Struktura lesních porostů v různé fázi vývoje ve vztahu k biodiverzitě

Ing. Václav Zumr

Doctoral thesis

Structure of forest stands in different stages of development in relation to biodiversity

Abstract:

Biologická rozmanitost je klíčovou složkou pro fungování celých ekosystémů. Především bezobratlých živočichů za poslední léta v krajině výrazně ubývá. Práce se tematicky zabývá studiem biodiverzity řádu brouků (Coleoptera) v Národní přírodní rezervaci Voděradské bučiny. Disertační práce je předložena formou komentovaného souboru publikovaných článků a je složena z 5 publikovaných vědeckých článků a 1 rukopisu v recenzním řízení. Sběr entomologických dat probíhal pomocí letových nárazových pastí na trvalých zkusných plochách 100 × 100 m (1 ha) (TZP). Cílem práce bylo popsat odezvu diverzity a početnosti brouků na přirozený (samovolný) vývoj porostů ponechaných bez hospodářských zásahů. Byla identifikována stádia optima, rozpadu a dorůstání v rámci malého ontogenetického vývojového cyklu lesních porostů. Každé stádium bylo reprezentované dvěma TZP. Výsledky ukázaly nejvyšší druhovou bohatost a rozmanitost ve stádiu rozpadu. Je to dáno především množstvím mrtvého dřeva a silného prolomení zápoje. Dále byly analyzovány možnosti integrace mrtvého dřeva do hospodářských porostů, přitom bylo nutné věnovat se důležitým environmentálním proměnným v rámci lesních porostů, včetně posouzení ekonomických souvislostí aktivního managementu podporujícího biodiverzitu. Přímo na tuto problematiku byl vypracován „review“ článek, který též obsahuje ekonomické kalkulace při obohacování mrtvým dřevem základních dřevin v čase. Odhady hodnoty ponechaného dřeva k rozkladu mohou být až 1125–1750 Kč/ha/rok u smrku a buku a asi 750 Kč/ha/rok u dubu. Cílem disertační práce bylo také vyhodnotit bohatost saproxylických brouků ve vztahu k parametrům ležícího a stojícího mrtvého dřeva, což se následně promítlo do návrhů integrovaného managementu bukových hospodářských porostů pro podporu biodiverzity. Ochranářská hodnota a biomasa saproxylických brouků a také počet indikátorových ohrožených druhů byly nejvyšší na stojícím mrtvém dřevě (torzech). Torza, a zejména torza s tloušťkou vyšší než 35 cm, jsou stěžejní habitat pro skupinu ohrožených druhů brouků. Taktéž bylo vyhodnoceno, jak se mění komunity modelové skupiny brouků mezi autochtonními bukovými porosty a alochtonními smrkovými porosty. Modelová skupina byla čeleď kovaříkovití (Elateridae). Změna dřevinné skladby do značné míry změnila i komunity kovaříků. Kovaříci silně reagují zejména na raná stádia vývoje lesa, a to jak ve stádiu rozpadu v rámci přirozeného vývoje, tak i v růstové fázi holin a kultur v rámci hospodářského cyklu. Po homogenizaci struktury lesa, ke které dochází jak v rámci vývoje přirozeného lesa (stádium optima), tak i u starších růstových fází hospodářského lesa, jsou komunity kovaříků taktéž silně redukovány a homogenizovány. Brouci tak silně reagují na změny lesního prostředí, ať už se jedná o přirozené nebo hospodářské lesy. Do integrovaného pěstebního managementu by se mělo pro posílení biodiverzity implementovat a preferovat stojící mrtvé dřevo. Jedním z důvodů je i to, že stojící mrtvé dřevo má výrazně delší perzistenci v lesních porostech, což znamená i snížení nákladů na opětovné obohacení porostů mrtvým dřevem. Při pádu torz na lesní půdu bude dále mrtvé dřevo plnit svoji úlohu a bude útočištěm jiných komunit brouků. Pozitivním efektem a synergickým efektem pro podporu biologické rozmanitosti svázanou s mrtvým dřevem může být cyklické střídání porostních nik (struktury, zápoje) v rámci pěstebně-těžebních operací v hospodářských porostech.

Abstract:

Biodiversity is a key component for the functioning of entire ecosystems. Invertebrates, in particular, have been declining sharply in the landscape in recent years. The thesis focused on studying the biodiversity of beetles (Coleoptera) in the National Nature Reserve Voděradské bučiny. The dissertation is presented as an annotated collection of published articles comprising five published scientific articles and one manuscript under review. Entomological data collection was carried out using window traps placed in permanent 100 × 100 m (1 ha) research plots (PRP). The aim of the study was to describe the response of beetle diversity and abundance to the natural development of stands left to develop spontaneously. Stages of optimum, declining and growing up within the small ontogenetic development cycle of beech forest stands were identified. Each stage was represented by two PRP. Results showed the highest species richness and diversity in the declining stage. This is mainly due to the amount of dead wood and strong canopy openness. Furthermore, the possibilities of integrating deadwood into management stands were analyzed, while important environmental variables within the forest stands had to be addressed, including an assessment of the economic context of active management to promote biodiversity. A "review" paper was prepared specifically on this topic, including economic calculations for deadwood enrichment of common tree species over time. Estimates of the value of wood left to decompose can range from 1125-1750 CZK/ha/year for spruce and beech, and about 750 CZK/ha/year for oak. The aim of the dissertation was also to evaluate saproxylic beetle richness in relation to the parameters of lying and standing deadwood, which was subsequently reflected in proposals for integrated management of beech stands to promote biodiversity. The conservation value and biomass of saproxylic beetles, as well as the number of indicator endangered species, were highest on standing deadwood (snags). Snags, and especially thickness of more than 35 cm, are a key habitat for a group of endangered beetle species. The change in communities of the model beetle group between autochthonous beech stands and allochthonous spruce stands was also assessed. The model group was the family Elateridae (click beetles). The change in tree species composition has largely changed the communities of the click beetles. In particular, click beetles respond strongly to the early stages of forest development, both in the declining stage of natural development and in the growing phase of clearings within the forest management cycle. After the homogenization of forest structure, which occurs both within the natural forest development (optimum stage) and in the later growth stages of the managed forest, communities of click beetles are also strongly reduced and homogenized. The beetles thus respond strongly to changes in the forest environment, whether it is natural or commercial forest. Standing deadwood should be implemented and preferred in integrated forest management to enhance biodiversity. One of the reasons for this is that standing deadwood has a significantly longer persistence in forest stands, resulting in a reduction in the cost of deadwood re-enrichment. As snags fall on the forest floor, the deadwood continues to fulfill its role, providing habitat for various beetle communities. A positive and synergistic effect in promoting biodiversity associated with deadwood can result from the cyclical rotation of stand niches (structure, canopy) in the context of silviculture and harvesting operations in managed stands.

Keywords

Coleoptera, Struktura lesních porostů, Mrtvé dřevo, Integrované hospodaření, Saproxylický hmyz

Keywords

Structure of forest stands, Saproxylic insects, Coleoptera, Integrated management, Deadwood

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 2. 2024

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jiří Remeš, Ph.D.
• Reader: Peter Jaloviar, externi, Tomáš Vrška, externi, Lukáš Čížek, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Doctoral programme / field:
Forestry Engineering / Silviculture