Strukturní indexy a jejich využití při hodnocení biodiverzity lesa

Cílem příspěvku je představit problematiku strukturních indexů a možností jejich využití při hodnocení lesa z hlediska potřeb udržení či obnovy biodiverzity. Strukturní indexy jsou kvantitativní kumulativní formou popisu souboru různorodých strukturních charakteristik lesa.

S lesním prostředím je v celosvětovém měřítku nějakým způsobem propojeno 75-80 % terestrické biodiverzity, v ČR to bude o něco méně, ale je jasné, že pokud to myslíme s ochranou biodiverzity vážně, musíme se vlastnostmi lesa zabývat. Ve světle výše uvedeného sdělení se nabízí otázka, v čem je les tak výlučný. Na první pohled je patrný výrazný vertikální rozměr (jdeme na louku, ale do lesa, mravenci to mají jinak), dále je to velká biomasa, velká transformovaná energie, strukturní a funkční komplexita, důležitá je schopnost přetváření environmentálních podmínek předurčeným abiotickým prostředím, a v důsledku toho snižování závislosti na něm.

Les je vysoce dominujícím typem potenciálního vegetačního pokryvu v ČR - kromě nejvyšších poloh a dalších plošně nevýznamných výjimek by při zastavení lidských aktivit pokrýval celé území státu. Naše lesy spadají do biomu temperátního opadavého (smíšeného) lesa, pro který je typické nepříliš bohaté stromové patro (většinou K-stratégové, často anemogamní). Frekventované jsou zde chamaefyty, u nichž převládá vegetativní rozmnožování, častá je též myrmekochorie, významně se vyskytují hemikryptofyty (trávy, ostřice, byliny), geofyty (především efemeroidy jarního aspektu), naopak terofyty a epifyty jsou vzácné. V přirozených podmínkách se vyvíjí bohatá vertikální struktura, mimo horské polohy převládá opadavost, klima v interiéru lesa je vyrovnané, na jaře před olistěním stromů je v podrostu relativně vysoký světelný požitek (50-80 %), v létě pak i méně než 10 %.

Stávající podoba lesů byla kromě způsobů lesního hospodaření výrazně ovlivněna procesy postglaciálního vývoje naší přírody. S glaciály souvisí skutečnost, že převaha lesních druhů rostlin je bazifilní (protože jejich vývoj probíhal po dlouhou dobu na bazických půdách). Vlastnosti jednotlivých druhů, jejich absolutní a relativní biomasa, rozměry, vitalita, věk, resp. Důležitým poznatkem však je, že lokální ohniska biodiverzity mnohdy najdeme na místech, kde je dominance stromů nějakým způsobem potlačena - buď dlouhodobě působením nějakého stresoru, anebo jednorázově (či opakovaně) působením disturbancí.

Konkurenční síla dřevin může být omezena vlivem specifických substrátů (skála, suť, nestabilní substráty, rašelina) nebo vlastnostmi geologického podloží (obtížně zvětrávající horniny produkující mělké půdy), zamokřením, mechanickými efekty disturbancí, specifickým hospodařením (nízký a střední les, obory s vysokou koncentrací býložravců). Situace je do jisté míry obdobná, nahlížíme-li toto téma z pohledu kondice individuálního stromu. Při ztrátě jeho růstové vitality, například ve vysokém stáří, se na těle stromu i v jeho těsné blízkosti vyvíjí čím dál tím více cenných struktur různého původu, které souhrnně nazýváme mikrohabitaty spojené s dřevinami (tree-related microhabitats).

Čtěte také: Vzájemné vazby ekosystémů a biodiverzity

Mikrohabitaty představují často nenahraditelné prostředí pro různé vysoce specializované druhy. Strom v této fázi vývoje paralelně pozbývá části asimilačního aparátu, světlo proniká hlouběji do porostu, a tak má opět, i když jiným mechanismem, pokles vitality stromu za následek lokální zvýšení biodiverzity. V současnosti je rozlišováno několik desítek typů mikrohabitatů (Bütler et al. 2024), rozvíjí se jejich systematika založená na genezi či poloze na těle stromu apod. Příklady významnějších typů mikrohabitatů jsou kmenové dutiny, dendrotelmy schopné zadržet vodu, silné mrtvé větve v korunách stromů; komplexní strukturou, s níž bývá spojen větší počet mikrohabitatů, je vývrat.

Standardní výzkum, zacílený na odhalování podmínek pro udržení či obnovu biodiverzity v lese obvykle zvolí nějaký okruh strukturních proměnných, které jsou sledovány na pokusných plochách současně s (aktuálním) výskytem vybraných skupin bioty a získané poznatky jsou následně zobecněny. Takový postup je sice možný (mnohdy jediný proveditelný), jeho výpovědní hodnota je ale nutně omezená. Mnoho zachycených druhů nemusí mít k místu svého nálezu významný vztah a podmínky prostředí nemusí být optimální ani přijatelné pro jeho trvalý výskyt.

Zásadní v tomto tématu je otázka časových a prostorových měřítek - příčiny aktuálního (lokálního) výskytu daného druhu mohou spočívat v charakteristikách širšího území či v charakteristikách, které prostředí mělo v dávnější či nedávné minulosti (či kombinaci obojího). Platí to i obráceně, z absence druhu nutně nevyplývá, že podmínky na daném místě pro něj nejsou vhodné - pouze je možné, že dané místo po zformování či obnově optimálních podmínek nestačil kolonizovat, vytvořit zaznamenatelné populace apod.

Potíže s volbou vhodných prostorových měřítek lze někdy částečně vyřešit sledováním na více prostorových škálách a následnou identifikací optimálního prostorového rámce, na který daný taxon (skupina) nejlépe reaguje. Ze schématu na obr. 3 vyplývá, že na aktuálně přítomnou biotu mohou mít vliv velmi různorodé jevy přírodní či antropogenní, pocházející z různých prostorových měřítek. Některé z nich jsou v čase téměř stálé, jiné podléhají rychlé změně.

Specifický soubor lokálních faktorů je spojen s vývojovými stadii lesa - přírodního i hospodářského (které lze nahlížet v určitých analogiích). V přírodním lese je charakter a sled fází řízen disturbančním režimem a sukcesí, v hospodářském lese jsou tyto procesy uměle potlačeny a v jistém ohledu substituovány hospodářskými intervencemi. Různé vývojové fáze přírodního lesa (a jejich přibližné analogie lesa hospodářského) vytvářejí příznivé podmínky pro různé skupiny taxonů s kontrastními funkčními vlastnostmi, viz obr. 4 (Hilmers et al. 2018). Biotická reakce na danou strukturu lesa souvisí s vlastnostmi zúčastněných druhů, populačními procesy a vztahy v přítomných společenstvech.

Čtěte také: Závislost biodiverzity na zeměpisné šířce

Vliv dílčích charakteristik struktury lesního porostu na biodiverzitu je zkoumán již relativně dlouho - pozornost je věnována především faktorům ovlivňujícím distribuci světla v porostu, kvantitě a kvalitě (diverzita stadií rozkladu) mrtvého dřeva, druhové skladbě porostu, věku a různým aspektům výskytu velkých živých stromů. Jako strukturní proxy (zástupná proměnná) je občas využívána kvantita či kvalita mikrohabitatů spojených se stromy. Jako modelové taxonomické skupiny jsou často užíváni členovci, lišejníky, mechorosty, ptáci, houby, cévnaté rostliny s větším odstupem následované dalšími skupinami (Zeller et al. 2023).

Zjištění jednotlivých autorů jsou však velmi variabilní, často protichůdná. Jen málokdy se daří identifikovat obecněji platné prahové hodnoty. Určitou výjimkou je např. objem mrtvého dřeva, kde panuje určitý konsenzus, že minimální hodnota leží někde okolo 50 m3/ha (Müller et Bütler 2010; Lachat et al. 2012; Gossner et al. 2013). Jako praktičtější varianta k hledání prahových hodnot pro jednotlivé faktory struktury lesa jsou v posledních dekádách vyvíjeny různé typy strukturních indexů, které číselně kvantifikují příznivost struktury lesa pro biodiverzitu jako celek.

Indexy jsou založeny na algoritmické integraci většího počtu kvantitativních, semikvantitativních a kvalitativních proměnných reprezentujících různé strukturní charakteristiky. Integrovaná hodnota indexu pak může sloužit k porovnávání v prostoru a čase. Příkladem takového indexu je IBP (Index of Biodiversity Potential, Larrieu et Gonin 2008, Larrieu et al. 2018, Larrieu et al. 2023), používaný v různých modifikacích v řadě zemí západní Evropy. S poněkud odlišným přístupem je koncipován index FOBI (Forest Biodiversity Index, Bellamy et al. 2024), užívaný ve Skotsku a Anglii, který zahrnuje větší rozsah prostorových škál vč. Tab.

V rámci projektu TAČR, řešeného autory tohoto článku, byly ověřeny možnosti použití indexu strukturní diverzity (FSI - Forest Structure Index, Storch et al. 2018, Storch et al. 2023), který byl koncipován tak, aby mohl být aplikován na výsledky německé národní inventarizace lesa v Bádensku-Württembersku (tedy data soustřeďovaná primárně k jinému účelu, než je podpora biodiverzity). K výpočtu indexu je užito 11 strukturních proměnných, viz tab. 1. V následujícím kroku je každá z proměnných reprezentujících danou charakteristiku normalizována - přepočtena tak, aby se její hodnota (skóre) pohybovala v rozsahu 0-1.

K tomu je zapotřebí nejprve stanovit maximální (prahovou) hodnotu proměnné, se kterou budeme dále pracovat. Ta může mít původ buď ve vlastním datovém souboru, nebo v cizím použitém či referenčním souboru, anebo být převzata z literatury jako ověřená, dostatečná, optimální apod. hodnota. Takto určené hodnotě je arbitrárně přiřazena hodnota 1 a ostatní (tedy vždy nižší) hodnoty jsou pak trojčlenkou přepočítány.

Čtěte také: O biodiverzitě štěrkopískovny Hulín

Výše popsaný postup jsme nejprve aplikovali na dataset pocházející ze 120 výzkumných ploch rozmístěných v šesti regionech ČR, kde byla struktura lesa popsána shodnými či obdobnými postupy, jaké jsou užívány při sběru dat v rámci inventarizace lesa. Většina z ploch byla umístěna v různých strukturně kontrastních variantách hospodářského lesa, menší část (18 ploch) pak v lesních MCHÚ. Dále zde proběhlo multitaxonové sledování zacílené na 5 modelových skupin bioty. Vztahy vypočteného indexu k druhové pestrosti modelových taxonomických skupin ilustrují grafy na obrázcích 5 až 7.

Situaci strukturního indexu lesních chráněných území ilustruje graf na obr. 8. Z něj je patrné, že lesy ve velkoplošně chráněných územích na tom strukturně nejsou poněkud překvapivě o mnoho lépe než hospodářské lesy nepožívající žádnou ochranu. V případě CHKO hodnota indexu dobře respektuje zonaci, v případě národních parků nikoliv, a navíc je zde hodnota indexu relativně nízká.

Integrální indexy kumulující různorodé charakteristiky struktury lesního porostu představují relativně jednoduchý nástroj pro orientační posouzení kvality lesního prostředí, nahlížené pohledem různých taxonomických skupin. Jejich užití se zdá vhodné zejména pro velkoplošná porovnání, případně sledování vývoje strukturních charakteristik v čase. Zvlášť výhodné jsou v kombinaci s využitím hromadně produkovaných dat, která jsou primárně soustřeďována k jiným účelům (inventarizace lesa).

tags: #biodiverzita #druhy #graf #vyskyt

Oblíbené příspěvky:

• Řešení problémů s filtrací Hayward
• Obnovitelné zdroje a udržitelná budoucnost
• Co je Emisní Doba Platnosti?
• Podmínky vyhlášení stavu ohrožení
• Moravský Krumlov: Odpadové hospodářství