Koncepty dynamiky přirozených lesů temperátní zóny Evropy

Transkript

1 Koncepty dynamiky přirozených lesů temperátní zóny Evropy Tomáš Vrška Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

2 SCHÉMA PŘEDNÁŠKY A - BIOMY temperátní versus boreální MALÝ a VELKÝ vývojový cyklus Kam zařadit horské lesy na starém kontinentu z hlediska dynamiky B - Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu průvodce jejich vývojem C - Identifikace stadií - objektivizace přístupů Dynamika a proměnlivost ploškovitosti stadií v prostoru a čase Základní charakteristiky vývojových stadií Jak se poznají stadia in situ? 2

3 A BIOMY temperátní versus boreální OPADAVÝ ŠIROKOLISTÝ LES - TEMPERÁTNÍ VŽDYZELENÝ JEHLIČNATÝ LES BOREÁLNÍ více druhů dřevin, zejm. listnaté klíčový konkurenční faktor: světlo jemnější textura růstový prostor více vyplněn (souboj o světlo) typ: smíšené lesy středních a nižších poloh ve střední Evropě méně druhů dřevin, zejm. jehličnaté klíčový konkurenční faktor: teplo hrubší textura růstový prostor volnější (sluneční záření k povrchu půdy teplo) typ: horské lesy stř. Evropy?, severské lesy až tajga 3

4 A MALÝ a VELKÝ vývojový cyklus CYKLY velký malý výběrná fáze horské lesy stř. Evropy 4 (Míchal et Petříček 1999)

5 A Kam zařadit horské lesy ve střední Evropě? ekologická stabilita původní lesy temperátní zóny v Evropě steady state ary malý velký desítky arů; hektary původní horské lesy v temperátní zóně hektary až stovky ha plošný rozsah disturbancí 5

6 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Vývoj teorie Leibundgut 1959 (pouze fáze), 1978 (fáze, úvaha o stadiích) Zukrigl 1963 (pouze fáze) Mayer et al (pouze fáze) Koop 1989 aplikace Korpeľa pro listnaté lesy (bučiny) Korpeľ 1978, 1989, 1995 (3 stadia, každé dělené na 1-3 fáze) Tabaku 1999, Drössler 2006 (jenom fáze) Král et al (stadia a fáze vč. Steady state) a další!!!

7 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Teoretické východisko Vývojová dynamika klimaxových, smíšených temperátních lesů může být popisována jako víceméně uzavřený vývojový cyklus, který je charakterizován sousledností ploch v různých stadiích a jejich dílčích fázích, vytvářejících v prostoru relativně jemnou mozaiku. Jednotlivá stadia, příp. jejich dílčí fáze se zřetelně liší okamžitou zásobou a trendem pohybu živého i tlejícího dřeva, jejich vzájemným poměrem a jsou také charakterizována specifickou prostorovou a věkovou strukturou. 7

8 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Model vývojového cyklu (Korpel 1978, 1995) N m 3 timber volume N 0 d 1,3 0 m time years 0 d 1,3 0 1 st cycle Stage of Disintegration phase of expiration N 2 nd cycle 3 rd cycle Stage of Growth Stage of Optimum Stage of Disintegration phase of regeneration phase of expiration Stage of Growth (Korpel 1978,1995) 0 8 d 1,3

9 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Zukrigl

10 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Leibundgut

11 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Korpeľ 1989,

12 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Koop

13 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Leibundgut

14 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Tabaku et al Drössler et al

15 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Emborg et al

16 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Christensen et al

17 B Koncepty dynamiky MALÉHO vývojového cyklu Stadia charakterizují vývoj množství a vzájemného poměru živého/tlejícího dřeva a hlavní růstový proces na plošce Fáze vyjadřují různé formy vývoje uvnitř stadií a jsou charakterizované mj. různým typem porostu, determinovaným v první řadě ekotopem jsou schopny postihnout různé stanovištní podmínky. Studované parametry: 1) Objem živého/tlejícího dřeva, vzájemný poměr, trend změny objemu i poměru 2) Délka trvání stadií a celého vývojového cyklu 3) Velikost, tvar, distribuce v území (textura porostu) 17

18 C Případová studie identifikace stadií objektivizace přístupů Studované plochy Měření pozic stromů na celé ploše pralesů (stromové mapy) DBH 10cm, živé i mrtvé stromy; stojící i ležící stromy; stromů měřených 70-tých, 90-tých a nultých letech. Salajka 19 ha; Žofín 72 ha; Boubín 45 ha Boubín m Žofín m Salajka m

19 Metoda moving filter Live trees: d 1,3 [cm] Dead trees: d 1,3 [cm] Mooving Circle: (21m) live live live live live dead dead dead dead dead

20 Metoda moving filter Live trees: d 1,3 [cm] Dead trees: d 1,3 [cm] Mooving Circle: (21m) live live live live live dead dead dead dead dead

21 Klasifikace pomocí umělých neuronových sítí (ANN) Live trees: d 1,3 [cm] Dead trees: d 1,3 [cm] Stage: Growth Optimum Breakdown Steady State

22 Přesnost klasifikace pomocí ANN FÁZE Growth / expiration Growth, initial Growth, advanced Optimum, typical Optimum, ageing Breakdown, initial Breakdown / regeneration Steady State STADIUM Growth Optimum Breakdown (Disintegration) Steady State 86 % 91 % Kral,K., Vrska,T., Hort,L., Adam,D., Samonil,P., 2010: Developmental phases in a temperate natural spruce-fir-beech forest: determination by a supervised classification method. European Journal of Forest Research 129,

23 Salajka European beech > 80% Silver fir and Norway spruce < 10% each Altitude: m a.s.l. Strictly protected since 1937; 19 ha Legend: Growth Optimum Breakdown Steady State ± silver fir dieback silver fir dieback m

24 Žofín European beech 65% Norway spruce 33% and silver fir < 2% Altitude: m a.s.l. Strictly protected since 1838; 72 ha! Legend: Growth Optimum Breakdown Steady State ± 2007 Kyrill m

25 Boubín European beech 54% Norway spruce 44% and silver fir < 2% Altitude: m a.s.l. Strictly protected since ha Legend: 2008 Emma Growth Optimum Breakdown Steady State ±

26 Velikost plošek (Patch size) Stage Proportion [%] Patch Analyst 5.1 Zastoupení stádií je variabilní dle typu stanoviště a mění se s časem Stádium dorůstání zaujímá obvykle % Stádium rozpadu zaujímá obvykle % Zastoupení stádia nejvyšší stability roste s nadmořskou výškou a pohybuje se v rozpětí 18 -> 38 % plochy Střední velikost plošky je téměř neměnná napříč lokalitami na celé mozaice vývojových stádií. 50% 40% 30% 20% 10% 0% Salajka Žofín Boubín Growth Optimum Breakdown Steady State Total Mean Patch Size [m] Salajka Žofín Boubín

27 C Základní charakteristiky stadií MALÉHO vývojového cyklu N Optimum Breakdown 0 DBH N N 0 DBH N Growth 0 DBH Steady state living trees dead trees 0 DBH 27

28 C Základní charakteristiky stadií malého vývojového cyklu Počet stromů na 1 ha ve vývojových stadiích 400 trees per hectare (pcs) Stage of growth Optimum stage Stage of disintegration living trees dead trees total Objem kmenů na 1 ha ve vývojových stadiích t im b e r v o lu m e p e r 1 h a (m 3 ) Stage of growth Optimum stage Stage of disintegration living trees dead trees total 28

29 C Základní charakteristiky stadií malého vývojového cyklu m timber volume years time délka trvání jednotlivých stadií 25 1 st cycle 0 Stage of Disintegration phase of expiration 2 nd cycle Stage of GrowthStage of Optimum Stage of Disintegration phase of expiration 3 rd cycle phase of regeneration Stage of Growth (Korpel 1989,1995) 29

30 C Jak se poznají stadia in situ? stadium dorůstání, fáze dožívání 30

31 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration Stage of growth Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration Stage of disintegration, phase of regeneration Steady state N / ha BA /ha live dead d 1,3 class live dead d 1,3 class 31

32 C Jak se poznají stadia in situ? stadium dorůstání 32

33 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration Stage of growth Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration Stage of disintegration, phase of regeneration Steady state N / ha BA /ha live dead d 1,3 class live dead d 1,3 class 33

34 C Jak se poznají stadia in situ? stadium dorůstání pokročilejší fáze 34

35 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration Stage of growth Stage of optimum N / ha live dead Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration Stage of disintegration, phase of regeneration BA /ha live d 1,3 class dead Steady state d 1,3 class 35

36 C Jak se poznají stadia in situ? stadium optima 36

37 C Jak se poznají stadia in situ? stadium optima 37

38 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration N / ha live dead Stage of growth Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration BA /ha d 1,3 class live dead 20.0 Stage of disintegration, phase of regeneration Steady state d 1,3 class 38

39 C Jak se poznají stadia in situ? stadium optima, fáze terminální 39

40 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration Stage of growth N / ha live dead Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration Stage of disintegration, phase of regeneration BA /ha d 1,3 class live dead Steady state d 1,3 class 40

41 C Jak se poznají stadia in situ? stadium rozpadu 41

42 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration Stage of growth N / ha live dead Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration Stage of disintegration, phase of regeneration Steady state BA /ha d 1,3 class live dead d 1,3 class 42

43 C Jak se poznají stadia in situ? stadium rozpadu fáze zmlazování; st. optima v pozadí 43

44 C Jak se poznají stadia in situ? stadium rozpadu, fáze zmlazování 44

45 C Jak se poznají stadia in situ? stadium rozpadu fáze zmlazování 45

46 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration N / ha live dead Stage of growth Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration BA /ha d 1,3 class Stage of disintegration, phase of regeneration live dead Steady state d 1,3 class 46

47 C Jak se poznají stadia in situ? nejvyšší stabilita zonální stanoviště 47

48 C Jak se poznají stadia in situ? nejvyšší stabilita zonální stanoviště 48

49 Determination of classes Stage of growth, phase of expiration N / ha live dead Stage of growth Stage of optimum Stage of optimum, terminal phase Stage of disintegration BA /ha d 1,3 class live Stage of disintegration, phase of regeneration dead Steady state d 1,3 class 49

50 C Jak se poznají stadia in situ? nejvyšší stabilita??? ovlivnění vodou 50

51 C Jak se poznají stadia in situ? blokovaná sukcese; st. rozpadu, fáze zmlazování 51