Ekologie obnovy a praktické příklady Lubomír Tichý Rozpad krajinných struktur – Louky pod Kumstátem 1950 Rozpad krajinných struktur – Louky pod Kumstátem - současnost Ekologie obnovy jako obor Zabývá se obnovou degradovaných nebo zcela zničených stanovišť Cílem: • Zvýšit přírodní hodnotu • Urychlit přírodní procesy Těmata ekologické obnovy: • Obnova industriálních stanovišť • Obnova ekosystémů na orné půdě • Obnova říčních ekosystémů • Obnova degradovaných lučních porostů • Obnova přirozené skladby lesů Postupné kroky vedoucí k obnově stanovišť: • Identifikace degradačních procesů • Navržení postupů vedoucích k zastavení degradace • Stanovení realistických cílů projektu obnovy • Měřitelné parametry dokumentující proces obnovy • Metodické postupy procesu obnovy • Praktická realizace • Monitoring Význam těžeben jako zdroje biodiverzity krajiny 0,9 % ČR dotčeno povrchovou těžbou surovin 157 ZCHÚ v místech s původní povrchovou těžbou Předmětem ochrany: 98 – geologie, 19 – zoologie, botanika/zoologie – 12, botanika – 11, botanika/zoologie/geologie – 11 Důvody: • Odstranění svrchní vrstvy půdy – odstranění živin z prostředí • Edafická extremizace stanovišť • Klimatické extrémy (sucho, teplo, inverze, teplotní výkyvy) • Odblokování sukcese, odstranění kompetice – zmnožení některých populací, které se mohou vyskytovat ve velkých denzitách • Plošné vytvoření stanovišť v krajině jinak vzácných Haldy a výsypky 270 km2; celkem asi 70, v některých částech ČR zásadní krajinotvorný prvek - Povrchové doly, hlubinné doly - Nadložní a podložní vrstvy slojí - Mostecko, Sokolovsko, Kladensko, Nýřansko a Radnicko, Ostravsko atd. - Vznikal členitý reliéf (sypáním v náspech), často s mělkými tůněmi - Dnes – cílené zarovnávání povrchu - Technické rekultivace: - Lesnické - Zemědělské - Hydrické Přírodě blízká obnova - Spontánní sukcese - Velmi cenné – mokřady - Nutnost nechat výsypku sednout 8 let - Rekultivace se časově vyrovnají sukcesi Kamenolomy Od středověku, malé rozměry. Postupně rostoucí těžba, do začátku 20. století – málo dynamitu – velmi drahý – rozebírání horniny podle přirozených zlomů = hladké lomové stěny Celkem 239 lomů – dekorační a stavební kámen 22 lomů – vápenec Lomy jámové x etážové – rozdílný způsob těžby Zaváženy inertním materiálem Kamenolomy silikátových hornin – rovnoměrně rozptýleny, menší druhová pestrost, ale ve vyšších polohách – jezírka, iniciální stádia rašelinišť Kamenolomy vápenců – velká druhová pestrost, obvykle v bezprostřední blízkosti cenných stanovišť – volné šíření druhů z okolní krajiny. Kamenolomy - typy stanovišť Kamenolomy – klimatické extrémy Tepelné ostrovy, konvekční buňka, prohřívání povrchu, malá evapotranspirace Vápencové lomy • Je stanovištní obdobou strmých skalnatých svahů, sutí a teras typických pro krasová území. • Umožňuje sekundární existenci primárního bezlesí ve střední Evropě typického vysokou druhovou rozmanitostí bioty. • Vápencové podloží je v přímém kontaktu se svrchními vrstvami nově vznikajícího půdního profilu Oblasti výskytu vápencových hornin ovlivňujících chemické složení půd jsou v ČR dosti vzácné. Specializované složky bioty vázané na tyto „vápencové ostrovy“ jsou významně ohroženy trvalým zmenšováním životního prostoru a řadou dalších negativních vlivů. Vytěžený vápencový lom může přispět k ochraně fytogenofondu: Vápencové lomy - diverzita • Na stanovištích devastovaných těžbou bylo zaznamenáno 30 ohrožených druhů: Alyssum montanum, Aquilegia vulgaris, Artemisia pontica, Aster amellus, Bolboschoenus maritimus, Campanula bononiensis, Campanula sibirica, Centaurium pulchellum, Dactylorhiza incarnata, Dorycnium germanicum, Epipactis palustris, Euphorbia polychroma, Filago arvensis, Galeopsis angustifolia, Inula ensifolia, Inula hirta, Iris pumila, Lactuca viminea, Lappula squarrosa, Linum tenuifolium, Medicago minima, Melampyrum cristatum, Melica ciliata, Myricaria germanica, Polycnemum majus, Polygala amarella, Rosa micrantha, Saxifraga tridactylites, Stachys annua. • Nejvíce druhů patří mezi teplomilné rostliny a významný podíl mají také rostliny vlhkomilné. Okrajově jsou zastoupeny polní plevele, luční druhy a fakultativně subhalofilní druhy. Pískovny a šterkopískovny 208 ložisek stavebních písků, 23 ložisek sklářských a slévárenských písků – 169 DP s rozlohou 114 km2. Nezpevněné sedimenty říčních náplavů. Výrazně převyšují konkávní tvary, těžba často pod hladinu spodní vody – jezera Klasická rekultivace – zalesnění borovými monokulturami, homogenní krajinné celky, nebo zemědělská rekultivace Navezení vrstvy zeminy Výsadby cizokrajných dřevin – Quercus rubra (dub červený), Picea pungens (smrk pichlavý) Spontánní obnova druhově bohatá. Těžebny jílů Kaolíny – 120 ložisek, 27 dobývacích prostorů Valy skrývkové zeminy, jámové lomy různé hloubky. Obvykle kyselá – neutrální pH Minimální prostupnost pro vodu, Vysoká prašnost přeschlého substrátu Velmi pomalé! Tempo těžby – dlouhodobá existence různých sukcesních stádií Soustředění ložisek do nadmořských výšek max. 450 m. Rekultivace – donedávna jen překrytí, zahlazení stop, návrat zemědělské půdy. Těžená rašeliniště Těžba rašeliny vzácně, pouze na několika lokalitách. V minulosti borkování – ruční těžba, sušení Dnes – průmyslová strojová těžba – (1) frézování, (2) mokrá těžba bagrem (léčivé vlastnosti zachovány). Rašeliniště – pouze 0,3 % rozlohy ČR, vzácný biotop, věnovat zvýšenou pozornost. Dotěžená místa – zbytková mocnost rašeliny 0,5-1 m Holá rašelina – nehostinný substrát, silně se přehřívá, mrazové narušení, větrná eroze. Obvyklá rekultivace - zalesnění Odkaliště Popílek vznikající spalováním uhlí – ukládán do nádrží a lagun. Voda postupně vsakuje, zbývá jemný kal a struska – směs s energosádrovcem – bazické prostředí. Většina odkališť obklopena zemědělskou krajinou – absence diaspor, šíření nepůvodních druhů, které se sem náhodně dostanou Rizikové prvky – kontaminace Ve finále velmi suché, ale úživné stanoviště Přirozená sukcese – heterogenní krajina Rekultivace vždy vede ke zničení původních cenných stanovišť Klasické metody rekultivace - izolace vápencového podloží - odblokování a přesměrování sukcese - vytvoření homogenního stanoviště Odstranění původního podloží Eutrofizace stanoviště Odblokování a urychlení sukcese – pomalejší druhy nemají šanci obsadit volnou niku Změna charakteru stanoviště (složení půdy, pH) Homogenizace stanovišť Vysazení jednoho typu porostu bez respoktování rozdílných přírodních podmínek = výsledek po 12 letech na obrázku Spontánní sukcese • Spontánní sukcese je zcela závislá na prvotním přísunu diaspor z okolních ploch. • Pozitivní vliv může mít spontánní sukcese zejména v místech, kde se v okolí lomu zachovala přirozená stanoviště s bohatým zastoupením původních druhů rostlin. • Nejlépe využitelné k ochraně fytogenofondu jsou lomy v oblastech termofytika a okrajové části mezofytika, které jsou floristicky bohaté na vzácné teplomilné druhy rostlin. • Efektivní ca. do 50-100 m od původního cenného biotopu (např. stepi), jinak zarůstání anemochorními, rychle se šířícími, kosmopolitními druhy • Volná nika pro vzácnější druhy – časově omezené okno Lom harmonicky korespondující s okolní krajinou Řízená sukcese • Druhy lokálně původní, bez expanzívního či invazního charakteru šíření • Druhy vyskytující se v některém ze stávajících lomů • Druhy s analogickými nároky na abiotické faktory prostředí Využívá přirozené pochody sukcese, které usměrňuje nebo zpomaluje Od jednoduchého výběrného odstraňování některých druhů dřevin až po výsevy, a dosadby vhodných bylin a trav z okolí Zvyšuje diverzitu ŽP Obohacuje prostředí o nové druhy Vytváří refugium pro druhy se sníženou metapopulační dynamikou v současné krajině Předpokládá: Prostředí vápencových lomů je podobné skalním výchozům Prostředí lomů: • Vápencové podloží • Mělké půdy • Malé množství N, P v půdě • Otevřené, pomalu zarůstající plochy • Vyšší průměrná roční teplota • Malá schopnost zadržet vodu V současnosti - řada příkladů rekultivací v okolí Brna Od roku 1998 – vápencové lomy: Růženin lom, Hády, Čebínka, Dálky u Čebína, Mokrá. Ostatní: Želešice. Růženin lom http://psh.ecn.cz/flvvideo/ruzak.html Růženin lom Před rekultivací - 1997 2009 Projekt 1998 Růženin lom Projekt: • Vytvoření nových jezírek • Odstranění invazních druhů ze dna i svahů lomu • Překrytí dna štěrkovou vrstvou + mozaikou zeminy • Mulčování + výsevy semen Růženin lom Výsledky: Pískovna CEP II http://www.youtube.com/watch?v =4I_0wx_EWm4&feature=share Projekt rekultivace pískovny CEP II – pomoc při návrhu modelace terénu, výzkum bezobratlých a rostlinných společenstev – NGO Calla (Klára a Jiří Řehounkovi) Pískovna CEP II Pískovna CEP II Experimentální obnova druhového složení podrostu listnatého lesa - lokalita experimentu Mokrá u Brna (vlastník lomu: Českomoravský cement, a.s.) Vápencový lom - patří k největším v České republice - obklopen listnatými lesy - Bezprostřední soused: CHKO Moravský kras Proč? Listnaté lesy – druhová skladba závislá na dlouhodobém udržování stejného managementu Porušení kontinuity = zánik druhů = obtížná obnova = špatné možnosti šíření Flóra a vegetace dobývacího prostoru Přechod mezi panonskou a hercynskou oblastí - Zbytky lesostepi - Teplomilné doubravy (Quercus pubescens) - Dubohabřiny Území rekultivace - asi 2 ha, rekultivace z roku 1994 Přírodní podmínky - Z, J a V svahy, 20-30°, travnatá plocha - Půdní pH kolísá mezi 7.7 a 8.0 - Výška stromů – 2-3 m, hustota asi 7k/ha - Věk výsadeb – 14 roků Výzkumný plán - 1 – překryto půdou z lesního porostu - 2 – překryto opadem z lesního porostu - 3 – kontrola - (A) oploceno, (B) lokální oplůtky výsadeb A B1 2 3 1 2 3 Druhová kompozice ploch (2008) Těžba půdy a opadu z dubohabřiny 2012 2008 2009 Rozprostření půdy na plochy A1 a B1 jaro 2009 podzim 2008 Rozprostření opadu na plochy A2 and B2 podzim 2008 A1 – současný stav (2012) B1 – současný stav (2012) Nově zaznamenané druhy Plochy A1 a B1 – viditelný postup směrem k lesnímu podrostu 2008 – A1/30 druhů, B1/24 druhů 2012 – A1/62 druhů, B1/68 druhů Plots A2 and B2 – srovnatelné s kontrolou Nově zaznamenané druhy v A1 a B1: Campanula persicifolia, Carex digitata, Convallaria majalis, Fragaria vesca, Galium odoratum, G. sylvaticum, Hieracium maculatum, H. murorum, H. sabaudum, Lathyrus niger, L. vernus, Luzula luzuloides, Scrophularia nodosa, Viola reichenbachiana, V. riviniana atd. Ordinační diagram NMDS ordinační diagram – černé šipky (1), šedé čárkované šipky (2), šedé tečkované šipky (3); černé čtverce – opadavé lesy Shrnutí experimentu 1. Použití horní vrstvy půdy může urychlit návrat bylinného patra lesního podrostu do nově založeného lesního porostu 2. Může se objevit řada lesních druhů = významné zvýšení biodiverzity 3. Potlačení ruderálních druhů 4. Dvojstupňový proces, rekultivační plán je třeba sestavit na 15 roků Rekultivace staré navážky v lomu Břidla do podoby druhově bohaté mozaiky rostlinných společenstev Původní stav Navržená rekultivace 1. Svah bude rozbrázděn 2. Svažitost terénu bude doplněna balvanitou sutí přirozeného charakteru 3. Na bázi navážky budou vytvořena jezírka 4. Některá jezírka budou zčásti vyplněna jílem 5. Výsadby na svahu budou respektovat původní složení dřevin v okolí 6. Kamenité dno bude překryto travním mulčem s výsevy teplomilných druhů Technická realizace Jak to funguje? Retenční zásoba vody v zemině Málo propustné podloží Vhodné vrstvení deponie Po úpravě Po úpravě Letecké snímky 2009 2003 2005 Rostliny a živočichové Současný stav (2012) Dálky u Čebína 2002 Dálky u Čebína 2017 Techniky rekultivací •Technické úpravy •Korekce vegetačního krytu 1. Sesvahování etáží bez následné úpravy terénu •Blokuje sukcesi •Vznik balvanité suti •Uplatňují se zejména rychle rostoucí dřeviny (jíva, topol) a vysoké byliny (boryt, vrbka) 2. Sesvahování etáží s následnou úpravou terénu •Jemnější substrát, rychlejší sukcese •Riziko rychlé invaze křovin (vlhká suť) • možné využití dosevů, mulčování 3. Překrytí navážky jemným štěrkem •Dlouhodobější zablokování sukcese •Omezení ruderálních druhů •Vhodná alternativa při nutnosti překrývání deponií 4. Překrytí navážky jemným štěrkem s dodatečným převrstvením zeminy •Urychlení sukcese, rychlejší ozelenění plochy •Vhodné pouze při následné údržbě vegetace 5. Překrytí drolinového svahu rendzinou •Odblokování sukcese, nástup ruderálních druhů •nelze téměř zabránit plošnému šíření invazních a expanzivních trav, bylin nebo rychle rostoucích dřevin 6. Skrývka svrchní vrstvy zeminy •Potlačení šíření ovsíku •Nový solidní vegetační kryt do 20 let 7. Vytvoření umělého jezírka • Závisí na materiálu, v němž je vytvořeno •Pro biotu riziko vzniku nové koupací plochy 8. Druhotný vznik periodické tůně při patě navážky •Relativně značně eutrofní •Krátkodobá záležitost •Zarůstání paludózními druhy •V prvních letech vhodné pro žáby 9. Likvidace invazních a expanzivních rostlin •Ochrana lomu před invazemi •Nezbytné prakticky ve všech lomech 10. Údržba porostů lemujících lom •Zásadní jak v průběhu těžby tak v době zarůstání lomu •Bezprostřední okolí do 50 m od lomu má velký vliv na vegetaci •Snaha o udržení co možná nejpestřejší bezlesé vegetace bez problémových druhů 11. Sběry a výsevy semen xerofilních rostlin •Možno realizovat na lokalitách, které jsou z hlediska dalšího vývoje vegetace velmi perspektivní •Nutnost zdroje diaspor •Efektivní, pokud je sukcesní prostor otevřen 12. Přenos rostlin •Je relativně zdlouhavým procesem. •Prostor lomu je často natolik fragmentovaný, že je další šíření těchto rostlin problematické 13. Výsadby kultivovaných bylin •Vyplatí se snad pouze u lokálně velmi vzácných druhů •Nevýhoda špatné adaptability předpěstovaných rostlin 14. Výsadby původních druhů dřevin •Nutno najít organizaci (jednotlivce) která bude ochotna předpěstovat sadbu z lokálních zdrojů •Výhodné z hlediska čistoty populací i ekologicky 15. Použití semenné banky ze skrývané zeminy •Vždy nejistota, jaký má semenná banka obsah •Bohaté budou populace jednoletých druhů •Velká meziroční variabilita ve druhovém složení 16. Mulčování senem v době vegetačního optima •Seno obsahuje velké množství diaspor (trav) •Mulč vytváří vhodné mikroklima (zmírňuje extrémy) •Laciná technika – seno bývá v chráněných územích převážně odpadem 17. Mulčování senem v závěru vegetační sezóny s podsevem dřevin •Dřeviny vzejdou na cílovém stanovišti – nehrozí tolik nebezpečí přísušku •Seno i nyní obsahuje menší množství diaspor 18. Mulčování lesní hrabankou •Semenná banka v lesním prostředí mizerná •Materiál téměř sterilní – dává možnost šíření synantropních druhů