Koncept cyklu mozaiky

Koncept mozaikového cyklu je diskutován v oblastech ekologie a ochrany přírody . Kromě technicko-teoretické diskuse o vývoji (sukcesi) ekosystémů slouží také k vývoji a implementaci strategií ochrany a využívání přírody (zejména lesní vědy ). Koncept byl u. A. Vyvinuto na základě studií lesních ekosystémů ( pralesní relikty ).

Koncept cyklu mozaiky je založen na opakující se posloupnosti ( cyklech ) různých vývojových stadií ( následných stádií ) ekosystémů . V rámci ekosystému se všechny dílčí stupně posloupnosti nacházejí současně na dílčích plochách. Místní a regionální narušení asynchronně resetují proces nástupnictví v jednotlivých podoblastech, takže je výsledkem heterogenní mozaika vývojových stádií. Teorie cyklu mozaiky je zvláštním případem dynamického uvažování ekosystémů, který - na rozdíl od toho, co se často uvádí - není totožný s pojmem „dynamika patchů“ nebo „gap dynamics“, pokud tyto koncepty neznají fázi vyvrcholení, ale teorii mozaikového cyklu.

Autoři Hermann Remmert a Wolfgang Scherzinger na začátku 90. let popsali, že (lesní) ekosystémy se cyklicky omlazují a posloupnost v ekosystému může probíhat mimo fázi a asynchronně. Příčiny toho mohou být jak endogenní ( ležící v systému ), tak exogenní (ležící mimo systém). Celonárodní jednotné stádium vyvrcholení se podle této koncepce nikdy nedosáhne, na rozdíl od starších názorů (teorie monoklimatu a polyklimatu). Spíše se rozvíjí ekosystém, který se skládá z dynamické mozaiky různých rostlinných společenstev a věků.

Cykly a mozaiky posloupnosti

Jako všechny přírodní systémy, i ekosystémy podléhají přirozené dynamice. Les může z. B. získává se pouze v případě, že jednotlivé stromy uhynou, ale výsledné mezery jsou znovu odstraněny novými stromy. Tato dynamika regenerace systému má komplexní účinky, které mohou ovlivnit různá prostorová a časová měřítka. Regenerační mezery v lese v ideálních umístěních pro les v ideálním podnebí nemusí být větší než jeden strom (pokud zemře a zhroutí se z přirozených příčin „ve stoje“), mohou mít několik délek (pokud je padající strom doprovázen jinými stromy) slzy). Faktory jako požáry, bouře, kalamity hmyzu atd. Zásoby mohou také odumírat na velkých plochách a vytvářet větší mezery.

Prázdnotu v systému může zpočátku vyplnit jednotlivec jednoho druhu. Často vstupuje do hry rychle rostoucí „pionýrský druh“, který může být po dlouhé době přemístěn původním druhem. Je také možné, že několik takových průkopnických typů bude následovat jeden druhého. Při pozorování těchto regeneračních procesů v přírodních ekosystémech vědci zjistili, že tyto procesy mohou probíhat v různých systémech podle určitých vzorců. Tak poznal z. B. Sprugel a Bormann v balzámových smrkových lesích Severní Ameriky, podlouhlé pruhy odumřelých stromů v džungli, které patří k regeneračnímu cyklu s obdobím asi 80 let, který jakoby prochází lesem ve vlnách. Sousa shrnuje různé studie o severoamerických lesních ekosystémech, které se skládají z částí různých velikostí, z nichž každý lze vysledovat zpět k lesnímu požáru. Zásoby, které nebyly vytvořeny požárem, se v těchto lesích nevyskytují.

Předpokládá se, že prvním vědcem, který popsal takové vzorce omlazovacího cyklu, byl Andre Aubreville v roce 1938. Pokud člověk sleduje vývoj takového lesa v určitém bodě po delší dobu, vnímá přímou změnu, posloupnost . Pravidelná posloupnost těchto stavů se nazývá posloupnost řad. Pokud však člověk pozoruje dostatečně dlouho, poslední fáze posloupnosti se změní zpět na první, čímž se uzavře do kruhu (z řeckého slova: cyklus). Velikost povrchů, na kterých se tento cyklus synchronně prochází, je velikost kuželové mezery v systému. Pokud sousední zužující se mezery nejsou vzájemně synchronizovány, jsou cykly v každé mezeře rozloženy. Při prostorovém pohledu v jakémkoli časovém okamžiku lze vidět mozaiku kvazihomogenních dílčích oblastí, z nichž každá je v určitém stavu regeneračního cyklu.

Tento cyklický vývoj lesa nedotčeného člověkem probíhá v různých typech lesů (například subalpínských , boreálních atd.), Tj. V závislosti na struktuře systémů, na podoblastech různých velikostí. Při pohledu shora tvoří tyto různé podoblasti různých fází posloupnosti mozaiku . Velikost „mozaikových oblastí“ je primárně ovlivněna faktory, které řídí dynamiku regenerace (velké plochy: např. Lesní požár, malé plochy: např. Individuální věkový úhyn stromů). Délka cyklu přirozeně závisí na délce života daného druhu. Stejně jako v případě po sobě jdoucích generací průkopnických druhů však může být za určitých okolností podstatně delší než životnost nejdelšího druhu. V případě lesních požárů to může záviset na faktorech, jako je produktivita (doplňování snadno spalitelného odumřelého dřeva), a pak je nezávislá na životnost druhu. Může také zcela záviset na exogenních faktorech, např. B. na průměrné frekvenci extrémních bouří (hurikány, hurikány). Obvykle se zdá, že převládá směs endogenních a exogenních faktorů.

Dynamika regenerace pralesů je přirozeně mnohem obtížnější prozkoumat ve střední Evropě s její tisíciletou kulturní krajinou než z. B. Severní Amerika. Dynamika obnovy středoevropských pralesů je proto v rámci výzkumu velmi kontroverzní. Vzhledem k tomu, že pralesy jsou zachovány pouze v malém měřítku, většinou v hornatém prostředí v jihovýchodní Evropě, a protože lidé určují dynamiku regenerace v hospodářských lesích (včetně těch, které jsou přirozeně obhospodařovány), lze přirozenou dynamiku téměř všech středoevropských lesů rozvíjet jen obtížně analogicky. Zvláštní význam zde mají výsledky výzkumu džungle (např.)

Velikost plochy po poškození (podle Scherzinger 1991)

Plošné velikosti úseků podle ekosystémů (podle Jedicke 1994):

Fáze (fáze) koncepce cyklu mozaiky

Informace založené na konceptu Remmert. Časy a „rozměry“ je třeba uvést pouze přibližně.

Teorie mozaikového cyklu v lesním hospodářství

V případě hospodářských lesů (lesů) je ekosystém narušen lidmi. Obhospodařované lesy s téměř přirozeným druhovým složením přebírají imaginární, nenarušený ekosystém náhradní funkce. Fáze lze nalézt v hospodářských lesích, ale liší se víceméně významně ve výskytu mrtvého dřeva a v druhovém složení. U. být považován za náhradní společnosti. Četnost a prostorový rozsah stadionů se velmi liší v závislosti na řízení a interpretaci teoretických doktrín.

V hospodářském lese se ruderální fázi pokud možno vyhneme. Pastva funguje jako konkurence pro lesní rostliny a podporuje škodlivé populace myší. Obvykle zpomaluje rychlý vývoj nových zásob a způsobuje náklady. V lesích věkových tříd se pokouší projít touto fází co nejrychleji nebo se jí úplně vyhnout pomocí vhodných regeneračních procesů (vyklízecí řez, Femelův řez ). Ruderální fáze je zde dosaženo zejména po jasných řezech . Ruderální flóra a fauna zhruba odpovídají flóře a fauně jasného řezu. Odlesňování je však ve vesmíru stále více zakázáno nebo alespoň omezeno. V trvalých lesích ( např. V lesích plentů ) byla ruderální fáze zcela vypnuta. Je silně zastoupena v nízkých a středních lesích , které však dnes existují pouze v relikviích. Ty se „nasazují na kůl“ každých 20 až 30 let, což znamená, že ruderální fáze prochází znovu v relativně krátkých obdobích. Problémům s regenerací se lze v těchto lesích vyhnout, protože regenerace probíhá vyrážkou , která je v této fázi konkurenceschopnější než růst jádra . Mnoho nízkých a středních lesů je pod ochranou přírody, protože odpovídající holosečná flóra je velmi druhově bohatá a holoseče jsou v dnešních ekonomických formách, jak je popsáno výše, stále vzácnější.

Tyto průkopníkem lesní fáze odpovídá komerčních lesů nejblíže ke kulturám na věk třídy lesa, zejména přírodním regenerace (s ohledem na druhové složení), nebo v kulturách, na čisté řezání (vzhledem k vlivu světla a související výskytu druhů Pioneer strom). Tato fáze věkových skupin je považována za velmi náchylnou k chorobám, procházení her a malým klimatickým vlivům a pokouší se ji udržet co nejkratší. V lesu plenter je tato fáze opět vypnuta. V nízkých a středních lesích mají břízy, vrby a topoly příležitost usadit se v období od vyrážky v prvním patře po vrchol koruny . V minulosti byly tyto průkopnické druhy stromů často považovány za konkurenci, a tedy za plevel, a proto byly během kultivačních prací odstraněny. Dnešní pohled je jiný. Průkopnické druhy stromů pomáhají rychleji uzavřít korunu a jsou do jisté míry přijímány jako vyživující druhy stromů.

Zahušťování se také nazývá odpovídající vývojová fáze ve vysokém lese, která začíná po uzavření koruny a končí začátkem přirozeného čištění větví. V lesních porostech a středních lesích tato fáze zabírá velkou část doby rotace. V lesu plenter není vyvinut v popsané formě kvůli silné směsi stromů různého věku a průměru.

Konečný les a optimální fáze odpovídají vývoji lesů stupně stožárů a stromů. Druhé fáze již v lesích lesů není dosaženo, protože hospodářského cíle již bylo dosaženo a populace byly vráceny zpět do úlu; zde je cyklus předčasně ukončen a restartován. Prvních výnosů lze dosáhnout v závěrečné lesní fázi, ale ekonomickým cílem v dnešním pěstování lesů je dosáhnout optimální fáze se silným růstem a vysokým ekonomickým ziskem. Úbytek jednotlivých stromů v důsledku konkurenčního tlaku a výsledné odumřelé dřevo je však v hospodářských lesích výrazně snížen, v závislosti na intenzitě hospodaření. Výběr stromů, které mají být odstraněny, určuje lesník a padlé končetiny (kmeny) jsou odstraněny ze zásoby a prodány.

Fáze plenter dostala svůj název od operace plenter . Mezery v hospodářském lese však nejsou vytvářeny padáním mrtvého dřeva, ale cílenou těžbou dřeva. V lesu plenter se tato fáze dlouhodobě projevuje prostřednictvím správy. Ostatní fáze se zde neobjevují v jasné formě. V lesích věkových skupin je fáze dosaženo začátkem konečného použití, jakmile je provedeno, například jako mýtina nebo Femelhau . Světlo dopadající do děr připravuje půdu pro přirozenou regeneraci (zahřívání urychluje degradaci humusu) a umožňuje klíčit první sazenice.

Fáze rozpadu a kolaps prochází v lese věkové třídy v konečném použití. Odpovídající mrtvé dřevo však chybí a proces probíhá ve velmi krátké době. Ekonomickým cílem je využít dosud stojící dřevo a představit novou generaci osvětlením nebo vyčištěním ploch. To také odpovídá konci cyklu.

Souhrnně lze říci, že struktury konceptu cyklu mozaiky lze nalézt také v hospodářských lesích. Cykly však procházejí výrazně kratšími časovými obdobími. Na smrkových farmách to může být méně než 100 let a na pomalu rostoucích dubových farmách mohou dosáhnout doby kolem 250 let. Některé formy řízení, jako je lesní porost nebo plentární les, systematicky vylučují jednotlivé fáze (viz výše). Stále více vyhledávaný princip trvalého obhospodařování lesů s vyhýbáním se holým plochám také pomáhá vytlačit ruderální a průkopnickou lesní fázi. Dalším obecným rozdílem v hospodářských lesích je nedostatek velkého množství mrtvého dřeva, což je v některých fázích určující faktor. Mnoho společností se snaží tento nedostatek kompenzovat programy mrtvého dřeva. Taková opatření však obvykle souvisejí se ztrátou příjmů, a proto se často provádějí jen polovičatě.

Důsledky pro ekologii a praxi ochrany přírody

Uplatnění koncepce mozaikového cyklu v ochraně přírody a lesním hospodářství vedlo k tomu, že dnes je mnohem větší důležitost časové dynamiky pro porozumění ekosystémům uznávána mnohem komplexněji. Dřívější pozorování biotopů, založené na kulturní krajině s její nízkou dynamikou, vedlo k poměrně statickým konceptům, např. B. lesy, které lesní společnosti charakterizovaly jako rostlinně-sociologické jednotky a související pojmy, jako je klimaxová vegetace nebo potenciální přirozená vegetace . Vzhledem k dynamice patchů a výzkumu džungle je to třeba chápat jako zkrácený pohled na celý systém. V ochraně přírody se vyvinul přístup ochrany procesu, který do úvahy konkrétně zahrnuje přirozenou dynamiku.

Jedicke řídí u. A. z této teorie vyplývá požadavek na dlouhodobé zabezpečení velkých chráněných území, aby byla zaručena procesní ochrana ekosystému (lesní požár, větrný úder atd.). V případě velkého převratu v lese, který je pod ochranou přírody, může být status přírodní rezervace zrušen, protože ochranný účel „ochrana lesa“ již neplatí. Ochranný účel by nakonec musel být rozšířen na procesy nástupnictví. Praktická implementace a revize koncepce bude v budoucnu umožněna vytvořením oblastí rozvoje divočiny .

Praktická použitelnost konceptu mozaikového cyklu v užším smyslu na středoevropské přírodní lesy je však dnes v profesionálním světě z velké části vnímána kriticky. Výsledky zejména výzkumu džungle naznačují, že ve středoevropských listnatých lesích jsou regenerační buňky (tj. Oblasti mozaiky) velmi malé a zřídka přesahují velikost jediného stromu (přibližně 2 000 m²). Kromě toho je klimaxový les obvykle přímo omlazován, aniž by procházel ruderálními nebo průkopnickými lesními fázemi. Tímto směrem poukazují také experimentální poznatky o regeneraci lesů. Pokud velikost „mozaiky“ není větší než strom a doba trvání „cyklu“ odpovídá jeho životnosti, stává se koncept triviální. Odborníci na vegetaci, jako je Heinz Ellenberg (viz lit.), proto považují její aplikaci za zbytečnou.

Zajímavá jsou pozorování vrabčích v pralesních bukových dubových lesích v Íránu jižně od Kaspického moře, která v mnoha ohledech druhově odpovídají středoevropským lesům. Pozoroval malé omlazovací mezery uprostřed rozsáhlých „krytých lesů“ se silnými převisy . Zpočátku se v jednotlivých mezerách objevují jiné než neobvyklé typy.

Souvislost mezi mozaikovým cyklem a vlivem velkých pasoucích se zvířat

S hypotézou megaherbivore existuje další teorie, která klade důraz na dynamické procesy v přírodních lesích, a tak zpochybňuje převládající vědecký názor, že pro středoevropské přírodní lesy je zásadní regenerace jednoho kmene. Tato teorie je rovněž velmi kontroverzní ve své použitelnosti ve střední Evropě. Výzkum polootevřených pastvinových krajin, zejména v Nizozemsku, odhalil zajímavé korelace mezi těmito dvěma hypotézami. Předpokládá se cyklus pastvy (zejména dobytka), ve kterém mohou mladé stromy růst pouze pod ochranou trnitých keřů a bylin. Rostoucí stromy během dospívání zastíní své trnité „ošetřovatelské keře“. To znamená, že pod plně dospělými stromy nemohou růst žádné mladé stromy. Pokud stromy v určitém okamžiku zemřou, zbývá otevřená pastvina, na které vznikají trnité druhy (jako vrbové plevele). Cyklus je nyní uzavřen a může začít znovu. Výsledkem by byl ztenčený les s mýtinami rozptýlenými jako mozaika. Tato teorie je založena na pozorováních ve velkých nizozemských chráněných oblastech s pasoucími se zvířaty ve volném výběhu, je však stále spekulativní a není obecně přijímána.

Viz také

literatura

  • Eugene Odum: Principy ekologie. Spectrum, Heidelberg 1991, ISBN 3-89330-712-5 .
  • Eckhard Jedicke: Síť biotopů - základy a opatření nové strategie ochrany přírody. 2. vydání. Ulmer, Stuttgart 1994, ISBN 3-8001-3324-5 .
  • Heinz Ellenberg : Vegetace střední Evropy v Alpách z ekologického, dynamického a historického hlediska. 5., výrazně změněné a vylepšené vydání. Ulmer, Stuttgart 1996, ISBN 3-8001-2696-6 .

Individuální důkazy

  1. ↑ „Nejviditelnější rolí, kterou narušení hraje v ekosystémech, je odklon komunity od nějaké jinak předvídatelné postupné cesty. ... [Zjistili jsme, že narušení a fluktuace prostředí brání tomu, aby tato cesta byla následována po jakoukoli efektivní dobu.“ “ Pickett, STA & White, PS 1985: Patch dynamika: syntéza. In: Pickett, STA & White PS (Eds.): Ekologie přírodních poruch a dynamiky patchů. Academic Press, Orlando: 371-384, zde 373; vidět. Pickett, STA 1980: Nerovnovážné koexistence rostlin. Bulletin of the Torrey Botanical Club 107 (2): 238-248.
  2. ↑ „Konečné stádium přirozené vegetace, vyvrcholení, se ukazuje jako mozaika různých rostlinných společenstev, z nichž každý podléhá svému vlastnímu cyklu.“ (Remmert, H. 1985: Co se stane ve stadiu vyvrcholení? Přírodní vědy 72: 505-512, zde : 509)
  3. ↑ Hermann Remmert: Koncept cyklu mozaiky a jeho význam pro ochranu přírody - přehled. In: Laufener seminární práce. 5/1991, s. 5-15.
  4. ↑ Wolfgang Scherzinger: Koncept cyklu mozaiky z hlediska ochrany zoologických druhů. In: Laufener seminární práce. 5/1991, s. 30-42.
  5. ↑ Wolfgang Scherzinger: Ochrana přírody v lese - kvalitativní cíle dynamického rozvoje lesa. Ulmer Verlag, Stuttgart 1996, ISBN 3-8001-3356-3 .
  6. ↑ Douglas G. Sprugel, FH Bormann: Přírodní narušení a ustálený stav ve vysokohorských balzámových jedlích. In: Věda. 211, č. 4480. (1981), str. 390-393. (online) ( Memento ze dne 16. ledna 2014 v internetovém archivu ) (PDF; 526 kB)
  7. ^ Wayne P. Sousa: Role rušení v přírodních společenstvích. In: Roční přehled ekologie a systematiky. . 15 (1984), pp 353-391 (online) ( Memento v originálu od 16. ledna 2014 do Internetového archivu ) Info: archiv odkaz se automaticky vloží a dosud nebyl zkontrolován. Zkontrolujte prosím původní a archivovaný odkaz podle pokynů a poté toto oznámení odstraňte. (PDF; 4,2 MB) @ 1@ 2Šablona: Webachiv / IABot / nature.berkeley.edu
  8. ^ A. Aubréville: La foret coloniale. In: Annales de l'Académie des Sciences Coloniales. tome IX, 1938, s. 1-245.
  9. ↑ Stefan Korpel: Pralesy Západních Karpat. Gustav Fischer Verlag, 1995, ISBN 3-437-30702-9 .
  10. ↑ Eckhard Jedicke: Dynamika časoprostoru v ekosystémech a krajinách. Znalosti krajinné ekologie a formulace definice ochrany procesu. In: Ochrana přírody a plánování krajiny. 30 (1998), str. 229-236.
  11. ^ Wolfgang Schmidt: Dynamika středoevropských bukových lesů. Kritické komentáře k konceptu cyklu mozaiky. In: Ochrana přírody a plánování krajiny. 30 (1998), str. 242-249.
  12. ^ Georg Sperber: Smíšené bukovo-dubové lesy a megaherbivores. Lesní dojmy z Íránu. In: Velká zvířata jako krajinářství. Zpráva LWF 27 (2000). Vydal Bavorský státní institut pro lesy a lesnictví. (online) ( Memento ze dne 16. ledna 2014 v internetovém archivu ) (PDF; 836 kB)
  13. ↑ FWM Vera: Pasoucí se ekologie a historie lesů. Vydavatelé CABI, New York 2000.
  14. ^ H. Olff, FWM Vera, J. Bokdam, ES Bakker, JM Gleichman, K.de Maeyer, R. Smit (1999): Shifting Mosaics in Grazed Woodlands Driven by the Alteration of Plant Facilitation and Competition. In: Biologie rostlin. 1 1999, s. 127-137.
  15. ^ J. Bokdam: Ochrana přírody a řízení pastvy. Volně se pohybující dobytek jako hnací síla cyklické vegetační posloupnosti. Disertační práce. Wageningen University, Wageningen, Nizozemsko 2003. (online)