod m.in. spowolniania odpływu, usuwania nalotów i podrostów  gatunków o wysokiej transpiracji m.in. brzozy na torfowiskach wysokich i przejściowych, zasypywanie rowów melioracyjnych. Wybór odpowiedniej metody hydrotechnicznej, jak i określenie lokalizacji i potrzeb działań technicznych dla poszczególnych typów siedlisk hydrogenicznych stanowić będzie ważny element w opracowaniu strategii ochrony mokradeł leśnych.

Oprócz rozwiązań technicznych związanych bezpośrednio z gospodarką wodną, ważną rolę odgrywa także dostosowanie metod zagospodarowania lasu do ekologii poszczególnych siedlisk w celu ich rewitalizacji i trwałości. Poprzez regulację składu gatunkowego ze względu na potrzeby wodne poszczególnych gatunków drzew i przez to ich wpływ na bilans wodny w siedlisku istnieje możliwość sterowania zużyciem wody przez ekosystem leśny w kontekście retencji wodnej i zachowania istniejących warunków siedliskowych. Ponadto sposób zagospodarowania ma istotne znaczenie zarówno z punktu widzenia ochrony różnorodności biologicznej, jak i utrzymania sprzyjających warunków procesom zabagnienia.

 

Spodziewane efekty:

Określenie wzorca sukcesji roślinności mokradeł leśnych w Polsce północno-wschodniej. Oprócz znaczenia poznawczego spodziewane wyniki mają również duże znaczenie praktyczne. Opracowane modele empiryczne zmian sukcesyjnych mokradeł mogą stanowić podstawę planowania metod ochrony i restytucji siedlisk.