Traditional management and its impact on the vegetation of open lowland woodlands

Mgr. Ondřej Vild, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Nížinné oblasti střední Evropy byly již od neolitu hustě osídlené. Různé způsoby managementu, jako například pařezení, pastva zvířat nebo hrabání lesní opadanky silně ovlivnily podobu lesních ekosystémů, včetně rostlinných společenstev podrostu. Tradiční formy hospodaření v průběhu 19. a 20. století postupně zanikly, a to v důsledku rozšíření pěstování vysokého lesa. Právě tato změna zřejmě do značné míry způsobila nedávný pokles biodiverzity, jehož součástí byl i úbytek oligotrofních rostlinných druhů náročných na světlo. Uvažuje se o tom, že návrat tradičních forem hospodaření by mohl být jedním ze způsobů, jak pokles biodiverzity zpomalit. Existuje však nebezpečí, že nedávné změny prostředí, jako například nárůst atmosférické depozice dusíku nebo globální změna klimatu, mohou způsobit problémy při obnově tradičních kulturních ekosystémů. Následkem může být například rozšíření ruderálních a invazních druhů. Abychom mohli říct, jestli jsou tradiční formy hospodaření vhodným nástrojem v ochraně přírody, je nejprve nutné pochopit reakci ekosystému. Získané poznatky mohou také přispět k pochopení role člověka a jeho vlivu na lesní ekosystémy v průběhu holocénu, a mohou objasnit vliv historického managementu na současnou podobu lesních ekosystémů. S cílem odpovědět na tyto otázky byl založeny experimenty s pařezením s výstavky, pastvou domácích zvířat a hrabáním opadanky. Výzkum probíhal v nížinné oblasti jihovýchodní části České republiky, převážně v lesích s dominancí dubu. Na trvalých plochách se zde zapisováno druhové složení vegetace podrostu. Kromě toho byl vliv pastvy divokých kopytníků zkoumán pomocí srovnání historických záznamů vegetace z 60. letech 20. století s dnešní vegetací na stejných plochách. Tyto studiejsou především zaměřeny na vliv managementu na druhy cenné z hlediska ochrany přírody, a to převážně světlomilné oligotrofních druhy. Kromě toho se sledovalo potenciální rozšíření ruderálních a invazních druhů. Pastva divokých kopytníků a obnova pařezení s výstavky vedly k signifikantní změně druhového složení rostlin, zatímco pastva domácích zvířat a hrabání opadanky neměly vliv. Druhovou bohatost ovlivnily pozitivně všechny managementy, kromě pastvy domácích zvířat. Následkem však přibily převážně ruderální rostliny. Vliv na ostatní druhy, včetně druhů cenných z hlediska ochrany, byl zanedbatelný. Tyto druhy podpořil pouze experiment zaměřený na obnovu pařezení s výstavky. Mezi hlavní vlastnosti, které přispěly k úspěchu ruderálních druhů, patřila především schopnost rychlé kolonizace narušených míst a efektivní využití zdrojů jako světlo a živiny. Absence odpovědi ostatních druhů byla pravděpodobně způsobena jednak tím, že experimenty trvaly příliš krátkou dobu, dále proto, že se druhy díky dlouhodobé historii vlivu člověka v této oblasti mohly na management do jisté míry přizpůsobit. K pochopení vlivu managementu na odolnnější složky ekosystému, jako například půdní chemismus, bude potřeba dlouhodobých experimentů.

Abstract:

Lowland areas in central Europe have been densely inhabited since the Neolithic. Various management practices, such as coppicing, animal grazing and collecting of tree leaf litter, have profoundly shaped forest ecosystems, including understorey plant communities. Traditional non-timber practices were gradually replaced due to the expansion of high forests in the course of the 19th and 20th centuries. To a large extent, the recent decline of biodiversity, including light demanding oligotrophic plant species, was attributed to this change. To counter such effects, traditional management practices have been proposed to be reintroduced in present-day forests. However, there is a concern that recent rapid changes in other environmental factors, for instance atmospheric eutrophication or global climate change, can hinder the restoration of traditional cultural ecosystems. The potential adverse effects include for example the spread of ruderal and alien species. It is necessary to address ecosystem responses to assess the suitability of the reintroduction of traditional management forms into conservation practice. Besides, such findings can contribute to the understanding of human impact in forest ecosystems during the Holocene, and its legacy in the present-day forests. These issues are addressed using the experimental reintroduction of coppice-with-standards, grazing of domestic animals and litter raking. Experiments were established in oak-dominated forests in a lowland region in the south-eastern Czech Republic. Understorey plant species composition was recorded in permanent plots. Additionally, the impact of grazing by wild ungulates was investigated by resurvey of historical semi-permanent plots from the 1960’s. Particular attention was given to the response of plant species valuable from the conservation perspective, i.e. primarily light demanding oligotrophic species. Besides, the potential expansion of ruderal and invasive species was assessed. Ungulate grazing and coppice-with-standards management led to significant change in species composition, whereas grazing of domestic animals and litter raking did not. The effect on species richness was positive across all management types, except for grazing of domestic animals. However, mostly ruderal species increased, while other species, and species valuable from the conservation point of view, were not affected. The exception was the positive effect of the coppice-with-standards experiment. Quick colonization of disturbed habitats and effective utilization of resources, such as light and nutrients, were probably among the main attributes of ruderal plants contributing to their success. The lack of response of other species can be attributed to the short duration of the experiments, or the adaptation to management due to the long history of human impact in this area. Long-term experiments will be needed to assess the impact of management on more resistant components of forest ecosystems, such as soil chemistry.

Keywords

Tradiční management, Historický management, Listnaté lesy, Střední Evropa, Lesní pastva, Hrabání opadanky, Střední les, Pařezení, Cévnaté rostliny, Druhová diverzita, Terénní experiment, Ekologická obnova, Ochrana přírody, Trvalé plochy, Změna vegetace, Ruderalizace, Traditional management, Historical management, Deciduous forest, Central Europe, Wood pasture, Litter raking, Coppice-with-standards, Coppicing, Vascular plants, Species diversity, Field experiment, Ecological restoration, Nature conservation, Permanent plots, Vegetation change, Ruderalization

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 29. 9. 2016
• Supervisor: Mgr. MgA. Radim Hédl, Ph.D.
• Reader: prof. Dr. Jörg Ewald, prof. RNDr. František Krahulec, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Botany