Metody badań terenowych: Puszcza Niepołomicka

EKOSYSTEMY LĄDOWE
WBNZ - 700
EKOLOGIA EKOSYSTEMÓW
LĄDOWYCH
ZAJĘCIA TERENOWE
PUSZCZA NIEPOŁOMICKA
Położenie, ogólna charakterystyka
Gleby, lasy, świat zwierząt
Historia ekosystemu, historia badań
POŁOŻENIE PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
DRZEWOSTANY WEDŁUG
GATUNKÓW DOMINUJĄCYCH
OBSZAR OK.
110 km2
HIPSOMETRIA
Podłoże mineralne gleb
Gliny
Piaski
Gleby Puszczy Niepołomickiej według
Gruszczyka (1981) w modyfikacji M. Klimka
TYPY DRZEWOSTANÓW
WIEK DRZEWOSTANÓW
DRZEWOSTANY PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
(TYPOLOGIA LEŚNA)
JEDNOSTKI
TYPOLOGICZNE
O POWTARZALNYM
SKŁADZIE
GATUNKOWYM
GRĄDY (lasy dębowo-lipowo-grabowe), pn część
Bory sosonowe (kompleks południowy)
GLEBY BRUNATNOGLEJOWE część PN
GLEBY
BIELICOWE
część PD
GRADIENT
GLEBOWOWILGOTNOŚCIOWY
LANDSAT IMAGE (MSS)
GRADIENT ZANIECZYSZCZEŃ
Liczne publikacje w ciągu wielu lat
GŁÓWNE POWIERZCHNIE
BADAWCZE
Inne (nie pokazane):
• Zespoły roślinności (185)
• Flora porostów (700)
• Punkty pomiaru zanieczyszczeń (30)
AKUMULACJA METALI CIĘŻKICH W MCHU
Pleurosium schreberi
Makomaska 1978
Godzik & Szarek 1993
Szarek-Łukaszewska et al. 2002
HAEVY METAL CONTENTS IN SOIL HUMUS (RECENT)
Cd
Pb
Cu
Zn
μg/kg
DOPŁYW METALI CIĘŻKICH Z OPADEM (WSPÓŁCZ.)
ŚREDNIE
STĘŻENIE
ROCZNE
Szarek et al..
unpubl.
METALE CIĘŻKIE:
• współczesne stężenie jest niskie;
• Współczesny rozkład przestrzenny odpowiada
dopływowi z opadami
• Nie ma wyraźnego wpływu poprzedniej
akumulacji w glebie
FLORA POROSTÓW
Chroniczny wpływ zanieczyszczeń
Kiszka 1964, 1976, 1977, 1978, 1980a,b, 1981, 1990
Grodzińska & Kiszka, in press
RÓŻNORODNOŚĆ GATUNKOWA
POROSTÓW (OBECNA)
190
gatunków
(1960-2000)
No. of species
Kiszka et al.,
Unpubl.
Liczba gatunków
porostów epifitycznych
ZMIANY ZASIĘGÓW GATUNKÓW
Usnea sp.
Imshaugia
aleurites
Cetraria
islandica
1960
1970
2000
After Kiszka & Grodzińska, 2004
Lecanora
conizaeoides
ZMIANY WE FLORZE POROSTÓW
PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
Ze 150 gatunków (1960):
4%
NEW
10%
EXTINCT
46%
27%
DECREASING
INCREASING
13%
(Grodzińska & Kiszka 2004)
NO CHANGE
FLORA POROSTÓW:
• różnorodność zmalała drastycznie w
ciągu ostatnich 40 lat;
• większość zmian można przypisać
dawnym zanieczyszczeniom
przemysłowym
• jak dotąd brak odnowienia
ZMIANY ROŚLINNOŚCI RUNA
(szczegółowe badania 1970-72 i 1999-2000)
Bogactwo gatunkowe roślin runa
(Kapusta 2006; dane wg Różański et al., unpubl.)
LICZBY WSKAŹNIKOWE
(„Ellenberg-Zeigerwert”
Zarzycki 1984):
Charakterystyka specyficznych wymagań
(żyzność gleby, wilgotność, światło itd.),
wyrażone jako liczby.
UŚREDNIONE DLA LOKALNEJ ROŚLINNOŚCI
MOGĄ CHARAKTERYZOWAĆ LOKALNE
WARUNKI SIEDLISKOWE
ODCZYN GLEBY (pH)
POMIAR BEZPOŚREDNI
LICZBY WSKAŹNIKOWE
(„Ellenberg-Zeigerwert”)
(Dane wg Różański et al., unpubl.)
ZMIERZONA ZAWARTOŚĆ
MATERII ORG. (% S.M.)
PRÓCHNICA
LICZBA WSKAŻNIKOWA
(„Ellenberg-Zeigerwert”)
ZAWARTOŚCI HUMUSU
(Dane wg Różański et al., unpubl.)
ŻYZNOŚĆ GLEBY
N-NO3
mg/l
ZAWARTOŚĆ AZOTU W
OPADACH (Szarek et al.. unpubl.)
N-NH4
mg/l
LICZBA WSKAŹNIKOW
(„Ellenberg-Zeigerwert”)
DLA WARUNKÓW TROFICZNYCH
(Dane wg Różański et al., unpubl.)
Ekologiczne liczby wskaźnikowe (Zarzycki, 1984)
Wilgotność
Humus
Trofizm
Kwasowość
(Kapusta 2006[dr], dane wg Różański et al., unpubl.)
PORÓWNANIE EKOLOGICZNYCH
WSKAŹNIKÓW
W DWÓCH OKRESACH
wskaźnik granulometryczny
gleby
wskaźnik zawartości
materii organicznej
wskaźnik świetlny
1969-1972
1999-2000
(Kapusta 2006[dr],
dane wg Różański et al., unpubl.)
PORÓWNANIE EKOLOGICZNYCH
WSKAŹNIKÓW
W DWÓCH OKRESACH
wskaźnik kwasowości
wskaźnik trofizmu
wskaźnik wilgotności
1969-1972
1999-2000
(Kapusta 2006[dr],
dane wg Różański et al., unpubl.)
wskaźnik
granulometryczny
gleby
RÓŻNICE
WSKAŹNIKÓW
1969/72 – 1999/00
(Kapusta 2006[dr],
Różański et al., unpubl.)
wskaźnik zawartości
materii organicznej
wskaźnik świetlny
wskaźnik
kwasowości
wskaźnik trofizmu
wskaźnik
wilgotności
ZMIANY
WYSTĘPOWANIA
GATUNKÓW
RUNA:
EKSPANSJA
Trientalis europaea
i Carex brizoides
(Kapusta 2006[dr],
dane wg Różański et al., unpubl.)
Bogactwo gatunkowe a występowanie Carex brizoides
Carex
brizoides
Liczba
gatunków
(Kapusta unpubl. dane wg Różański et al., unpubl.)
ZMIANY WYSTĘPOWANIA
GATUNKÓW RUNA:
EKSPANSJA Rubus sp.
(Kapusta 2006[dr],
dane wg Różański et al., unpubl.)
ZMIANY ŚREDNICH WARTOŚCI WSKAŹNIKA
WARUNKÓW TROFICZNYCH (Różański unpubl.)
TROPHIC CONDITIONS
FREQUENCY (%)
100
80
60
1970
40
1999
20
0
<2.5
2.5-3.0 3.0-3.5 3.5-3.8
INDEX RANGE
>3.8
ZMIANY ŚREDNIEGO WSKAŹNIKA WILGOTNOOŚCI
(Różański unpubl.)
MOISTURE
FREQUENCY (%)
70
60
50
40
1970
30
1999
20
10
0
<2.6
2.6-3.3
3.3-3.65
INDEX RANGE
>3.65
ROŚLINNOŚĆ:
• Zmieniła się w ciągu ostatnich 30 lat;
• Zmiany można przypisać:
• Eutrofizacji
• Odwodneniu
• Nie wykryto bezpośrednich skutków
zanieczyszczeń i zmian naświetlenia
WPŁYW NA
DRZEWA:
• KORONY
USZKODZENIA
KORON DRZEW
(Łabaj, 1998)
CIĘŻKIE
ŚREDNIE
SŁABE
WPŁYW NA DRZEWA:
• DENDROCHRONOLOGIA
WSPÓŁCZESNE DENDROCHRONOLOGIE (WYBRANE
DRZEWA) (roczne przyrosty, mm; Bednarz et al., unpubl.)
Lenin
się urodził
Zbudowano
Hutę im.
Lenina
CHRONOLOGIE SOSNY
NA RÓŻNYCH STANOWISKACH
W PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
77-81/72-76
ROZKŁAD PRZESTRZENNY
PRZYROSTU ROCZNEGO
PRZYSPIESZENIE (OPÓŹNIENIE)
Porównanie dekad:
1972-1981; 1989-1998
94-98/89-93
KORELACJA ROCZNYCH PRZYROSTÓW
Z MIESIĘCZNYMI OPADAMI
Correlation coeficient
NA RÓŻNYCH STANOWISKACH W PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
Bednarz et al., unpubl.
month
DENDROLOGIA:
• Korony drzew wróciły do normy po
szkodach z powodu zanieczyszczeń;
• Roczny przyrost miąższości zmienia się w
przestrzeni i czasie;
• Można to przypisać:
• czynnikom klimatu (temperatura, opady)
• lokalne cechy siedliska;
• Długotrwałe skutki zanieczyszczeń (jeżeli
istnieją) nie są bezpośrednie.
TEMPO DEKOMPOZYCJI ŚCIÓŁKI,
FAUNA GLEBY (ENCHYTRAEIDAE)
RESPIRACJA
(CO2)
MINERALIZACJA
AZOTU
(NH4)
TEMPO
DEKOMPOZYCJI
PRÓCHNICY
MINERALIZACJA
AZOTU
(NO3)
DOPŁYW BIOGENÓW Z OPADAMI (WSPÓŁCZESNY)
Średnie
Roczne
stężenie
mg/l;
Szarek et al.,
unpubl.
BIOMASA ENCHYTRAEIDAE
W GLEBACH PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
0.1-2.5
g/m2
RÓŻNORODNOŚC GATUNKOWA (indeks H’)
ENCHYTRAEIDAE W PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ
Skupianie powierzchni badawczych wg.
chemizmu gleby odpowiada typologii leśnej
Skupianie powierzchni badawczych wg
Składu gatunkowego zespołów Enchytraeidae
ORDYNACJA ŁĄCZNA
ZESPOŁÓW
ENCHYTRAEIDAE
ZESPOŁY ENCHYTRAEIDAE:
• Wykazują wyraźną zmienność
przestrzenną;
• Dają się uporządkować wg. cech
środowiska gleby (zawartość materii
organicznej i wilgoci);
• Nie wykryto wyraźnego wpływu
zanieczyszczenia metalami ciężkimi.
OGÓLNE WNIOSKI
• Wpływ zanieczyszczeń przemysłowych
trzeba odróżniać od innych (naturalnych)
zmian w środowisku.
• Funkcjonowanie ekosystemu (produkcja,
dekompozycja) mogą szybko powrócić do
normy po stressie.
• Utrata bioróżnorodności może być
nieodwracalna, co najmniej w niektórych
taksonach (np. porostów).
Sieć troficzna boru P.N.
?
PRODUKCJA
PIERWOTNA
PUSZCZY
NIEPOŁOMICKIEJ
ROŚLINOŻERNOŚĆ
Dęby
w Puszczy Niepołomickiej
ogołocone przez larwy
zwójki zieloneczki
(Tortrix viridana)
LARWA ZWÓJKI ZIELONECZKI (Tortrix viridana)
LARWA ZMORSZNIKA (Corymbia rubra)
drewnojad
Rzekotka (Hyla arborea) - drapieżca
Pająk
TYGRZYK
PASKOWANY
Argiope bruennichi
samica
ZALESZCZOTKI
Widłogonek (Campodea sp.)
SKOCZOGONKI
Kleszcz
Ixodes ricinus
głodny i najedzony
Puszcza
Niepołomicka
ZARAZA
(Orobanche sp.)
Roślina pasożytnicza
Trzpiennik olbrzym (Urocerus gigas)
Owadziarka zgłębiec (Rhyssa persuasoria)
(parazytoid) pasożytuje
na larwach trzpiennika
BOGACTWO TAKSONOMICZNE DNA
LASU
• TYP Robaki płaskie
• TYP Robaki obłe
• TYP Pierścienice
• TYP Stawonogi
– PODTYP Skorupiaki
– PODTYP Szczękoczułkowce
– PODTYP Tchawkowce
• TYP Niesporczaki
• TYP Mięczaki
• TYP Kręgowce