Ephl materialy na egzamin

Ekologia-Zajmuje się strukturą i funkcjonowaniem ekosystemów (układów ekologicznych w przyrodzie)

*struktura układu ekologicznego -zarówno skład gatunkowy, liczebność, biomasę i sposób rozmieszczenia organizmów, jak też warunki klimatyczne i glebowe

*funkcjonowanie układu ekologicznego - intensywność produkcji materii organicznej oraz metabolizm różnych grup organizmów. Najogólniej sprowadza się ono do krążenia materii i przepływu energii.

Środowisko -Jest to ogół czynników ożywionych (biotycznych) i nieożywionych (abiotycznych), mających bezpośrednie znaczenie dla życia i rozwoju organizmu danego gatunku lub jego populacji.

Ekosystem-Układ ekologiczny. Każdy ekosystem składa się z czynników ożywionych (biotycznych) i nieożywionych (abiotycznych), podobnie jak środowisko.

Inaczej można powiedzieć, że ekosystem jest sumą siedliska i biocenozy, w pewnej określonej przestrzeni.

Ekosystem a Środowisko

W przypadku ekosystemu interesuje nas jak pewien fragment przyrody jest zbudowany (złożony) i jak funkcjonuje. Patrzymy na to niejako od zewnątrz. Pojęcie to jest częściej stosowane wsynekologii.

W przypadku środowiska interesuje nas jak czynniki, które tworzą ten sam fragment przyrody, oddziałują na jakiś organizm (populację) – jakie warunki życia im stwarzają. Patrzymy na to niejako od wewnątrz. Pojęcie to jest częściej stosowane w autekologii.

Siedlisko-Można zdefiniować na trzy sposoby:

1 – jest to abiotyczna część środowiska (ekosystemu)

2 – jest to suma czynników klimatycznych i glebowych

3 – jest to wypadkowa położenia

Siedlisko jako wypadkowa położenia:

P -K + G- S

Biocenoza -Jest naturalnym zespołem organizmów żywych danego środowiska (ekosystemu), powiązanych ze sobą przez rozmaite czynniki ekologiczne i tworzących organiczną całość, która dzięki rozmnażaniu i samoregulacji utrzymuje się trwale w przyrodzie w stanie dynamicznej równowagi.

Krajobraz-Jest to zespół różnych ekosystemów. Strefę przejściową między różnymi ekosystemami nazywamy ekotonem.

Biom-Jest to zespół wszystkich ekosystemów tego samego typu na kuli ziemskiej.

Biosfera- Jest pojęciem nadrzędnym dla krajobrazu i biomu. Można powiedzieć, że wszystkie ekosystemy na kuli ziemskiej tworzą razem biosferę. Niekiedy pojęcie biosfery jest tez używane jako nadrzędne względem środowiska, lub siedliska.

Przykładowe teorie:

*teoria ewolucji

*teoria dynamiki biocenoz

-teoria sukcesji (teoria monoklimaksu, teoria poliklimaksu)

Przykładowe prawa:

*prawo czynników ograniczających

-prawo Liebiga

-prawo Shelforda

zasada kompleksowego działania czynników środowiska

zasada kompensowania się czynników środowiska

*prawo samoregulacji w przyrodzie

Prawo Liebiga (1840)

Plon roślin jest ograniczany przez brak w glebie któregokolwiek potrzebnego do rozwoju pierwiastka

– pierwiastki te muszą występować przynajmniej w minimalnych dla danego organizmu ilościach

– o rozwoju organizmu decyduje najsłabsze ogniwo jego potrzeb

Prawo Shelforda (1913)

Istnienie i pomyślne bytowanie organizmu w jakimś środowisku zależy od pełności całego kompleksu czynników

- niewystępowanie lub degeneracja organizmu mogą być wywołane zarówno niedostatkiem, jak i nadmiarem któregokolwiek czynnika środowiskowego

- czynniki zbliżające się do granic tolerancji organizmu nazywamy czynnikami ograniczającymi

Punkty kardynalne: minimum, optimum, maksimum

Przedział tolerancji -zakres dowolnego czynnika, w którym organizm może egzystować (mogą przebiegać wszystkie procesy fizjologiczne)

Eurybionty - szerokie przedziały tolerancji

Stenobionty – wąskie przedziały tolerancji

wody – organizmy eury- stenohydryczne

temperatury – organizmy eury- stenotermiczne

pokarmu – organizmy eury- stenofagiczne

warunków życiowych – organizmy eury- stenotopowe

*Organizmy mogą mieć szeroki zakres tolerancji względem jednego czynnika, a wąski względem innego

*Organizmy o szerokim zakresie tolerancji względem wielu czynników mają najczęściej szeroki zasięg występowania

*Granice tolerancji organizmów mogą podlegać zmienności sezonowej

*W przypadku organizmów danego gatunku obserwujemy zmienność granic tolerancji w zależności od stadium rozwojowego (wieku) oraz geograficznego występowania populacji (rasy, ekotypy)

Zasada kompensowania się czynników środowiska

*Przedział tolerancji względem jakiegoś czynnika jest tym szerszy im bliższe optimum jest natężenie pozostałych czynników

*Przedział tolerancji względem jakiegoś czynnika jest tym węższy im dalsze od optimum jest natężenie pozostałych czynników

przykłady kompensacji

- światło i temperatura …

- dwutlenek węgla i światło …

- opady i gleba …

- światło i gleba …

CZYNNIKI OGRANICZAJĄCE rozwój i występowanie drzew: ŚWIATŁO:

*NADMIERNA INSOLACJA

*Podwyższone Natężenie PROMIENIOWANIA UV

*PRZEKROCZENIE PUNKTU KOMPENSACYJNEGO

CIEPŁO:

*SKRAJNE TEMPERATURY DODATNIE

*SKRAJNE TEMPERATURY UJEMNE

*PRZYMROZKI WODA:

*SUSZA GLEBOWA

*SUSZA FIZJOLOGICZNA

*NADMIAR WODY

*SZKODY OD ŚNIEGU

WIATR, SZKODLIWE IMISJE, POżARY, ZAGROśENIA ZE STRONY GRZYBÓW , ROŚLIN, zwierzat

Mechanizmy homeostatyczne (samoregulacyjne)-zapewniają zdolność powracania do stanu dynamicznej równowagi na wszystkich poziomach przyrody

Kluczowa zdolność organizmów i całej przyrody, zapewniająca istnienie gatunków, biocenoz, ekosystemów – całej biosfery

Przykłady samoregulacji u roślin

Ośrodkami zawiadującymi (modulującymi) w roślinach są stożki wzrostu - wierzchołkowe merystemy korzeni i pędów. Pod wpływem bodźców (wewnętrznych i zewnętrznych) operony komórek merystemowych uruchamiają produkcję hormonów (auksyny, gibereliny), które regulują procesy życiowe w roślinach

Hormony (transportowane wraz z wodą i sokami) zapewniają kontakt między tkankami i organami roślin (np. między korzeniami i aparatem asymilacyjnym)

Z kolei mechanizmy samoregulacji na wyższych poziomach organizacji przyrody bazują bezpośrednio na przeżywalności:

*osobników, populacji, gatunków, biocenoz

Procesy samoregulacyjne przebiegają najszybciej i najbardziej precyzyjnie na poziomie komórki i organizmu

Na wyższych poziomach przebiegają wolniej i mniej dokładnie (Im dalej od genów, tym mniejsza precyzja procesów samoregulacyjnych)

Bez procesów samoregulacji nie ma ŻYCIA, Są one wszechobecne w całej przyrodzie.

Geny strukturalne- geny transkrybowane na mRNA i dalej na sekwencje aminokwasów w cząsteczce białka. ( przy operonie)Ekologiczna adaptacja- samoregulacja na poziomie populacji, gatunku:

• jest związana z procesami ewolucyjnymi - powstawaniem i wewnętrznym różnicowaniem gatunków (specjacja, podgatunki, rasy)

• jest przykładem samoregulacji na poziomie populacji (danego gatunku) i całego gatunku.

Samoregulacja na poziomie populacji polega na:(Właściwa adaptacja to A, ale B z nią współdziała)

coraz lepszym dostrajaniu jej struktury genetycznej w kolejnych pokoleniach poprzez:

eliminację lub nie dopuszczanie do rozrodu osobników gorzej przystosowanych;(filiogeneza)

dostrajaniu ekspresji genów w wyselekcjonowanych osobnikach poprzez:(ontogeneza)

programowanie rozwoju osobników w zarodkach nasiennych

reakcje fizjologiczne i morfologiczne w różnych fazach rozwoju osobnika (adjustacje)

Zmienność osobnicza-Tworzywo ekologicznej adaptacji wynikające z:

- mutacji genowych i chromosomowych,

- corssingover,

- rozszczepienia chromosomów i wymiany nici chromatydowych(w mejozie i mitozie)

- losowości kojarzenia gamet (możliwej dzięki rozmnażaniu generatywnemu i panmiksji).

Głównymi mechanizmami decydującymi o postępie ekologicznej adaptacji są:

naturalna selekcja

• przyczynia się do środowiskowej specjalizacji populacji danego gatunku (a więc jest motorem adaptacji)

przepływ genów.

przyczynia się do wyrównywania pul genowych populacji tworzących dany gatunek

Ekoklin-zmienność jakiejś cechy u osobników danego gatunku - wzdłuż gradientu środowiskowego (rosnącej szerokości geograficznej, wysokości n.p.m., pH gleby …)

Ekoklin może być fenoklinem lub genoklinem:

Fenoklin- może być wynikiem działania gradientu środowiskowego na osobniki o tym samym genotypie (np. rozmnożone wegetatywnie),

- ale najczęściej jest efektem współdziałania genoklinu i gradientu środowiskowego.

*Istnienie genoklinu możemy wykazać eliminując wpływ gradientu środowiskowego

- w doświadczeniu, w którym nasiona zebrane wzdłuż gradientu środowiskowego wysiewamy w tych samych warunkach środowiskowych (szkółka, szklarnia, fitotron).

Zmienność cech wyhodowanego w ten sposób potomstwa różnych populacji, korespondująca z ich gradientem środowiskowym, jest dowodem ekologicznej adaptacji o charakterze klinalnym.

Ekotyp-można zdefiniować, jako fragment klina,różniący się od pozostałych jego fragmentów,na skutek przewagi selekcji nad przepływemgenów.

Jako oddzielne ekotypy można zwłaszcza traktować silnie różniące się, oddalone względem siebie fragmenty klina.

Proweniencja- oznacza pochodzenie nasion.

*Zazwyczaj wskazuje ona na drzewostan o utrwalonych genetycznie, korzystnych cechach Gospodarczych (przyrost grubości i wysokości, łatwość oczyszczania, dobra jakość drewna), ale nie mówi nic o środowiskowym przystosowaniu, w przeciwieństwie do ekotypu.

Migracja naturalna- polodowcowa. Migracja taka w przypadku większości gatunków drzew na naszym terenie trwała od kilku do kilkanastu tysięcy lat.

Sztuczna migracja,-wywołana przez człowieka spowodowała bezładne przemieszczenie ekotypów, często do środowisk, do których nie były one przystosowane.

Sprowadzane z wielkich wyłuszczarni nasiona dały początek wielu drzewostanom (sosny, świerka, dębu, buka) o trudnej do ustalenia proweniencji.

Określa się je mianem drzewostanów obcego lub nieznanego pochodzenia.

Identyfikacja ekotypów drzew:

- Określanie ekotypów na podstawie fenotypowych cech drzewostanów matecznych jest zawodne.

- Konserwatywne jakościowe cechy szyszek i nasionpozwalają raczej odtworzyć historię naturalnej migracji i są bardziej przydatne przy wyodrębnianiu podgatunków niż ekotypów.

- W identyfikacji ekotypów bazuje się przede wszystkim na badaniu adaptacyjnych (genotypowych) cech potomstwa.

Jak można tłumaczyć dobre środowiskowe przystosowanie potomnych populacji świerka w naszych górach, pomimo importu obcych nasion w przeszłości?

1. Najbardziej nieprzystosowane z introdukowanych ekotypów zostały wyeliminowane przez czynniki obcego dla nich środowiska. Na ich miejsce sprowadzano nowe nasiona i sadzonki, aż wreszcie trafiono na lepiej przystosowane ekotypy.

2. Świerk pospolity jest gatunkiem młodym, odznaczającym się wyjątkowym polimorfizmem genetycznym, co stwarza możliwość ostrej kierunkowej selekcji i szybkiej ekologicznej adaptacji.

3. W rozmnażaniu uczestniczą przede wszystkim najlepiej przystosowane z introdukowanych osobników.

4. Przy wolnym zapyleniu zapewniona jest dominacja pyłku z rodzimych drzewostanów.

5. Wszystko to sprzyja przystosowaniu genetycznej struktury introdukowanych populacji do zastanych warunków siedliskowych.

Modele dynamiki fitocenoz w zależności od okresu, źródła i progresjizmian?

Progresja zmian ( sukcesywne, cykliczne, fluktuacyjne-raz większe raz mniejsze)

Źródlo zmian ( egzogenne, endogenne)

Okres zmian (krótkoterminowe, sekularne, czas geologiczny)

Fluktuacja- trwałość fitocenozy i powtarzalność kombinacji gatunkowej zapewnione poprzez krazeniepropagul wewnątrz fitocenozy

Regeneracja- odtworzenie zniszczonych lub zniekszalconychfragmentow fitocenozy przez propagule pochodzące z tej samej fitocenozy

Sukcesja- tworzenie lub odtwarzanie całej fitocenozy przez propagule pochodzące z innej fitocenozy

Regresja- zanik fitocenozy. Zanik produkcji i krążenia propagul.

Sukcesja pierwotna- wystepuje wtedy , gdy organizmy zywe kolonizują obszar dotychczas jałowy

Sukcesja wtórna- przebiega na obszarze mocno zmienionym, ale nie jałowym, już skolonizowanym.

Sukcesja autogeniczna- przebieg zależy od organizmow biorących w niej udział

Sukcesja allogeniczna- wymuszona przez zmiany w srodowisku

Klimaks- końcowe, stabilne stadium rozwoju roslinnosci i gleby, osiagajacegorownowage produkcji, dekompozycji i ilości gatunkow.

Monoklimaks- końcowe stadium jednoznacznie określone przez warunki klimatyczne

Poliklimaks- koncepcja która dopuszcza możliwość formowania się roznych postaci klimaksu (klimatyczny, edaficzny, topograficzny)

Dysklimaks-biocenoza zastepujaca klimaks na skutek zaburzen środowiskowych np. intensywny wypas może przeksztalcic step (klimaks) w pustynie (dysklimaks)

Plagioklimaks- trawale stadium rozwoju roślinności, powstające w wyniku zmiany kierunku lub zatrzymania sukcesji przez człowieka (np. koszenie łak zatrzymuje sukcesje w kierunku lasu)

Mechanizmy ułatwiania, tolerancji i hamowania w sukcesji?

Ułatwienie- modyfikacja środowiska przez wczesnych okupantow ułatwia rekrutacje „późno sukcesyjnych” gatunków

Tolerancja- modyfikacja środowiska przez wczesnych okupantow ma mały albo żaden wpływ na rekrutacje „pozno sukcesyjnych” gatunkow

Hamowanie- modyfikacja środowiska przez wczesnych okupantow ogranicza rekrutacje „poznosukcesyjnych” gatunkow

Ogólna charakterystyka pionierów, postpionierów i driad?

Pionierzy- gatunki drzewiaste we wszystkich fazach rozwoju światłożadne

Postpionierzy- gatunki drzewiaste cienioznosne.

Driady- gatunki drzewiaste cienioznosne. W fazie kiełkowania i siewki wykorzystują swiatlo przefiltrowane

Charakterystyka pionierskich gatunków drzew?

*Pinus, Populus, Salix, Betula, Alnus

*szybki wzrost w młodości, światłolubne

*szeroka tolerancja w zakresie klimatycznym i glebowym

*anemogamia, obfite coroczne owocowanie,

*wczesne zakwitanie i owocowanie

*tendencja do rozmnażania wegetatywnego

T: Ekosystem leśny

Typy rozsiewania nasion:

*autochory- rosliny rozprzestrzeniające nasiona samoczynnie

*anemochory- rozsiewane przez wiatr

*barochory- rozprzestrzeniane pod wpływem silyciezkosci , nasiona przez specjalnych przystosowan

*egzochory- nasiona czepne, przenoszone na powierzchni cialazwierzat

*endozoochory- połykane i przenoszone w układzie pokarmowych zwierzat

*myrmekochory- rozsiewane przez mrowki

Dynamika ekosystemu leśnego (wg Thomasiusa)?

T: Polodowcowa historia lasów

• Dzięki procesom dynamicznym (sukcesyjnym i innym) ukształtowała się szata roślinna (w tym lasy) na całej kuli ziemskiej

• W różnych regionach historia powstawania szaty roślinnej wyglądała nieco inaczej, w zależności od zjawisk geologicznych, geoklimatycznych …

• W naszych szerokościach geograficznych decydujący wpływ na obecny krajobraz wywarły zlodowacenia

• Dokładniej tę historię można zbadać za pomocą metod palinologicznych

Zmiany klimatu a sukcesja

• Od okresu Preborealnego do Atlantyckiego - sukcesja pierwotna, zakończona klimaksem

• Od okresu Atlantyckiego do Subatlantyckiego - regresja allogeniczna (ochłodzenie klimatu)

• Obecne globalne ocieplenie – kolejna sukcesja allogeniczna … ?

• Osiągnięcie klimaksu nie oznacza wiecznej stabilności, bo w dłuższych okresach czasu klimat się zmienia … „wyznaczając” sukcesji nowy cel …

Wykorzystanie map palinologicznych

- renaturalizacja ekosystemów leśnych

- ułatwianie procesów sukcesyjnych

Jaki % energii słonecznej jest przez roślinność leśną: A) absorbowany fizycznie, B) wiązany fotosyntetycznie, C) lokowany w przyroście biomasy?

*A- 24%, B- 1,2 %, C- 0,5 %

Jaki % biomasy wyprodukowanej przez roślinność leśną jest pobierany przez konsumentów?

*sawanna 14-16 %, step-10-12%, tropikalny las deszczowy 6-8%

*lasy liściaste strefy umiar 4-6%, tajga 4 %, tundra 3 %

Struktura troficzna i przepływ energii w ekosystemach lądowych?

Przepływ energii a krążenie materii w ekosystemach lądowych?

Ogólny schemat funkcjonowania ekosystemu leśnego?

Liczebność i masa najważniejszych grup organizmów glebowych? (liczebność/masa (g))

*Bakterie- 1.1012/50g

*grzyby- 1.109/100g

*ślimaki- 5.10/1g

*chrząszcze i ich larwy- 1.102/1,5g

*dżdżownice- 4.10/40g

Podstawowe typu próchnicy leśnej:

*Mull, Moder, Mor

Sprawny i stabilny ekosystem?

Sprawny ekosystem

• niezakłócony, płynny obieg materii i przepływ energii (bez przestojów, zatorów, jałowej kumulacji)

- cała wyprodukowana materia organiczna ulega szybkiemu rozkładowi (mineralizacji)

- wszystkie pierwiastki są dostępne i pobierane przez rośliny

- synteza materii organicznej przebiega intensywnie

- biomasa biocenozy jest zbliŜona do maksymalnej (w danych warunków siedliskowych)

Stabilny ekosystem

• działają mechanizmy samoregulacji …

Przykład:

- rośnie biomasa drzew i zagęszczenie koron

- za mało opadów i promieniowania wnika do dna lasu

- słabną procesy próchnicowania i mineralizacji (gromadzi się nadmiar próchnicy nadkładowej) pogarszają się warunki odżywiania

- mniejsze: produkcja, biomasa, zagęszczenie koron

- wnika więcej opadów i promieniowania

- poprawiają się warunki: próchnicowania, mineralizacji,

- rośnie produkcja biomasy i zagęszczenie koron

Jakie ilości ścioły (rząd wielkości) opadają rocznie na powierzchni 1 ha w naszych lasach?

*Masa liści opadłych w ciągu całego roku u gatunków liściastych zamyka się w przedziale od 1,6 T/ha (grab) do 5,2 T/ha (dąb czerwony). U gatunków iglastych wielkość ta wynosi od 0,3 T/ha (jodła) do 3,2 T/ha (sosna).

T: Las w krajobrazie

1.Do czego dąży sukcesja ekologiczna na lądzie?

*Sukcesja ekologiczna na lądzie kończy się zazwyczaj klimaksem w postaci formacji leśnej

2.Porównaj powierzchnię lasów na kuli ziemskiej i uch udział w biomasie biosfery?

*Lasy są najpotężniejszymi fitocenozami lądowymi • Zajmują:

- 8 % powierzchni całego globu

- 30 % powierzchni lądów

3.Dzięki czemu ekosystemy leśne mogą tak skutecznie pełnić swoją rolę buforów (regulatorów) środowiskowych?

*Dzięki swojej dużej biomasie, a także dużej zawartości wody w glebie, ekosystemy leśne działają jako bufor (regulator) w szeroko pojętym środowisku (wewnętrzne, krajobraz, biosfera).

4. Wymień najważniejsze aspekty środowiskotwórczej roli lasu?

• Środowisko wewnętrzne lasu (fitoklimat i gleba)

• Retencja (regulacja stosunków wodnych, ograniczanie erozji)

• Klimat lokalny (wilgotność powietrza, opad, temperatura, promieniowanie, wiatr)

• Inne funkcje ochronne ( lawiny, hałas, oczyszczanie wód, oczyszczanie gleby, fitoremediacja)

• Produkcja tlenu i absorpcja dwutlenku węgla

• Bioróżnorodność

5.Kształtowanie środowiska wewnętrznego przez las?

Fitoklimat leśny (w porównaniu z przestrzenią otwartą)

• ŚWIATŁO

- mniejsze natężenie (do 100 x; Bk - 5%, So - 20%)

- przewaga rozproszonego; światło obrazkowe

- zubożone widmo ( mniej promieniowania fotosyntetycznieczynnego)

• TEMPERATURA

- średnia roczna nieznacznie niższa (~ 1 °C)

- średnia okresu wegetacyjnego niższa (~ 1,5 °C)

- średnia okresu spoczynku wyższa (~ 0,5 °C)

- amplitudy roczne mniejsze o kilka stopni

- amplitudy dobowe mniejsze o kilkanaście stopni

- pod okapem nie ma przymrozków radiacyjnych

WODA

- większa wilgotność powietrza (średnio ~ 5%; do 25%)

- znacznie mniejsza ewaporacja (~ 50%)

- dociera ~ 75% opadów (intercepcja ~ 25%)

- znacznie większy udział opadów poziomych ( do ~ 50%)

• WIATR

- wnika na ~ 50 m do zwartego drzewostanu z okrajkiem

- wnika na ~ 250 m do rozrzedzonego drzewostanu bez okrajka

- pionowe ruchy powietrza związane ze stosunkami termicznymi

Gleby leśne (w porównaniu z glebami nieleśnymi)

• Charakterystyczne typy gleb: bielicowe, rdzawe; płowe, brunatne

• Charakterystyczne typy próchnic: mull, moder, mor

• Duża ilość materii organicznej

• Latem nieco zimniejsze, ale zimą płycej zamarzają

• Stosunkowo kwaśne (pH przeważnie od 4 do 7)

• Duża aktywność edafonu

• Większa aktywność grzybów niż bakterii

• Silnie przerośnięta korzeniami; dużo kanałów korzeniowych

• Duża porowatość

• Specyficzne stosunki wodne: wierzchnia warstwa, rizosfera, poziom wód gruntowych

• Właściwości retencyjne

Udział drzew i krzewów w zestawie gatunkowym roślin nasiennych jest stosunkowo mały:

- drzew: około 45 gatunków (2 %)

- krzewów: około 160 gatunków (7 %)

Ile gatunków bytuje w polskich lasach ?

• Około 32 000 gatunków, a więc 65 % (Podczas gdy lasy pokrywają tylko 30 % kraju)

• Większość z tych gatunków może żyć wyłącznie w środowisku leśnym

• Część z nich bytuje jednak jednocześnie w innych ekosystemach tworzących krajobraz

T: Las jako zjawisko geograficzne

Lasy występują wszędzie tam, gdzie:

- odpowiedni klimat

- odpowiednia gleba

- zanieczyszczenie środowiska na to pozwala (nie przekracza krytycznego progu)

- człowiek ich nie usuwa bezpośrednio

Niektóre współczynniki klimatyczne określające występowanie formacji leśnej:

• TetratermaMayra:

las może występować tam, gdzie średnia temperatura czterech miesięcy okresu wegetacyjnego (V-VIII) przekracza 10°C

• Kryterium Rubnera:

las może występować tam, gdzie długość okresu wegetacyjnego (temperatury > 10°C) przekracza 60 dni

• Współczynnik hydrotermiczny Langa:

L = roczna suma opadów / średnia roczna temp. (> 40 = las)

• Współczynnik hydrotermiczny Sielianinowa:

K = 10 x suma opadów / suma średnich temp. dobowych (dla roku lub okresu wegetacyjnego) - dla lasu wynosi od 1 do 3; (dla półpustyni wynosi on około 0,5 a dla tundry około 4)

Klimat zależy między innymi od:

- nachylenia osi Ziemi do ekliptyki i jej ruchu wokół Słońca

- szerokości geograficznej

- prądów morskich

- panujących wiatrów

- odległości od wybrzeża

- usytuowania względem łańcuchów górskich

- wysokości nad poziomem morza

- topografii i innych czynników

Dlatego:

- strefy klimatyczne nie są równomierne

- strefowość gleb nie jest równomierna

Z nierównomiernej strefowości klimatu i gleby wynika nierównomierna strefowość formacji roślinnych

Dodatkowo na ukształtowanie biomów wpływają:

• wielkość i kształt kontynentów

• historia kontynentów:

- bliskie sąsiedztwo innych kontynentów w przeszłości

- historia flory i fauny

Strefy klimatyczne ziemi:

*równikowa, podrównikowa, zwrotnikowa, podzwrotnikowa, umiarkowana, podbiegunowa, biegunowa

T: Drzewostan

Drzewostan – zespół drzew, tworzących główny składnik leśnej szaty roślinnej, które rosnąc w bliskim sąsiedztwie wzajemnie oddziałują na siebie i wraz z innymi komponentami lasu kształtują w specyficzny sposób warunki środowiska leśnego, a przy tym same w swym indywidualnym i zespołowym życiu pozostają pod wielostronnym wpływem tego środowiska

*Drzewostanem nazywamy też część lasu, różniącą się od swego otoczenia: sposobem powstania, wiekiem, składem gatunkowym, zwarciem, zagęszczeniem, jakością techniczną drzew, siedliskiem, obecnością nalotów lub podrostów itp., a która dzięki zajmowaniu większej powierzchni pozwala na odrębny sposób jej zagospodarowania

CECHY drzewostanu:

1. Pochodzenie

• W sensie genetycznym: - proweniencja, ekotyp

• W sensie hodowlanym (sposób powstania):

A: generatywne lub wegetatywne

B: naturalne lub sztuczne

Ad. A

• Generatywne:

Drzewostany powstałe z nasion:

- bezpośrednio: samosiew, siew

- pośrednio: siewki, sadzonki

Drzewostany takie tworzą „gospodarstwo wysokopienne”

• Wegetatywne:

Drzewostany powstałe z odrośli, odkładów lub zrzezów:

- odrośla (z korzeni lub pnia) tworzą np.: Wb, Os, Ol, Lp, Gb, Db,

- odkłady tworzą np.: Św, Wb, płożące krzewy

- ze zrzezów można odnawiać np.: Tp, Wb

Drzewostany takie tworzą „gospodarstwo niskopienne”

Ad B

• Naturalne:

Drzewostany zarówno

- generatywnego (samosiew, zoochoria),

- wegetatywnego (odrośla, odkłady) pochodzenia.

• Sztuczne:

Drzewostany zarówno

- generatywnego (siew, sadzenie), jak i

- wegetatywnego (zrzezy) pochodzenia.

Jak rozpoznać pochodzenie drzewostanu ? (gdy nie dysponujemy dokumentacją drzewostanową)

• Przygotowanie gleby

- ślady przygotowania wskazują na sztuczne pochodzenie

• Rozmieszczenie drzew

- regularne, schematyczne – wskazuje na pochodzenie sztuczne

- losowe lub grupowe – wskazuje na pochodzenie naturalne

• Liczba pni wyrastających z korzenia

- pojedyncze pnie wskazują na ziarnówki

- wielokrotne pnie z tego samego korzenia – na odrośla

• Wiek drzew

- wyrównany wiek sugeruje pochodzenie sztuczne

- różnica wieku powyżej 10-20 lat – naturalne

2. Wiek

• W zasadzie nie spotyka się drzewostanów absolutnie równowiekowych

• Najczęściej spotyka się drzewostany względnie równowiekowe lub różnowiekowe

• Za równowiekowe uznaje się drzewostany, w których różnica wieku między drzewami nie przekracza jednej klasy (lub podklasy) wieku Do 40 roku życia jest to więc różnica 10, a powyżej 40 roku życia – 20 lat

• Gdy różnica ta jest większa – drzewostany różnowiekowe

„fazy rozwojowe”:

1 – uprawa (nalot)

2 – młodnik (podrost)

3 – tyczkowina

4 – drągowina

5 – drzewostan dojrzewający

6 – drzewostan dojrzały

7 – starodrzew

3. Wysokość i grubość

• Od wysokości drzewostanu zależy m. in. wewnętrzna przestrzeń, w której może się kształtować fitoklimat leśny. Ma ona też znaczenie dla pionowej budowy drzewostanu (i lasu).

• Grubość drzew w drzewostanie jest związana głównie z cechami zwarcia i zagęszczenia, które decydują o fitoklimacie wnętrza drzewostanu i przestrzeni życiowej drzew.

• Wysokość drzew silniej reaguje natomiast na zmiany klimatu zewnętrznego.

• Na ogół w drzewostanie mierzy się grubość wszystkich drzew powyżej 7 cm pierśnicy (d 1,3 m) i przedstawia ich frekwencję w klasach grubości.

• Sposób określania wysokości drzew w drzewostanie zależy m. in. od jego wieku.

W młodszych drzewostanach określa się wysokość „górną”, a w starszych – „średnią”.

W tym celu:

- w młodnikach mierzy się tylko wysokości drzew I klasy Krafta,

- w drągowinach mierzy się wysokości 20 % najgrubszych drzew,

- w starszych drzewostanach mierzy się 10 % drzew

(we wszystkich klasach grubości, co pozwala na wykreślenie „krzywej wysokości”)

*Stosunek wysokości do grubości (h/d) jest bardzo ważnym wskaźnikiem odporności drzew na zginanie i łamanie.

(Na ogół nie powinien on być wyższy od 100, a w drzewostanach silnie zagrożonych przez wiatr lub śnieg – znacznie niższy od tej wartości)

4. Wielkość i kształt

• Wielkość drzewostanu samodzielnego w sensie ekologicznym (w którym może powstać fitoklimat leśny) jest względna – zależy od stopnia zamknięcia jego brzegów. Nawet przy zamkniętych brzegach musiałby taki drzewostan mieć od 0,5 do 1 ha

• Drzewostany wydzielane w trakcie urządzania lasu mają przynajmniej 0,5 ha

• Według Bauera (za Szymańskim 2000) drzewostany od 0,5 do 1 ha zalicza się do małych, a powyżej 1 ha – do dużych

• Poniżej 0,5 ha mówi się o kępach lub grupach:

- grupa mała: 1 - 3 arów

- grupa duża: 4 - 10 arów

- kępa: 11 - 50 arów (wg Scamoniego)

• Wielkość i kształt wydzieleń (drzewostanów) zależy m. in. od siedliska, topografii, czy infrastruktury

• Kształty drzewostanów (wydzieleń) mogą być nieregularne, koliste, kwadratowe lub wydłużone.

W tym ostatnim przypadku mówi się często o smugach (około 1H, czyli 20-30 m) lub pasach (2H, czyli 40-60 m).

5. Skład gatunkowy

• Lite – bezwzględnie (brak domieszki) lub względnie (< 10% domieszki) jednogatunkowe. (Domieszki < 10% określa się jako sporadyczne)

• Mieszane - mogą zawierać różne gatunki liściaste, różne gatunki iglaste, lub różne gatunki liściaste i iglaste jednocześnie.

Skład gatunkowy określa się np.:

6So 4Db (drzewostan dębowo-sosnowy), 5Bk 3Jd 2Św (drzewostan świerkowo-jodłowo-bukowy)

Wyróżnia się następujące formy zmieszania:

A – według ugrupowania (rozmieszczenia i kształtu): jednostkowe, grupowe, kępowe, rzędowe, smugowe i pasowe.

B – według czasu trwania:

- trwałe (produkcyjne, pielęgnacyjne, biocenotyczne)

- przejściowe (przedplon, podgon).

Przedplonu (osłony przed nadmierną insolacją i przymrozkami) wymagają gatunki klimaksowe (Jd, Bk), a tworzą go gatunki pionierskie (Brzb, So, Os, Md, Olsz, Olz, Jb).

Podgonu (pobudzenia do szybszego wzrostu na wysokość) potrzebują m. in. Db, Bk i Jd, a mogą go tworzyć: So, Brz, Olcz oraz wszystkie inne gatunki rosnące szybciej niż gatunek główny.

C – według wzajemnego położenia koron (zwarcia):

- poziome (korony obok siebie),

- pionowe (w drzewostanach dwu- i wielopiętrowych) (np. drugie piętro Db, Bk, Gb pod So albo Bk, Gb)

- schodkowe (korony leżą względem siebie ukośnie, schodkowo)

D – według składu docelowego:

- początkowe (wprowadzone na uprawie, lecz eliminowane przed użytkowaniem rębnym),

- końcowe (wprowadzane w różnym czasie, ale dożywające użytkowania rębnego)

Zalety drzewostanów mieszanych

- wykorzystywana jest optymalnie przestrzeń i zasoby (światło, powietrze, woda, gleba),

- optymalnie przebiega rozkład ścioły i pielęgnacja gleby,

- optymalnie kształtuje się stabilność i produkcyjność drzewostanów

• Do iglastych należy wprowadzać zwłaszcza Gb, Lp i Bk.

• Do litych drzewostanów świerkowych, jodłowych czy bukowych na pogórzu i w górach dobrze jest wprowadzać domieszki drzew światłożądnych (Md, So)

Co należy rozważyć przy planowaniu odnowienia o składzie mieszanym?

1. Jak zasobne jest siedlisko?

2. Jakie są wymagania planowanych gatunków?

3. Kiedy gatunki te osiągają dojrzałość rębną?

4. Jakie jest tempo wzrostu tych gatunków w młodości?

5. Które gatunki mają produkować cenne drewno (ich udział)?

6. Które gatunki mają pielęgnować drzewostan główny i glebę?

7. Które gatunki mają dostarczać użytków przedrębnych?

8. Jakie formy domieszek należy zastosować?

6. Budowa pionowa

• Wykształcanie się pięter w drzewostanie wynika zazwyczaj z jego zróżnicowania co do:

- składu gatunkowego (tempo i potencjał wzrostu, cienioznośność)

- wieku drzew (wynikającego ze sposobu odnowienia),

• Budowa drzewostanu decyduje o wielu czynnościach

gospodarczych (wybór rębni i sposobu odnowienia oraz sposobu pielęgnacji drzewostanu)

• W lasach zagospodarowanych wyróżniamy drzewostany: jednopiętrowe, dwupiętrowe i wielopiętrowe

Drzewostany jednopiętrowe

• Zdecydowanie przeważające

• Najczęściej są to drzewostany równowiekowe

• Nawet w drzewostanach zdecydowanie jednopiętrowych w pułapie koron można wyodrębnić drzewostan główny i podrzędny (co ma doniosłe znaczenie hodowlane),

W drzewostanach dwupiętrowych:

*Górne piętro tworzą najczęściej gatunki światłożądne (So, Md), a dolne – cienioznośne lub cieniolubne (Db, Bk, Gb); zwarcie pionowe

*Górne piętro pełni głównie funkcje produkcyjne, natomiast dolne – funkcje pielęgnacyjne

Drzewostany wielopiętrowe:

• Są zazwyczaj różnowiekowe

• Tworzą je głównie gatunki cieniste

• Poszczególne piętra mogą wykazywać zwarcie zarówno pionowe, jak i schodkowe

• Drzewostany takie spotyka się u nas bardzo rzadko

Lasy pierwotne i naturalne

• Nie zawsze mają budowę wielopiętrową. Jako przejściowe ogniwa sukcesji mają one często budowę dwupiętrową, a na skrajnych siedliskach i w wyniku zaburzeń o dużym zasięgu mogą powstawać lasy jednopiętrowe

6 a. Klasyfikacja drzew w drzewostanach jednopiętrowych

*Zjawisko wysokościowego różnicowania się drzew i rozwarstwiania się pułapu koron w drzewostanie znajduje wyraz między innymi w tzw. klasach biologicznych (i innych klasyfikacjach trzebieżowych),

Seebach (1843), drzewa: 1) dominujące, 2) opanowane, 3) przygłuszone i 4) wydzielone.

Burkchardt (1848), drzewa: 1) panujące, 2) współpanujące, 3) umiarkowanie panujące, 4) słabo panujące, 5) z opanowanymi wierzchołkami, 6) ucieśnione i obumarłe

• Kraft (1884) - zaproponował dobrze przemyślaną klasyfikację biologiczną, która do dziś jest stosowana (zwłaszcza w badaniach naukowych):

I. Drzewostan główny:

drzewa górujące – wystają ponad główny pułap, dobrze rozwinięte korony;

drzewa panujące – tworzą główny pułap, dobrze rozwinięte korony;

drzewa współpanujące – dość korzystnie usytuowane w pułapie, korony dość dobrze rozwinięte, ale nieco ściśnięte.

II. Drzewostan podrzędny:

drzewa opanowane – nieco poniżej głównego pułapu, korony zdeformowane:

drzewa przygłuszone – całkowicie pod okapem:

• a) korony jeszcze żywe (u gatunków cienistych),

• b) korony obumierające lub martwe (posusz).

Schaedelin (1931) - opracował klasyfikację o fundamentalnym znaczeniu dla szeroko pojętej selekcji w pielęgnacji drzewostanów. Przejawia się w niej dążność do lepszego ujęcia wartości poszczególnych drzew. Po raz pierwszy zastosował on trójcyfrowy klucz oceny drzew:

W setkach określa się stanowisko drzewa:

100 – panujące (1 + 2 K)

200 – współpanujące (3 K)

300 – opanowane (4 K)

400 – przygłuszone (5 K)

W dziesiątkach określa się jakość strzały:

10 – dobra20 – średnia30 – zła

W jednostkach określa się żywotność i jakość korony:

1 – dobra2 – średnia3 – zła

Trzebież selekcyjna - polega na popieraniu w drzewostanie odpowiedniej liczby równomiernie rozmieszczonych drzew dorodnych, poprzez usuwanie z ich pobliża drzew szkodliwych, a pozostawianie pożytecznych:

Dorodne – drzewa jakościowo najlepsze, stanowiące trzon drzewostanu, będące przedmiotem pielęgnacji.

Pożyteczne – drzewa o cechach wyraźnie gorszych, pielęgnujące drzewa dorodne oraz glebę; usuwane gdy przestają pełnić te funkcje.

Szkodliwe – drzewa przeszkadzające w rozwoju drzew dorodnych i pożytecznych oraz stanowiące zagrożenie dla ich zdrowia. Usuwa się je w pierwszej kolejności (ale stopniowo).

7. Zagęszczenie

• Cecha ta oznacza liczbę drzew rosnących na jednostce powierzchni

• Rozmieszczenie drzew w drzewostanie może być regularne, losowe albo skupinowe (biogrupowe).

• Występowanie biogrup w drzewostanie nasila się w miarę pogarszania się warunków środowiskowych

• W biogrupach drzewa są często zrośnięte korzeniami, a kooperacja przeważa nad konkurencją.

8. Zwarcie

Jest to stosunek powierzchni rzutów koron drzew (p) do powierzchni drzewostanu (P):Z = p/P

Szacunkowo określa się zwarcie przy użyciu następującejskali:

≤ 0,3 - brak

0,4 - luźne

0,5-0,6 - przerwane

0,7-0,8 - umiarkowane

0,9-1,0 - pełne

1,1-1,2 – silne

9. Jakość

• Cecha ta zależy od:

- genotypu (cech wrodzonych)

- środowiska (siedlisko, zagęszczenie, zwarcie, oddziaływanie czynników biotycznych)

- zabiegów gospodarczych (ochrona, pielęgnacja, podkrzesywanie).

10. Struktura

• Jest to frekwencja osobników w uporządkowanych (rosnąco) przedziałach wartości danej cechy.

DYNAMIKA ROZWOJU DRZEWOSTANU

*Dynamika - zmiany (procesy) zachodzące w czasie (z różną prędkością).

• Dynamika drzewostanu obejmuje między innymi:

- cykle dobowe (fizjologiczne, przyrostowe),

- cykle sezonowe (fizjologiczne, przyrostowe, fenologiczne),

- cykle wieloletnie i procesy kierunkowe (fazy rozwojowe; fluktuacje, degeneracje i regeneracje, sukcesje i regresje).

Z fazami rozwojowymi wiążą się zjawiska:

-wypadania drzew,

- przemieszczania się koron drzew względem siebie,

- oczyszczania się drzew z gałęzi,

- wydzielania się drzew z drzewostanu,

- starzenia się drzewostanów (przemiany pokoleń).

T: Aktualne trendy w leśnictwie

dążyć do realizacji celów hodowlanych zachowując różnorodność i trwałość ekosystemów leśnych poprzez:

• Dążenie do pełnej zgodności składu gatunkowego z siedliskiem.

• Przebudowa drzewostanów w celu odtworzenia naturalnego składu gatunkowego.

• Maksymalne wykorzystanie naturalnego odnowienia (docelowo około 25 %).

• Maksymalne wykorzystanie procesów dynamicznych (sukcesja, regeneracja)

• Odchodzenie od zbyt intensywnego przygotowania gleby.

• Pielęgnowanie gleby poprzez kształtowanie składu gatunkowego i fitoklimatu leśnego.

• Odchodzenie od dużych zrębów zupełnych

• Maksymalne wykorzystanie lokalnych ras rodzimych gatunków drzew leśnych

• W szkółkach: biologiczne metody ochrony, racjonalne nawożenia, mikoryzowanie sadzonek ... Wymagania drzew w stosunku do różnych czynników

Światło: 1.drzewa światłożądne: Md, Brzbrod, Tp, Sozw., Olsz, Rb; 2.drzewa cienioznośne, czyli półcieniste:a)gorzej znoszące ocienienie:Dbsz, Wzg, limba, Olcz, Js, Os, Brzom b)lepiej znoszące ocienienie:GB, Św, Dg, Lpd, Klzw, Jw., Dbbezsz, Db cz, Sowej; 3.drzewa cieniolubne:Jd, Bk, cis

Temperatura niziny: a)drzewa o dużych wymaganiach:Lesz, Jd, Bk, Jw., Dbbezsz b)drzewa o średnich wymaganiach: GB, Dbsz, Lpd, Klzw, Js, Ol, Wzg c)drzewa o małych wymaganiach: Św, So, Md, Os, Brz

Temperatura pogórze i góry: a)drzewa o dużych wymaganiach: Olcz, GB, Dbsz, So b)drzewa o średnich wymaganiach: Olsz, Js, Lpd, Lesz, Brz, Wzg, Klzw, Jd, Bk, Os, Jw. C)drzewa o małych wymaganiach: Md, limba, Św, Jb

Przymrozki: 1.drzewa bardzo wrażliwe:Js, Bk, Db, Rb, Jd 2.drzewa mniej wrażliwe: Kl, Lp, Md, Św, Dg 3.drzewa odporne:Brz, Os, Ol, Wz, GB, Wb, Jb, So

Wilgotnośc – zapotrzebowanie na wodę: a)higrofity- drzewa o dużych wymaganiach wilgotnościowych:Olcz, Brzom, Js, Wzg, Tp, Dbsz, Św, b)mezofity-drzewa o średnich wymaganiach wilgotnościowych: Jd, Klzw, Bk, GB, Dbbezsz, Dacz, Md, Sowej, Dg; c)kserofity-drzewa o małych wymaganiach wilgotnościowych:Rb, Os, Brzbrod, Szw., Socz,

Wymagania do wilgotności powietrza: a)drzewa o dużych wymaganiach: Jd, Św, Js; b)drzewa o dość dużych wymaganiach: Dg, Mdjap, Bk, Jw., Klzw, c)drzewa o małych wymaganiach: pozostałe gat drzew


Wyszukiwarka