Influence of communication infrastructure on forest ecosystems

ROMAN WÓJCIK
Katedra Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa, SGGW w Warszawie
Departament of Forest Management, Geomatics and Forest Economics,
Warsaw Agricultural University – SGGW
Wpływ ciągów komunikacyjnych na ekosystemy leśne
Influence of communication infrastructure on forest
ecosystems
Wstęp
Od początku lat 90-tych nastąpił w
Polsce szybki rozwój motoryzacji.
Wzrost liczby samochodów oraz wzmożony ruch tranzytowy spowodował konieczność rozbudowy istniejącej sieci
drogowej oraz przystąpienie do budowy
nowych dróg oraz autostrad. Porównując wskaźniki charakteryzujące istniejącą sieć komunikacyjną w Polsce i w
innych krajach europejskich należy
stwierdzić, że w tym zakresie mamy
wiele do nadrobienia.
Inwestycje drogowe objęte zostały
oceną wpływu na środowisko. Zakwalifikowano je do grup inwestycji szczególnie szkodliwych dla środowiska i
zdrowia ludzi (autostrady i drogi ekspresowe) oraz mogących pogorszyć stan
środowiska. Podpisane przez Polskę
deklaracje mające na celu ochronę środowiska wymuszają konieczność prowadzenia ocen środowiskowych i konsultacji społecznych we wczesnym stadium projektowania i podejmowania
decyzji inwestycyjnych. Działania te
umożliwiają wybór optymalnego rozwiązania, zmuszają do stosowania środków ograniczających skutki negatywnych oddziaływań dróg i ruchu na środowisko, zaś w skrajnych przypadkach
mogą spowodować zaprzestanie inwestycji.
Uwzględniając przybliżoną lokalizację autostrad, mających powstać do
2010 roku, przetną one tereny leśne na
przestrzeni około 400 km i wylesić
trzeba będzie ponad 2800 ha lasów
(Głaz, Parzuchowska 1995, Bareja
1999). Wylesienia te będą szczególnie
istotne w centralnej Polsce, charakteryzującej się niską lesistością.
Doświadczenia rozwiniętych krajów
Europy wskazują, że tak w chwili budowy jak i w okresie eksploatacji autostrady, uwidacznia się ich złożony
wpływ na otoczenie. W okresie realizacji tych inwestycji można wyróżniać
tzw. szkody wczesne oraz szkody późniejsze (Miścicki, Stępień 2000). W
ujęciu gospodarczo-leśnym, istotny jest
Wpływ ciągów komunikacynych na ekosystemy leśne
189
przede wszystkim fakt, że wycięcie pasa
o szerokości do około 70 metrów burzy
dotychczasowy porządek przestrzennej
budowy lasu, powodując zazwyczaj
zmiany stosunków wodnych, zniekształcenia siedlisk leśnych oraz generalnie obniżenie stanu stabilności drzewostanów (Borecki i in.1997).
Szczególnie niebezpieczne dla środowiska leśnego są związki ołowiu,
które gromadzą się głównie w powierzchniowych warstwach poziomów
próchnicznych gleby, gdzie stężenie
ołowiu może dochodzić nawet do kilkuset ppm. Skażenia gleby nie pozostają
bez wpływu na środowisko leśne. Mają
one zarówno wpływ na roślinność dna
lasu, roślinność krzewiastą i drzewiastą,
jak również na świat zwierząt żyjących
w runie i wierzchnich warstwach gleby.
Utrzymanie całoroczne przejezdności
dróg w naszym klimacie, w którym
opady śnieżne i gołoledź występują
przez kilkadziesiąt dni w roku, wymaga
stosowania różnych środków chemicznych. Najczęściej w tym celu są stosowane związki chloru, a mianowicie:
NaCl, CaCl2, MgCl2. Związki te powodują zasolenie gleb przydrożnych w
zasięgu 10 metrów od drogi. Odpływ
NaCl z wodami powierzchniowymi był
rejestrowany nawet w odległości 400
metrów od drogi. Środki zimowego
utrzymania dróg bezpośrednio wpływają na chemizm wód gruntowych i powierzchniowych powodując ich zasolenie (Skłodowski 1995).
Potrzeba przeciwdziałania negatywnemu wpływowi ciągów komunikacyjnych i ruchu samochodowego z nim
związanych była powodem podjęcia
badań dotyczących tego problemu przez
Katedrę Urządzania Lasu, Geomatyki i
190
Ekonomiki Leśnictwa SGGW na zlecenie Dyrekcji Generalnej Lasów Państwowych.
W
poszczególnych
badaniach
uczestniczyli również pracownicy Zakładu Lasów Naturalnych Instytutu
Badawczego Leśnictwa w Białowieży
oraz Wydziału Leśnego Akademii Rolniczej w Poznaniu
W ramach podjętych badań starano
się określić zarówno stopień wpływu
całokształtu negatywnych czynników
związanych z istniejącymi ciągami komunikacyjnymi, jak i zasięg tego oddziaływania.
Metodyka badań
Badaniami objęto drzewostany z
panującą sosną w wieku 61-100 lat, na
siedliskach boru świeżego, boru mieszanego świeżego i lasu mieszanego
świeżego.
Pomiary przeprowadzono na 22 ciągłych transektach przebiegających prostopadle do osi drogi na trzech trasach –
białostockiej, gdańskiej i katowickiej.
Transekty o długości 150 metrów i szerokości 40 metrów zostały założone w
tym samym wydzieleniu drzewostanowym. Na każdym transekcie wyznaczono 15 4-arowych powierzchni próbnych
(działek). Na każdej działce pomierzono
cechy taksacyjne i dendrometryczne
drzew i drzewostanów. Na transektach
wykonano również dodatkowe pomiary
mające uściślić zasięg negatywnego
oddziaływania zanieczyszczeń komunikacyjnych.
Roman Wójcik
Wykonano badania dotyczące:
• wpływu ciągów komunikacyjnych na
wartość drzewostanów – w tym celu
określono strukturę sortymentową
wszystkich drzew na transektach,
• występowania porostów na pniach
drzew pod względem ilościowym i
jakościowym,
• zasięgu depozycji toksycznych składników spalin wzdłuż szlaków komunikacyjnych metodą bioindykacji kumulacyjnej przy użyciu mchów,
• występowania glebowych roztoczy
(Acari, Gamasida).
Transekty zostały trwale oznakowane i będą służyć do wieloletniego monitorowania wpływu ciągów komunikacyjnych na ekosystemy leśne.
Oprócz pomiarów na transektach
wykonano również pomiary w wybranych kompleksach leśnych dotyczące
infrastruktury drogowej i związanych z
tym wylesieniach.
Przeprowadzono również ankiety w
nadleśnictwach, na terenie których
znajdują się najczęściej uczęszczane
ciągi komunikacyjne.
Wyniki
Z przeprowadzonych badań odnośnie wpływu ciągów komunikacyjnych
na podstawowe cechy taksacyjne wynika, że zagęszczenie drzew w bardzo
nieznacznym stopniu zmienia się wraz z
odległością od ściany lasu. Najwyższe
przeciętne pierśnice występują na działkach położonych tuż przy ścianie lasu.
Nie stwierdzono jednak statystycznie
istotnych różnic między średnimi pierśnicami na poszczególnych działkach w
zależności od odległości od ściany lasu.
Z badań wynika, że dla wszystkich transektów łącznie średnie wysokości drzew
w pasie do 20 metrów od ściany lasu są
wyraźnie mniejsze. Dla wszystkich
transektów łącznie można zaobserwować, że miąższość drzew rosnących na
działkach przylegających bezpośrednio
do ściany lasu jest nieznacznie wyższa
od miąższości na działkach pozostałych.
Pas lasu bezpośrednio przylegający
do drogi, o szerokości około 40 metrów
charakteryzuje się największym stopniem pokrycia przez podrost i podszyt.
Wpływ ciągów komunikacyjnych
na wartość drzewostanów rosnących w
bezpośrednim ich sąsiedztwie jest znaczący. Objawia się to obniżoną wartością zapasu rosnącego w pasie drzewostanów przylegających do tych ciągów
na szerokości do 30 m. Na działce 1, tj.
w pasie do 10 metrów nastąpiło obniżenie wartości o 14,9%, na działce 2 (1120 m) o 8,18%, na 3 (21-30 m) o
2,78%. Na dalszych działkach średnie
wartości są zbliżone.
Wykorzystując porosty jako miernik
wpływu dróg na ekosystemy leśne zastosowano
metodę
ilościowojakościową. Na transektach wystąpiły
porosty z grupy krzaczkowatych i
tarczkowatych. Badania potwierdziły,
że do analizy wpływu ciągów komunikacyjnych mogą być wykorzystane
porosty krzaczkowate. Analiza występowania tych porostów na wszystkich
transektach łącznie dowodzi, że do 50
metrów jest wyraźny negatywny wpływ
dróg na ekosystemy leśne. Dopiero od
50 metrów powierzchnia porostów
wzrosła do 383 cm2, gdy wcześniej
wynosiła około 250 cm2.
Wpływ ciągów komunikacynych na ekosystemy leśne
191
W badaniach wykonano szczegółowe analizy dotyczące zasięgu depozycji
toksycznych składników spalin wzdłuż
szlaków komunikacyjnych. Zarówno
średni poziom kumulacji siarki, jak i
azotu przez mech na 22 transektach nie
wykazywał istotnego trendu zmian w
odległości do 200 metrów od drogi.
Podobnie kształtował się średni poziom
kumulacji ołowiu. W przypadku miedzi
i kadmu stwierdzono, że średni poziom
kumulacji tych pierwiastków przez
mech na 22 transektach wykazywał
istotny trend malejący w odległości do
200 metrów od drogi. Stwierdzono spadek kumulacji chromu przez mech do
odległości 80 metrów od szosy. Podobnie przedstawia się kumulacja niklu i
żelaza. Na wszystkich transektach średni indeks kumulacji metali ciężkich
wyniósł 1,14 (kumulacja podwyższona).
Również na wszystkich transektach (z
wyjątkiem jednego) dominuje kumulacja metali ciężkich w najbliższej odległości od drogi. Wśród badanych tras,
największą kumulacją metali ciężkich
charakteryzuje się szosa katowicka. W
sumie największy był udział manganu i
żelaza.
Na podstawie analizy glebowych
roztoczy nie stwierdzono istotnych
związków między ich występowaniem a
odległością od ciągu komunikacyjnego.
Na uwagę zasługuje jedynie fakt, że
dopiero powyżej 90 metrów od ściany
lasu w składzie gatunkowym roztoczy
dominują gatunki typowe dla siedlisk
niezniekształconych.
Wiele interesujących informacji dostarczyły przeprowadzone ankiety z 69
obiektów (dróg) przebiegających przez
tereny leśne 59 nadleśnictw. Konieczność przeprowadzenia przez tereny
192
leśne ciągów komunikacyjnych przyczyniła się do zmian w istniejącym już
w nadleśnictwie ładzie przestrzennym.
Największy wpływ uwidocznił się w
rozdrobnieniu drzewostanów. Również
w wielu przypadkach spowodowało to
zmiany w podziale powierzchniowym i
w przebiegu ostępów. W wyniku przeprowadzonych ankiet stwierdzono, że
wpływ badanych dróg na komunikację
leśną jest w zasadzie negatywny. Największe ograniczenie spowodowane
było koniecznością tworzenia objazdów. Przebiegające przez tereny leśne
drogi są czynnikiem ograniczającym
użytkowanie i zagospodarowanie lasu.
W wielu nadleśnictwach drogi szybkiego ruchu zwiększyły koszty pozyskania
drewna i pielęgnacji drzewostanów.
Ciągi komunikacyjne przebiegające
przez tereny leśne znacznie zwiększają
prawdopodobieństwo pożarów.
Drogi w sposób znaczący wpływają
na zmianę stosunków wodnych w sąsiadujących z nimi drzewostanach. Powodują dość często zabagnienia terenu
leśnego, ale również przyczyniają się do
jego nadmiernego osuszenia. Są przypadki, że budowa drogi wpływa na
zmianę przebiegu, a niekiedy na zanik
cieków wodnych. W ponad połowie
badanych obiektów stwierdzono negatywny wpływ dróg na zdrowotność
drzewostanów, czego przejawem jest
ogólne osłabienie drzew, zwiększenie
stopnia ubytku aparatu asymilacyjnego,
a także zwiększenie wydzielania się
drzew i posuszu. Wpływają one również
negatywnie na zwierzęta leśne, które
narażone na hałas i zwiększoną penetrację ludzi zmieniają swoje miejsca bytowania; przemieszczając się przez ciągi
komunikacyjne często giną, powodując
Roman Wójcik
niejednokrotnie tragiczne w skutkach
kolizje drogowe.
Dotychczas brak wyraźnych uregulowań prawnych dotyczących ponoszenia dodatkowych kosztów związanych z
pozyskaniem drewna z terenów przekazywanych pod budowę drogi. Władze
wojewódzkie nie zawsze uwzględniają
sugestie leśników dotyczące lokalizacji
ciągów komunikacyjnych i obiektów im
towarzyszących. Często również brak
jest wyraźnie określonych zasad ponoszenia kosztów związanych z utrzymaniem pasa drogowego przebiegającego
przez las (zbieranie śmieci, usuwanie
połamanych gałęzi i drzew powalonych
przez wichury lub burze).
W ponad 80% badanych obiektów
zauważono wpływ dróg na zwiększenie
antropopresji. Do typowych przejawów
antropopresji należy zaśmiecanie terenów leśnych i wydeptywanie. Wzrastający ruch samochodowy zwiększa zapotrzebowanie na istniejącą infrastrukturę,
w szczególności na parkingi leśne.
Dużym zagrożeniem dla ekosystemów leśnych położonych wokół
miejsc postojowych jest nasilona antropopresja. Mimo zainstalowania koszy
na śmieci i sanitariatów strefa wydeptywania, zaśmiecania, czy nitryfikacji
lasu jest duża. Powoduje to znaczne
zniekształcenie ekosystemu leśnego.
Podsumowanie i wnioski
Pracownicy Lasów Państwowych na
etapie uzgodnień odnośnie przebiegu
ciągów komunikacyjnych, powinni
weryfikować projektowe propozycje
minimalizując negatywne następstwa na
gospodarkę leśną (np. projektowanie
drogi w oparciu o podział powierzchniowy, istniejącą infrastrukturę, szlaki
migracji zwierząt czy ochronę szczególnie cennych obiektów).
Pozostawianie ściany drzewostanów
rębnych wzdłuż dróg jest w kontekście
przeprowadzonych badań uzasadnione.
Strefa ta kumuluje bowiem większość
zanieczyszczeń, jakość drzew jest gorsza w porównaniu z drzewami rosnącymi wewnątrz lasu, a wartość drzewostanu jest obniżona. Ten pas lasu ma
wykształconą strukturę gatunkową i
piętrową charakteryzującą się występowaniem bogatej warstwy podrostu i
podszytu oraz wzbogaconym składem
gatunkowym. Należy dążyć do utrzymania ciągłości pokrycia tego pasa poprzez prowadzenie zagospodarowania
zbliżonego do przerębowego.
W całym badanym pasie do 150 metrów, a w przypadku badań dotyczących
depozycji metali ciężkich do 200 metrów, stwierdzono wpływ dróg na las.
Biorąc pod uwagę szczegółowe wyniki
badań w strefie do 100 metrów od drogi
proponuje się uwzględnienie następujących zaleceń:
• przy ustalaniu celu hodowlanego operować większym bogactwem składu
gatunkowego drzewostanów niż wynikałoby to z rozpoznanych warunków siedliskowych; preferować przy
tym gatunki drzew liściastych, bowiem strefa ta odznacza się większą
żyznością,
• młodniki w przyszłej strefie ekotonalnej prowadzić w umiarkowanym lub
przerywanym zwarciu, unikając niestabilnych przegęszczeń; w tej fazie
rozwoju drzewostanu intensywnie
Wpływ ciągów komunikacynych na ekosystemy leśne
193
wzbogacać skład gatunkowy o silnie
korzeniące się drzewa liściaste,
• zwiększyć mechaniczną stabilność
drzewostanów stosując silne zabiegi
trzebieżowe z wyraźnym preferowaniem drzew najżywotniejszych, bez
względu na ich jakość techniczną;
zbiegi te powinny mieć charakter cięć
selekcyjnych, jednak z równoczesnym
usuwaniem drzew przygłuszonych,
wyraźnie nie mających szans utrzymania się w dolnych warstwach
drzewostanu; prowadzone w ten sposób zabiegi mają na celu stworzenie
warunków dla kształtowania lub
spontanicznego powstania dolnych
warstw drzewostanu,
• dla poprawy stabilności mechanicznej
drzewostanów zakładać oręby o szerokości 10-15 metrów kosztem przyszłego pasa drogowego,
• przy kształtowaniu od podstaw strefy
ekotonalnej (np. przy zalesianych
gruntach porolnych) dobierać gatunki
drzew i krzewów oraz formy zmieszania umożliwiające łagodne przejście od pasa krzewów kończącego
zwykle pas drogowy do przyszłego
drzewostanu,
• przy ścianie lasu, bez względu na
warunki siedliskowe oraz wiek drzewostanu, tworzyć warstwę podszytu;
dla utrudnienia penetracji wnętrza lasu na samym obrzeżu wprowadzać
krzewy cierniste (tarnina, głóg, róża),
• w celu poprawy estetyki obrzeża
wprowadzać na ścianie lasu drzewa i
krzewy odznaczające się jaskrawym
jesiennym przebarwieniem liści i obfitym kwitnieniem (dzikie owocowe,
klony, grab, itp.).
Jeżeli to możliwe, pas drogowy powinien przebiegać przez drzewostany
194
młodszych klas wieku, lub w taki sposób aby jedna z jego granic pokrywała
się z istniejącymi ścianami ochronnymi
wytworzonymi wzdłuż linii podziału
powierzchniowego.
Literatura
BAREJA J. 1999: Zasięg przebiegu planowanych autostrad A-1, A-2, A-3, A-4 i A-12 przez
lasy w Polsce. W: Rada Leśnictwa przy Ministrze Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa na temat „Autostrady, drogi
szybkiego ruchu na terenach leśnych”. Sękocin
18 czerwca 1999 roku.
BORECKI T., STĘPIEŃ E., MIŚCICKI S.,
NOWAKOWSKA J., WÓJCIK R., ZIELONY
R., ORZECHOWSKI M., ZŁOTORZYŃSKI B.,
NOWAK M., SADOWSKA E., DUDEK A.,
MICHALAK
K.,
PŁOTKOWSKI
L.,
CZĘPIŃSKA-KAMIŃSKA D., JANOWSKA E.,
1997: Ocena wpływu ciągów komunikacyjnych
szybkiego ruchu na drzewostany leśne położone
w bezpośrednim sąsiedztwie. Dokumentacja
końcowa. Maszynopis w KULiGL. Warszawa.
GŁAZ J., PARZUCHOWSKA J., 1995:
Szkody w lasach i utrudnienia w prowadzeniu
gospodarki leśnej w związku z budową autostrad.
Materiały konferencji NaukowoTechnicznej nt.
„Problemy urządzeniowe i leśne związane z
budową autostrad” Politechnik Warszawska, 2627.10.1995. Prace Naukowe – Konferencje z. 5:
53-62.
MIŚCICKI S., STĘPIEŃ E., 2000: Szkody
powodowane w lasach przez autostrady. Sylwan
nr 3: 73-78.
SKŁODOWSKI P., 1995: Wpływ tras komunikacyjnych na chemiczną degradację środowiska przyrodniczego. Wyd. Politechniki
Warszawskiej.
Summary
The 40-meter wide strip of forest adjacent to the road is subject to the largest
variations of inventory characterics of forest
trees and stands.
Roman Wójcik
From the conducted research it can be
assumed that the largest influence of communication arteries occurs in the distance of
50 meters maximum.
The part of forest stand adjacent to expressways and highways requires restoration in order to increase resistance of forest
stands situated further away.
Autor’s adress:
Roman Wójcik
Katedra
Urządzania
Lasu,
Geomatyki
i Ekonomiki Leśnictwa
Wydział Leśny, SGGW
02-787 Warszawa, ul. Nowoursynowska 159
Poland
Wpływ ciągów komunikacynych na ekosystemy leśne
195