Les jako ekosystém

Ilustrační foto kapitoly Les jako ekosystém

Struktura lesního ekosystému

Druhová

je dána druhovým složením biocenózy, bohatost této struktury je postižena pojmem diverzita nebo biodiverzita

Funkční

struktura daná rozložením skupin organismů je jejich funkcí v rámci ekosystému, vztahem k biomase a nekromase.

Prostorová

struktura daná vzájemným uspořádáním jednotlivých složek v prostoru je možno na ni pohlížet z různých hledisek:
  1. prostorová – vnější – daná uspořádáním subekosystémů (plášť, nitro porostu...)
  2. vnitřní – daná uspořádáním jednotlivých složek ekosystému (půda,keřové, stromové patro...)

Struktura porostu:

Porost

-stromové společenstvo na lesním pozemku s jednotnou druhovou, věkovou a prostorovou strukturou (ON 48 0002). Při pěstebním chápání zahrnuje část lesa (krom stromů i ostatní složky), která je objektem konkrétních pěstebních opatření (Korpel)

Struktura porostu

celé vnitřní uspořádání, výstavba a kompozice složitého souboru stromů, jde o statické zachycení všech těchto kvantitativních znaků.
Struktura lesa má mj. zajistit i plynulou regeneraci, obnovu lesního ekosystému, a to v podmínkách komerčně využívaného lesa (lesa hospodářského) a stejně tak má být zárukou plynulé obnovy lesa přírodního.
Má zajistit stálou, vyrovnanou a bezpečnou reprodukci lesa, u hospodářského lesa navíc i produkci.

Struktura lesního ekosystému je dána jeho skladbou, složením, a to posuzovanou z různých hledisek:
  1. Původ porostu a složek
  2. Porostní druhové složení
  3. Smíšení porostu
  4. Věkové členění porostu
  5. Tloušťkové a výškové členění
  6. Zápoj porostu
  7. Vnitřní výstavba porostu (výškové členění)
  1. Původ porostu a složek
    je hledisko druhů, vytvářejících živá společenstva, tj. aspekt diverzity, biodiverzity, tedy hledisko druhové.
    Lze sem přiřadit i hledisko genetické, tedy složení populací a zastoupení proveniencí a klonů. Je možno rozeznávat původní, autochtonní, a nepůvodní, alochtonní, druhy a populace.
    Ty mohou být z nejrůznějších pohledů (ochranářský, pěstební, komerční) stanovištně vhodné nebo nevhodné.
    Pro analýzu lesních ekosystémů a pro jejich management je důležité rozeznat, zda jsou lesní porosty přirozeně či uměle vzniklé a jaká je jejich stabilita.
    semenný x výmladkový (tj. vniklý generativně nebo vegetativně (u lesa nízkého – pařezin), případně smíšeným způsobem (u lesa středního) autochtonní původ – buďto přirozená obnova stanovištně původních dřevin, případně výsadba ze semen výběrných stromů z daného místa allochtoní – dřeviny stanovištně nepůvodní, introdukované, případně nepůvodní ekotypy. Tyto dřeviny navíc mohou být stanovištně vhodné , nebo nevhodné, z pohledu stavu a zhoršování nebo zlepšování stanoviště a z pohledu vitality a zdravotního stavu těchto dřevin z hlediska genetické variability porost mohou tvořit jednotlivé druhy, jejich populace, různě variabilní s ohledem na původ a vznik porostu (vyšší variabilita u porostů vzniklých přirozenou obnovou, než u porostů uměle vysázených)
  2. Porostní druhové složení
    Nejzákladnější typ jsou porosty sekundárně nesmíšené, složené převážně z jedné dřeviny s maximálně 10 % příměsí jiné dřeviny, nebo smíšené. První případ je v našich přirozených podmínkách poměrně vzácný (horské smrčiny, bučiny) a výskyt nesmíšených porostů spíše naznačuje nějaký silný vnější tlak na ekosystém (selektivní těžby, požáry, pastva apod.).
    Typy smíšení dřevin v porostu Struktura je z tohoto pohledu dána smíšením porostu
    Korpel(1991) z tohoto hlediska rozlišuje porosty stejnorodé (do 10% příměsi)
    a různorodé,
    ve kterých jsou dřeviny označené podle zastoupení jako: hlavní (nad 30%), přimíšené (20-30%), vtroušené (10-20%), jednotlivě přimíšené (do 10%). Aby byl porost do 40 let smíšený, musí mít alespoň 20% příměsi, starší minimálně 30% příměsi
    norma ON 48 0002 : převládající nebo dominantní je dřevina s nejvyšším zastoupením, přimíšená dřevina má zastoupení nižší, ale nejméně 10%, dřevina vtroušená má zastoupení pod 10%
  3. Smíšení porostu
    Podle vzájemného uspořádání jednotlivých dřevin v porostu lze pak hodnotit typ smíšení porostu a to, zda jde o uspořádání jednotlivých dřevin pravidelné (v případě umělých výsadeb), náhodné nebo hloučkovité
    Příklady pohledu na smíšení porostu potom charakterizuje nikoli podíl jednotlivých druhů, ale jejich uspořádání v prostoru, kdy podle Korpel’a forma smíšení může být: jednotlivá, hloučková (3-4 jedinci na 100m2 v dospělém porostu), skupinová 0,01-0,2 ha, ostrůvkovitá 0,2-0,5 ha, plošná nad 0,5 haRozdělení z hlediska jednotlivců Rozdělení z hlediska skupinpodle ON 48 0002: hloučkovitá (do 0,03 ha), skupinkovitá (0,03 – 0,1ha) skupinovitá (0,1-0,2 ha) řadová, pásová
  4. Věkové členění porostu
    Z tohoto hlediska se porost hodnotí jako stejnověký, nebo různověký, a pokud jako různověký, zda zahrnuje celé věkové spektrum, nebo jen dvě-tři věkově odlišené skupiny stromů. Na věkovou strukturu má vliv především druh dřeviny a způsob růstu, prostředí, pěstební zásahy a způsob založení porostu...
    Diferenciace porostu z tohoto hlediska může být poměrně vysoká
  5. Tloušťkové a výškové členění
    Tloušťkové rozdělení je rovněž faktor na který je možné pohlížet z různých hledisek a který na druhou stranu může vypovídat o způsobu vzniku a "přirozenosti" porostu". Porosty založené uměle, které jsou víceméně stejnověké, mají tloušťkové rozpětí poměrně úzké, s nejvyšší četností pro střední hodnoty - tvar Gaussovy křivky. Posouzení tloušťkové struktury porostu, respektive rozdělení počtu stromů v jednotlivých tloušťkových třídách, je velmi důležité. To je zásadní informace z hlediska obhospodařování porostů v hospodářských lesích a jeden z hlavních údajů pro posouzení dynamiky přírodních lesů včetně lesů v chráněných územích.
    V podmínkách klimaxových lesů střední Evropy do jisté míry nahrazuje i věkovou strukturu lesních ekosystémů a pro predikci dalšího vývoje lesů je často závažnější.
    Díky schopnosti stinných dřevin, jež jsou v našich podmínkách dominantami lesních ekosystémů na většině území, je pro růst a vývoj jedinců důležitější jejich postavení ve struktuře lesa, z hlediska úrovně, než skutečný fyzický věk.
    Tloušťková struktura, jak bylo řečeno, nepřímo charakterizuje i věkové složení porostů jako dominantní složky lesních ekosystémů. Z jejího rozdělení lze poznat do značné míry charakter porostů, činit závěry o jeho dosavadním vývoji, na druhé straně slouží jako základ pro pěstební opatření i pro předpověď samovolného, spontánního vývoje lesních částí. To má značný význam například pro péči o chráněná území a pro formulování zásad jejich managementu.
    Využití disponibilního prostoru určuje výškovou strukturu lesa. O výškové struktuře mluvíme i v případě, kdy jsou porosty jednoetážové a v rámci této jedné etáže chceme podrobněji rozlišovat význam stromů pro vývoj a hospodářské využití porostu. Stromy s podobnou růstovou dynamikou pak dělíme mezi jednotlivé stromové třídy a distribuce výšek a její změny nám mohou poskytnout cenné údaje pro řízení vývoje porostu.
  6. Aspekt prostorový
    je významný zejména pro analýzu ekosystému lesa. Každý ekosystém, včetně ekosystému lesního, zaujímá na zemském povrchu určitou plochu, v kombinaci s výškou dominantní vegetace a hloubkou jejího kořenového systému pak určitý prostor. Prostor z hlediska pater Prostor z hlediska vrstev
    V tomto prostoru pak probíhají a uskutečňují se funkce ekosystému, z lesnického hlediska pak zejména produkce. Tento prostor je proto někdy označován jako produkční (disponibilní) prostor a plocha jako produkční (disponibilní) plocha. Vylišuje se korunový, kmenový a kořenový prostor, ve kterých probíhají interakce mezi členy společenstva a jejich prostředím.
    Systémů podrobnějšího členění především nadzemního prostoru lesního ekosystému je celá řada a často jsou používány i synonymické a homonymické termíny. Tyto soustavy byly vytvořeny pro nejrůznější potřeby: analýza ekosystémů, fytocenologie, pěstování lesů, a byly vytvářeny i pro lesní porosty nejrůznějšího charakteru. Proto budou v následujícím textu uvedeny jen ty nejdůležitější a nejčastěji používaná rozdělení a vysvětleny nejfrekventovanější termíny.
  7. Vnitřní výstavba porostu, prostorové členění
    s jeho charakteristikami těsně souvisí následující pojmy:
    • Zápoj
      - vzájemný dotyk a prolínání korun v korunové vrstvě.
      Je možné ho znázornit jak v půdorysu korunovou projekcí, tak v bokorysu vyplněním růstového prostoru.
      Míra clonění Z = Pc/Ps (Pc je clonná plocha, plocha průmětů, Ps je plocha porostu)
      Významný je pojem zápoj, který označuje vzájemný poměr korun v korunové vrstvě, vytvářející clonu. Lze jím částečně popsat uspořádání korun v disponibilním prostoru a stupeň jeho využití, např. jako poměr korunových projekcí a celkové plochy lesního úseku.
      Z kvalitativního hlediska můžeme popsat zápoj z hlediska vyplnění růstového prostoru:
      • horizontální
        kdy jsou koruny stromů uspořádány v jedné vrstvě
      • stupňovitý
        kdy tvoří několik vedle sebe lokalizovaných dílčích vrstev
      • diagonální
        při kterém je přechod mezi různě vysokými jedinci plynulý (korunový prostor se plynule zvyšuje či snižuje)
      • prostorový
        při kterém jsou koruny rozmístěny v rámci celého produkčního prostoru

      Stupeň kontaktu korun je možmné hodnotit jako zápoj z hlediska clonné plochy
      • normální – na daném stanovišti vznikne pro daný druh přirozeně
      • stísněný – vzájemné pronikání, deformace korun
      • dokonalý – koruny se dotýkají a ovlivňují
      • uvolněný – koruny se nedotýkají, ale ovlivňují (stíněním)
      • volný – koruny se nedotýkají a neovlivňují
      • přerušený – pokud chybí 1-2 jedinci s průměrně velkými korunami
      • mezernatý – pomístně jsou mezery velikosti 3 a více průměrně velkých korun
    • Vrstva - Označuje horizontálně vylišenou část ekosystému s význačným homogenním charakterem. V V rámci daného lesního ekosystému se tak může definovat vrstva sstromová (korunová, kmenová), keřová, bylinná, vrstva nadložního humusu a minerální půdy. Ta se ještě může dělit na jednotlivé pedogenetické horizonty. V rámci pěstování lesů se používá rozdělení nadzemního prostoru na 3 rovnoměrné vrstvy, zaujímající vždy 1/3 výšky porostu, do kterých zasahují vrcholky stromů a lze pak hovořit o jedno- až třívrstevných porostech.
    • Etáž - vzniká, když v porostu vznikne náhlý výrazný výškový odstup dvou nebo více částečných souborů stromů (důsledek různověkosti, růstových schopností atd.) Další případ použití tohoto pojmu je fytocenologie, kde se pod ním rozumí přesně vertikálně definované vrstvy porostu (E3 - E0).
    • Úroveň - je hloubkou úzce vymezená, výškově značně vyrovnaná část korunového prostoru, ve které se nacházejí stromy s korunami osvětlenými přímým slunečním světlem. obrázek
    • Patro- Lze jej definovat podobně jako vrstvu s tím, že se omezuje na nadzemní část vegetace. Potom hovoříme o patře stromovém, keřovém, bylinném, mechovém.

Z hlediska lesního hospodářství je v rámci prostorové struktury důležitý pojem stromový rozestup. Pro optimální produkci je nutné, aby využití růstového prostoru bylo co nejefektivnější. Při umělé obnově se proto využívá různých druhů sponu ( čtvercový, trojúhelníkový, obdélníkový), které mají zajistit pravidelné uspořádání a využití prostoru.

Ekologické a environmentální funkce lesa

Proměny struktury lesa a jednotlivé složky lesních ekosystémů se vzájemně silně podmiňují. Silná je i vzájemná interakce a ovlivňování složky lesní vegetace na jedné a abiotických složek prostředí na druhé straně. Výrazné jsou i změny abiotických (i biotických) složek lesního ekosystému (prostředí) při změnách stromové složky vyvolaných lidskými, především hospodářskými zásahy.
Z hlediska hodnocení člověkem pak při ovlivňování složek životního prostředí lesními porosty hovoříme o ekologických funkcích lesa, provádíme-li hodnocení z hlediska studia vzájemného vztahu lesa a složek prostředí. Provádíme-li hodnocení z hlediska potřeb lidské společnosti, lze hovořit i o environmentálních funkcích lesa.

V rámci vztahu lesa (v tomto případě především stromové složky) a klimatických faktorů prostředí (světlo, teplota, proudění vzduchu, vzdušná vlhkost) tak hovoříme o klimatické funkci lesa.
Tu můžeme hodnotit v krajinném měřítku, jako vliv zalesnění území na stav a dynamiku hlavních faktorů podnebí a počasí, tak i z hlediska mikroklimatického, tj. vytváření specifického lesního prostředí.
V rámci vztahu lesa a koloběhu vody tak mluvíme o hydrické funkci
lesa, eventuálně, při jejím cíleném využívání o vodohospodářské funkci lesa. Jedná se přitom o celý soubor účinků lesního porostu (ekosystému) na jednotlivé faktory koloběhu vody v krajině. Soubor hydrických funkcí je přitom uváděn jako případ ekologické funkce, tedy vlivu lesa na koloběh vody bez vědomého a cíleného využívání člověkem, vohohospodářská funkce je pak uváděna jako příklad funkce environmentální, tj. hodnocení vlivu lesa z hlediska především vytváření vodních zdrojů v krajině v odpovídajícím množství a kvalitě.
Z hlediska lesní půdy nebo půdy obecně pak lze uvažovat o funkci půdotvorné
-spíše ekologické funkci lesa, tj. o vztahu mezi konkrétním stavem půd a lesního porostu, eventuálně o studiu pedogeneze, a pak o funkci půdoochranné (spíše environmentální), tj. o vztahu mezi stavem a zásahy v porostech a degradací (regradací) půd.

Stav lesů má velký dopad i na stav biotických složek. Lesní prostředí je vhodné pro celou řadu přizpůsobených organizmů a z tohoto hlediska je možno definovat funkci lesa jako funkci ochrany přírody, eventuálně ochrany biodiverzity.

Vliv lesa na jednotlivé složky lesního prostředí a stejně tak i prostředí krajinného se považuje za velice příznivý a hodný ochrany i podpory. Dokonce se uvažuje, že jeho význam přesahuje význam lesů jako zdroje obnovitelné suroviny - především dříví. Má se tedy obecně za to, že ekologické a environmentální, tj mimoprodukční funkce lesů přesahují, a to i značně, význam funkce produkční. Problém je v kvantifikaci tohoto vlivu a pak v jeho finančním vyjádření. Tyto otázky mají zásadní význam pro další management lesů na globální úrovni.

Literatura použitá a doporučená:
Hladík, M. - Korpel, , Š - Lukáč, T. - Tesař, V.: Hospodárenie v lesoch horských oblastí. /Forest management in mountain areas/. Praha, LF VŠZ 1993. 123 s.
Jeník, J.: Ekosystémy. /Ecosystems./ Praha, UK 1995. 135 s.
Korpel´, Š.: Pestovanie lesa. /Silviculture/. Príroda, Bratislava 1991. 465 s.
Otto, H.-J.: Waldoekologie. Stuttgart, Eugen Ulmer 1994. 391 p.
Šach, F.: Převod lesa pasečného na les výběrný. /Conversion of even-aged forestry to uneven-aged/. Lesnictví - Forestry, 42, 1996, č. 10, s. 481 - 486.
Begon M., Harper l. J., Townsend C.R.: Ekologie- jedinci, populace a společenstva, Vydavatelství Univerzity Palackého Olomouc, 1997, s.950