Naslov projekta:
Spremembe gozdne vegetacije zaradi vplivov globalnih in lokalnih okoljskih sprememb v daljšem časovnem obdobju
Long-term changes of forest vegetation caused by global and local environmental change drivers
Financer: Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS)
Šifra projekta: Z4-4543
Vodja projekta: dr. Janez Kermavnar
Oddelek: Oddelek za gozdno ekologijo
Trajanje: 01.10.2022 - 30.09.2024
ZNANSTVENA IZHODIŠČA IN OPREDELITEV PROBLEMA
Podnebne spremembe, spremembe v rabi tal, izguba naravnih habitatov ter njihova degradacija in fragmentacija, invazivno širjenje tujerodnih vrst in prekomerne količine zračnih depozitov znatno prispevajo k pospešenemu izumiranju vrst in upadanju biotske raznovrstnosti. Poglobljeno razumevanje vzorcev in povzročiteljev časovnih sprememb v vrstni sestavi gozdnih rastlinskih združbah pomeni prvi korak k oblikovanju učinkovitih strategij za ohranjanje biotske raznovrstnosti gozdov. V okviru sledenja sprememb gozdne vegetacije je še posebej smiselna osredotočenost na pritalno vegetacijo. Ta vegetacijska plast predstavlja večinski delež pestrosti vaskularnih rastlin v zmernih gozdovih ter zajema širok spekter ekoloških in funkcionalnih rastlinskih skupin, kar omogoča zanesljivejšo predstavo o tem, kako se gozdne združbe odzivajo na spremembe okoljskih dejavnikov.
Zaradi vpliva podnebnih sprememb se vegetacija spreminja v smeri večje zastopanosti rastlinskih vrst, ki so bolje prilagojene na toplejše in sušnejše podnebne razmere. Govorimo o t.i. termofilizaciji gozdne vegetacije zaradi segrevanja podnebja. Dodatni odziv vegetacije na toplejše podnebje se kaže v premikih rastlinskih vrst proti višjim zemljepisnim širinam in/ali nadmorskim višinam. Pogostejše naravne in antropogene motnje večjih razsežnosti vse bolj vplivajo na gospodarjenje z gozdovi, kar se kaže v zmanjšanju obsega rednih sečenj na račun povečanja deleža sanitarnega poseka. Spremembe ekoloških razmer (npr. svetloba, mikroklima, tla) v sestojnih vrzelih in na posekah spodbuja pojavljanje vrst zgodnjih sukcesijskih faz in negozdnih ruderalnih rastlinskih vrst (značilne za površine pod vplivom različnih motenj). Takšne spremembe lahko imenujemo tudi ruderalizacija gozdne vegetacije. V primerjavi z gospodarskimi gozdovi pa razvojna dinamika sestojev in vegetacije v gozdnih rezervatih odraža pretežno naravne procese, vključno z motnjami.
Povečano nalaganja dušikovih spojin iz zraka vodi do evtrofikacije rastišč, zakisovanja tal, spiranja in neravnovesja hranil v tleh. Trenutne koncentracije dušika v veliki meri še vedno močno presegajo splošno sprejete kritične obremenitve. Spremembe v gozdni vegetaciji na ta proces se odražajo kot povečana zastopanost vrst, ki imajo večje potrebe po hranilih, in hkratno zmanjšanje obilja oligotrofnih vrst (uspevajo pri nizki preskrbljenosti s hranili). Postopno prevlado močno tekmovalnih nitrofilnih rastlinskih vrst z učinkovitejšim načinom prisvajanja in izrabe virov imenujemo evtrofikacija gozdne vegetacije. Vsi ti procesi lahko vodijo k biotski homogenizaciji, ki je posledica postopnega povečevanja podobnosti v vrstni sestavi med različnimi združbami (zmanjševanje beta pestrost). Izsledki prejšnjih raziskav nakazujejo, da sta upad števila vrst in homogenizacija gozdne vegetacije posledica nenaključnih sprememb vrstne sestave, ki pogosto izvirajo iz človekovih dejavnosti, kot so invazivno širjenje tujerodni vrst, motnje habitatov ali spremembe rabe tal.
Globalne, regionalne in lokalne okoljske spremembe, ki sprožajo procese termofilizacije, ruderalizacije, evtrofikacije in homogenizacije vegetacije, lahko resno ogrozijo trajnost gozdnih rastlinskih združb. Vplivi teh sprememb in procesov na gozdno vegetacijo so v Sloveniji še precej neznani in pomanjkljivo raziskani. Opredelitev odzivov vegetacije na spremembe določenih okoljskih dejavnikov zahteva širok nabor različnih gozdnih rastišč ter uporabo ustreznih podatkov v daljših časovnih obdobjih.
Slika 1: Sušenje doba v nižinskih hrastovih gozdovih (Foto: Lado Kutnar).
CILJI RAZISKAVE
Podoktorski temeljni raziskovalni projekt je namenjen analizi smeri/trenda in velikosti/intenzitete sprememb gozdne vegetacije v slovenskih in evropskih gozdovih v zadnjih desetletjih. Preverili bomo, ali se vplivi spremenjenih globalnih in lokalnih dejavnikov odražajo v dinamiki gozdne vegetacije. Cilji projekta so opredeliti:
prispevek podnebnih sprememb k procesu termofilizacije gozdne vegetacije;
prispevek motenj v gozdovih k procesu ruderalizacije vegetacije;
prispevek zračnih depozitov dušikovih spojin k procesu evtrofikacije vegetacije;
prispevek podnebnih sprememb, motenj v gozdovih, depozitov dušika, širjenja invazivnih tujerodnih vrst in objedanja rastlinojede divjadi k potencialnemu procesu biotske homogenizacije v vrstni sestavi gozdnih združb.
VSEBINA IN PROGRAM DELA
V projektu bomo raziskovali vegetacijske in okoljske spremembe na več gozdnih območjih po Sloveniji, od nižinskih hrastovih gozdov, preko bukovih in mešanih gozdov do alpskih smrekovih gozdov. Za odkrivanje in ustrezno ovrednotenje vplivov okoljskih sprememb na gozdno vegetacijo je treba obravnavati več območij z različnim ekološkim ozadjem in rastiščnimi razmerami. V ta namen bomo v raziskavi izbrali reprezentativni nabor raziskovalnih ploskev, na katerih bodo raziskave vegetacije ustrezno dopolnjene s terenskimi meritvami različnih ekoloških parametrov.
Študijski objekti projekta obsegajo:
- trajne raziskovalne ploskve, vzpostavljene v začetku 90. let 20. stoletja, v hrastovih gozdovih doba (Quercus robur) in gradna (Quercus petraea);
- vegetacijske ploskve v bukovih (Fagus sylvatica) pragozdnih rezervatih in hrastovem pragozdnem rezervatu, ki so bile vzpostavljene že pred 40 leti;
- raziskovalne ploskve v sestojnih vrzelih in na presvetlitvenih površinah v dinarskih jelovo-bukovih gozdovih (Omphalodo-Fagetum), namenjene sledenju naravne vegetacijske sukcesije po poseku drevja;
- trajne raziskovalne ploskve za intenzivno spremljanje stanja različnih gozdnih ekosistemov v Sloveniji, ki so del evropske mreže ICP-Forests;
- podatkovno bazo mednarodnega programa spremljanja stanja gozdov v Evropi ICP-Forests, z namenom preverjanja in primerjave učinkov okoljskih sprememb na pritalno gozdno vegetacijo v evropskem merilu.
Slika 2: Raziskovalna ploskev za intenzivno spremljanje stanja gozdov v Sloveniji v bukovem gozdu (Foto: Lado Kutnar).
Slika 3: Pragozdni rezervat Krokar (Foto: Lado Kutnar).
Slika 4: Pestra sestava vegetacije na gozdni poseki v dinarskem jelovo-bukovem gozdu (Foto: Lado Kutnar).
FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA
Raziskovalni projekt je organiziran v več delovnih sklopih (DS), katerih predvidena izvedba je načrtovana v skladu s Sliko 5.
DS 1: Upravljanje projekta in komunikacija.
DS 2: Realizacija naloge 1 – Izvedba ponovitvenih vegetacijskih popisov in vzorčenje gozdnih tal na trajnih raziskovalnih ploskvah v hrastovih gozdovih (Quercus robur in Q. petraea).
DS 3: Realizacija naloge 2 – Izvedba ponovitvenih vegetacijskih popisov na poltrajnih raziskovalnih ploskvah v izbranih gozdnih rezervatih (gorski bukovi in nižinski hrastovi gozdovi).
DS 4: Realizacija naloge 3 – Izvedba ponovitvenih vegetacijskih popisov in meritve gozdne mikroklime ter eko-fizioloških parametrov na trajnih raziskovalnih ploskvah v dinarskih jelovo-bukovih Slovenije.
DS 5: Analiza pridobljenih podatkov iz nalog 1-3 in podatkov na ploskvah Intenzivnega monitoringa gozdnih ekosistemov v Sloveniji (naloga 4). Uporaba različnih aspektov (taksonomski, funkcionalni in filogenetski nivo) ter povezava gozdne vegetacije z ekološkimi dejavniki.
DS 6: Realizacija naloge 5 – Pridobitev in analiza vegetacijskih podatkov iz baze ICP-Forests, vseevropskega programa za spremljanje stanja gozdov.
DS 7: Sinteza ključnih ugotovitev in napovedi (modeliranje) razvoja gozdne vegetacije v prihodnje.
DS 8: Diseminacija podatkov in rezultatov, objava ugotovitev v strokovnih prispevkih in znanstvenih člankih.
Slika 5: Načrt izvedbe projektnih aktivnosti po delovnih sklopih (DS).
IZVIRNOST IN RELEVANTNOST PRIČAKOVANIH REZULTATOV
Izboljšano razumevanje povezav med različnimi okoljskimi spremembami in odzivi vegetacije bo prispevalo k razvoju učinkovitejših strategij za ohranjanje gozdnih združb in prilagojeno gospodarjenje z gozdovi v okviru podnebnih sprememb in spremljajočih motenj. Rezultati bodo pokazali, katere združbe so bolj dovzetne za proučevane procese in katere izkazujejo višjo stopnjo stabilnosti oz. odpornosti. Takšno razlikovanje je ključno za določitev ustreznih prioritet in ukrepov z vidika usmerjanja razvoja gozdov. Pomemben doprinos ima tudi obravnava tako gospodarskih gozdov kot tudi negospodarjenih pragozdnih rezervatov.
Gozdna rastišča so osnova za gospodarjenje z gozdovi in gozdnogojitveno načrtovanje. Gozdne rastlinske združbe so osnova za opredelitev gozdnih rastišč. Posledično poznavanje dolgoročne dinamike gozdne vegetacije pomembno prispeva k izboljšanju gozdnogospodarskih načrtov ter k ohranjanju naravnih združb in habitatnih tipov v ugodnem ohranitvenem stanju, predvsem naravovarstveno pomembnih gozdnih habitatov tipov in drugih ekološko pomembnih območij (Natura 2000). Ena od glavnih prednosti projekta je povezovanje vegetacijskih popisov s podpornimi ekološkimi meritvami oz. pojasnjevalnih spremenljivk, kar bo omogočilo celovitejše razumevanje pretekle in sedanje vegetacijske dinamike gozdov v Sloveniji ter tudi na evropski ravni.
Rezultati projekta bodo utrdili pomen aplikativne vegetacijske znanosti, ki je podpora trajnostnemu gospodarjenju z gozdovi ter spodbujali uporabo večplastnih pristopov z uporabo podatkov o vrstni sestavi združb, funkcionalnih znakih rastlin, rastlinskih ekoloških skupinah in evolucijskih informacijah vrst. Hkrati bodo projektne aktivnosti okrepile sodelovanje z vegetacijskimi znanstveniki in raziskovalci iz drugih evropskih držav.
BIBLIOGRAFSKE REFERENCE
Kermavnar J., Kutnar L., Marinšek A. 2023. More losses than gains? Distribution models predict species-specific shifts in climatic suitability for European beech forest herbs under climate change. Frontiers in Forests and Global Change 6, 1236842. https://doi.org/10.3389/ffgc.2023.1236842
Kermavnar J., Levanič T., Kutnar L. 2023. Stable isotope composition in tree rings of Fagus sylvatica L. saplings reflects environmental variation induced by silviculture and microsite factors. Forest Ecology and Management 537, 120949. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.120949
Kermavnar J., Kutnar L., Marinšek 2023. Analiza potencialnih vplivov podnebnih sprememb na razširjenost gozdnih rastlinskih vrst v Evropi z bioklimatskimi modeli. Znanstveno srečanje Gozd in les, 22. maj 2023. https://dirros.openscience.si/IzpisGradiva.php?id=16558
Kermavnar J. Kutnar L. 2023. Resurvey of vegetation plots in oak forests (Slovenia) reveals increasing spread of neophytes. 5th Croatian Symposium on Invasive Species, Zagreb, Croatia, 27-28. november 2023. http://www.ekolosko-drustvo.hr/5CSIS-Book-of-Abstracts-final-web.pdf
Kermavnar J., Kutnar L. 2024. Mixed Signals of Environmental Change and a Trend Towards Ecological Homogenization in Ground Vegetation Across Different Forest Types. Folia Geobotanica. https://doi.org/10.1007/s12224-024-09445-w
Kermavnar J., Kutnar L. 2024. Habitat degradation facilitates the invasion of neophytes: A resurvey study based on permanent vegetation plots in oak forests in Slovenia (Europe). Plants 13(7), 962. https://doi.org/10.3390/plants13070962
Kermavnar J., Kutnar L. Three decades of understory vegetation change in Quercus-dominated forests as a result of increasing canopy mortality and global change symptoms (članek v recenziji pri reviji Journal of Vegetation Science)
Kermavnar J., Kutnar L., Marinšek A., Babij V. 2022. Funkcionalna ekologija rastlin: preverjanje izbranih konceptov na primeru rastlinskih vrst gozdnih rastiščnih tipov v Sloveniji. Acta Silvae et Ligni 129, 7-26. https://dirros.openscience.si/IzpisGradiva.php?id=15985
Kermavnar J., Kutnar L., Marinšek A., Babij V. 2023. Are ecological niche optimum and width of forest plant species related to their functional traits? Flora 301, 152247. https://doi.org/10.1016/j.flora.2023.152247
Kermavnar J., Kutnar L., Pintar A.M. 2023. Ecological factors affecting the recent Picea abies decline in Slovenia: the importance of bedrock type and forest naturalness. iForest - Biogeosciences and Forestry 16, 105-115. https://doi.org/10.3832/ifor4168-016
Kutnar L., Kermavnar J., Sabovljević M.S. 2023. Bryophyte diversity, composition and functional traits in relation to bedrock and tree species composition in close-to-nature managed forests. European Journal of Forest Research 142, 865-882. https://doi.org/10.1007/s10342-023-01560-1
Kutnar L., Kermavnar J., Sabovljević M.S. 2023. Congruence between vascular plants and bryophytes in response to ecological conditions in sustainably managed temperate forests (taxonomic- and trait-based levels). Plant Ecology 224, 1001-1014. https://doi.org/10.1007/s11258-023-01357-7
Kontakt
Dr. Janez Kermavnar
Gozdarski inštitut Slovenije, Oddelek za gozdno ekologijo
Večna pot 2, 1000 Ljubljana, Slovenija
Tel.: +386 31 779 380
E-pošta: janez.kermavnar@gozdis.si