Vliv disturbancí a struktury porostu na avifaunu lesních ekosystémů ve střední Evropě.

Ing. Dominik Kebrle

Doctoral thesis

Influence of disturbances and forest stand structure on avifauna of forest ecosystems in Central Europe.

Abstract:

Velká část původních lesních porostů byla v Evropě přeměněna na stejnověké kultury hospodářsky atraktivních dřevin, především s dominancí smrku ztepilého. Tyto porosty jsou v současné době poškozovány přirozenými disturbancemi, jejichž frekvence a intenzita se stále zvyšuje vlivem změny klimatu. Struktura a druhové složení dřevin těchto lesů je nevyhovující pro řadu organismů. Přesto nebylo věnováno příliš pozornosti významným strukturním faktorům, které mohou podpořit biodiverzitu v těchto porostech a rovněž jsou mezery v poznání přínosu disturbancí o různých velikostech a intenzitách. Cílem této disertační práce je doplnit tyto současné mezery v poznání pomocí čtyř studií. Pro účely této disertační práce bylo prozkoumáno celkem 120 km2 hospodářských porostů v různých oblastech České republiky. Efekt přirozených disturbancí horských smrkových porostů o různé velikosti a intenzitě byl sledován v bezzásahových oblastech NP Šumava. Jako modelové skupiny bylo užito ptáků, s ohledem na jejich dobré poznání, rychlou reakci na změny prostředí a široké rozšíření. V první studii byl zjištěn význam velkých starých listnatých stromů nad 70 cm výčetní tloušťky v hospodářských lesích s převažujícím podílem smrku ztepilého. Tyto stromy se ukázaly být významné pro ptačí společenstvo a rovněž pro biotopově specializované druhy ptáků. Naše výsledky naznačují, že 5 stromů nad 70 cm výčetní tloušťky na hektar dokáže výrazně podpořit diverzitu ptáků v těchto porostech. Nicméně ani tento počet stále nedokáže nahradit ekologickou funkci lesních rezervací, ve kterých se výlučně nacházely některé druhy uvedené v červených seznamech. V navazující druhé studii byly identifikovány jako klíčové faktory v převážně jehličnatých hospodářských lesích podíl výčetní plochy jehličnanů a věk porostu. Oba faktory silně ovlivňují složení ptačích společenstev, zvláště pak obrat druhů (species turnover), kdy jsou původní druhy nahrazeny druhy novými. Druhová bohatost ptáků klesá s nárůstem podílu jehličnanů, především druhy vázané na staré lesní porosty, druhy vzácné a druhy listnatých porostů. Pro zamezení limitace diverzity ptáků v těchto porostech je zapotřebí podíl výčetní plochy smrku méně než cca 60 %. Vzácné druhy a druhy starých porostů jsou naopak pozitivně spjaty s porosty staršími než 125 let. Ve třetí studii se ukázaly jako nejdůležitější strukturní charakteristiky disturbovaných porostů strukturní komplexita (tedy složitost struktury porostu, podrobněji vysvětleno dále v textu), hustota živých stromů a pokryvnost podrostu. Maloplošné disturbance zvyšují strukturní komplexitu lesů a mají na ptačí společenstva převážně pozitivní vliv. Jak maloplošné, tak i velkoplošné disturbance podporují druhy ptáků hnízdící na zemi nebo v keřovém patře a biotopové generalisty. Velkoplošné disturbance naopak negativně ovlivňují druhy hnízdící v korunovém patře a biotopově specializované druhy. Disturbance o vysoké intenzitě přeměňují porosty na strukturně uniformní rozvolněné biotopy, které jsou nevhodné pro druhy porostů s uzavřeným korunovým zápojem. Nicméně velkoplošné disturbance o nižší intenzitě, kde zůstávají přítomny zbytky živých porostů, mohou poskytnout útočiště i pro běžné druhy ptáků obývající interiéry lesních porostů. V navazující čtvrté studii byla zjištění o odlišném efektu různě velkých a intenzivních disturbancí rozšířena na úroveň jednotlivých druhů. Výsledky ukázaly významnost velkoplošných disturbancí i pro některé ohrožené druhy, z nichž některé zde měly výlučný výskyt. Tyto druhy profitovaly především z přítomnosti rozsáhl

Abstract:

é otevřené krajiny s přítomností četných okrajů lesů s absencí rušivých vlivů člověka. Studie obsažené v této disertační práci přinesly řadu zjištění, ze kterých vyplývají doporučení pro lesní hospodaření, které mohou pomoci podpořit biodiverzitu v intenzivně obhospodařovaných jehličnatých lesích střední Evropy. Rovněž přinesly rozšiřující informace o významu různě velkých a intenzivních disturbancí, ze kterých vyplývá důležitost obou typů disturbancí.

Abstract:

Many of native forests in Europe have been converted to even-aged cultures of economically attractive tree species, mainly dominated by Norway spruce. These stands are currently being damaged by natural disturbances, which are increasing in frequency and intensity due to climate change. The structure and tree species composition of these forests is unsuitable for a number of organisms. However, little attention has been paid to the important structural factors that can support biodiversity in these stands, and there are also gaps in the understanding of the benefits of disturbances of different sizes and severities. This dissertation aims to fill these current knowledge gaps with four studies. For the purpose of this dissertation, a total of 120 km2 of production forests in different regions of the Czech Republic were surveyed. The effect of natural disturbances of mountain spruce stands of different size and severity was monitored in the non-intervention areas of Šumava NP. Birds were used as a model taxa due to their good knowledge about them, rapid response to environmental changes and wide distribution. In the first study, the importance of large old deciduous trees over 70 cm DBH in production forests with a predominance of Norway spruce was determined. These trees proved to be important for the bird community and also for habitat-specialist bird species. Our results suggest that 5 trees above 70 cm DBH per hectare can significantly enhance bird diversity in these stands. However, even this number is still not able to substitute the ecological function of forest reserves that exclusively host some red-listed species. In a follow-up second study, the proportion of conifer basal area and stand age were identified as key factors in predominantly coniferous production forests. Both factors strongly influence the composition of bird communities, particularly species turnover. The species richness of birds decreases as the proportion of coniferous trees increases, especially species associated with old-growth stands, rare species and broadleaved species. In order to avoid limiting bird diversity in these stands, the proportion of spruce basal area above about 60% should not be exceeded. In contrast, rare and old-growth species are positively associated with stands older than 125 years. In the third study, structural complexity, live tree density and understorey cover appeared as the most important structural characteristics of disturbed stands. Small-scale disturbance increases the structural complexity of forests and has a predominantly positive effect on bird communities. Both small-scale and large-scale disturbance support ground-nesting or shrub-nesting bird species and habitat generalists. Large-scale disturbances, on the other hand, negatively affect canopy-nesting and habitat-specialist species. High-severity disturbance transforms stands into structurally uniform, open habitats that are unsuitable for closed-canopy species. However, large-scale, lower-severity disturbances, where remnants of living stands are present, can also provide refuge for common bird species inhabiting forest interiors. In a follow-up fourth study, the findings on the differential effect of differently sized and severe disturbances were extended to the level of individual species. The results showed the importance of large-scale disturbance also for some threatened species, some of which had exclusive occurrence here. These species mainly benefited from the presence of large open landscapes with the presence of numerous forest edges with the absence of human interference. The studies presented in this thesis have produced a number of findings that provide recommendations for forest management that can help to promote biodiversity in intensively managed coniferous forests in central Europe. They have also provided expanding information on the importance of different sizes and severities of disturbances, suggesting the importance of both types o

Abstract:

f disturbance.

Keywords

smrk ztepilý, stromová mikrostanoviště, biotopová specializace, lesní rezervace, hnízdní guildy, bezzásahové oblasti, lesnický management

Keywords

forest management, Norway spruce, Tree-related microhabitats, habitat specialization, forest reserves, nesting guilds, non-interventional areas

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 1. 2024

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Karel Šťastný, CSc.
• Reader: Bohuslav Kloubec, externi, Jiří Reif, externi, David Hořák, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Doctoral programme / field:
Ecology / Ecology