Kopytne wywierają ogromną presję konsumpcyjną na roślinność leśną na całym świecie, pozostawiając po sobie spuściznę w postaci zmniejszonej różnorodności biologicznej i uproszczonej struktury roślinnej. W swoich najnowszych badaniach Samuel Reed i współpracownicy starali się ustalić, czy zmiany spowodowane przez zwierzynę płową, zachodzące we wczesnym okresie sukcesji, przejawiają się ostatecznie w rozwiniętym okapie lasu.
Zwierzęta roślinożerne są niezwykle wpływowe na całym świecie i mogą z czasem zmieniać kształt całych ekosystemów. W północnoamerykańskich lasach strefy umiarkowanej jelenie są szczególnie interesujące, ponieważ ich populacje gwałtownie wzrosły w ciągu ostatniego stulecia.
W ekosystemie leśnym jelenie zjadają rośliny, które im smakują i pozostawiają te, które im nie smakują, podobnie jak w przypadku inwazji na przydomowy ogródek. Po kilku dekadach intensywnego żerowania jeleni, las może cierpieć z powodu zmniejszonej bioróżnorodności i składać się w dużej mierze z roślin, których jelenie nie lubią jeść. Niektóre gatunki roślin zielnych, takie jak np. fiołek trójbarwny, mogą nawet zostać doprowadzone do lokalnego wyginięcia w wyniku zbyt dużej ilości jeleni na danym terenie.
W naszych badaniach chcieliśmy ustalić, czy zmiany w składzie gatunkowym powodowane przez jelenie mogą z kolei wpływać na inne aspekty lasu. Na przykład, zmiany w składzie gatunkowym mogą prowadzić do zmian w strukturze i rozmieszczeniu liści i gałęzi w koronach drzew. Struktura koron drzew jest ściśle powiązana z siedliskiem dzikich zwierząt, a także z sekwestracją węgla i wieloma innymi funkcjami ekologicznymi.
Wpływ jeleni na korony drzew
Aby określić, czy jelenie mogą wpływać na strukturę koron drzew, wykorzystano eksperyment z zagrodami jeleni na Płaskowyżu Allegheny w północno-centralnej Pensylwanii, który przeprowadzono w latach 80-tych. Cztery 65-hektarowe zagrody dla jeleni zostały zbudowane w odległych hrabstwach, a każda zagroda została podzielona tak, aby stworzyć eksperymentalne populacje jeleni o wielkości 4, 8, 15 i 25 jeleni/km2.
Zagęszczenie jeleni utrzymywano przez około dziesięć lat, a wszystkie ogrodzenia usunięto w 1990 roku. W obrębie każdego zagęszczenia wydzielono część zrębów zupełnych, gdzie jelenie miały bezpośredni wpływ na całą odnawiającą się roślinność - tam właśnie prowadziliśmy nasze badania. Ta unikalna konfiguracja pozwoliła nam sprawdzić, czy różnice w pobieraniu pokarmu przez jelenie we wczesnych latach zakładania drzewostanu doprowadzą do trwałych zmian w strukturze koron drzew.
Przykład 65-ha wybiegu dla jeleni. Wykorzystaliśmy część zrębową każdego z zabiegów do pomiaru różnorodności biologicznej lasu, struktury drzewostanu i struktury koron drzew.W 2016 roku, prawie cztery dekady po rozpoczęciu eksperymentu z zagrodami, wykorzystaliśmy zarówno tradycyjne metody terenowe, jak i nowe narzędzie teledetekcyjne, przenośny LiDAR do ilościowego opisu korony drzew w każdym z zabiegów zagęszczenia jeleni. Przenośny LiDAR jest noszony przez operatora, skierowany w stronę okapu i powoli przemieszczany wzdłuż transektu. Urządzenie wysyła w górę tysiące laserów, które następnie odbijają się od liści i gałęzi i wracają do odbiornika, który rejestruje ilość i wysokość materiału roślinnego nad głową.
Skupiając się na byłych zrębach zupełnych, upewniliśmy się, że dojrzałe już drzewostany zostały bezpośrednio dotknięte przez jelenie podczas eksperymentu i najlepiej reprezentują spuściznę, jaką jelenie mogą mieć na ostateczny stan lasu. Dziedzictwo jeleni było tak wszechobecne, że znaleźliśmy silne powiązania pomiędzy zagęszczeniem jeleni a różnorodnością i strukturą koron drzew.
Sam Reed, główny autor pracy, idący powoli wzdłuż transektu podczas używania przenośnego systemu Canopy LiDAR do zbierania danych o koronie drzew. Urządzenie to mierzy strukturę koron drzew poprzez wysyłanie tysięcy laserów w górę, które następnie odbijają się od liści i gałęzi z powrotem w dół do odbiornika, który rejestruje ilość i wysokość materiału roślinnego nad głową.Największe zagęszczenie jeleni spowodowało znaczny spadek różnorodności gatunkowej drzew, z drzewostanami zdominowanymi przez czeremchę (P. serotina), która jest bardzo niesmaczna dla jeleni ze względu na wysoką zawartość cyjanku. Drzewostany czereśniowe w doświadczeniu, o charakterze niemalże sawanny, miały podszyt z dużą ilością paproci pachnącej sianem (D. punctilobula) i nielicznymi, słabo rozwiniętymi drzewami zarówno w podszycie, jak i w nadszycie.
Drzewostany w warunkach największego zagęszczenia jeleni charakteryzowały się niską różnorodnością i zagęszczeniem drzew. W drzewostanach tych dominowała czeremcha zwyczajna, a w podszycie paproć siwa.Jelenie spowodowały spadek różnorodności, zagęszczenia i powierzchni podstawowej drzew, co doprowadziło do powstania bardziej otwartych koron (Ryc. 4). Co ciekawe, drzewostany o wysokim zagęszczeniu zwierzyny płowej charakteryzowały się również większą złożonością poziomą korony, co jest związane z większą sekwestracją węgla i siedliskiem dzikiej przyrody. Jednakże, podczas gdy drzewostany o wysokim zagęszczeniu zwierzyny płowej charakteryzują się większą złożonością poziomą, nasze badania wykazały również, że mają one znacznie mniej węgla nadziemnego, a inni stwierdzili zmniejszenie populacji ptaków i gąsienic na tych stanowiskach.
Drzewostany zarówno w najniższym jak i najwyższym zagęszczeniu zwierzyny płowej były również ogólnie wyższe, ponieważ dwa wysokie gatunki drzew miały przewagę na każdym końcu spektrum zagęszczenia zwierzyny płowej - mianowicie czereśnia pensylwańska (P. pensylvanica) przy 4 jeleniach/km2 i niesmaczna czereśnia czarna przy 25 jeleniach/km2.
Przykład otwartego okapu, który był powszechny w przypadku największego zagęszczenia jeleni.Jakie są implikacje dla gospodarki leśnej wynikające z tego, że jelenie zmieniają korony drzew?
Nasze badania pokazują, że jelenie mogą zmieniać skład gatunkowy roślin, co w konsekwencji zmienia długoterminową różnorodność biologiczną lasu, strukturę drzewostanu i strukturę koron drzew, które są szczególnie ważne dla utrzymania zdrowych i funkcjonalnych ekosystemów. Wpływ jeleniowatych na krytyczne etapy rozwoju lasu, takie jak zakładanie drzewostanów w tym eksperymencie, może zmienić trajektorię struktury koron drzew i funkcji ekosystemu na dziesiątki lat.
W miarę jak teledetekcja okapu staje się coraz bardziej powszechna, rozważania na temat powiązań pomiędzy roślinożercami kopytnymi a strukturą okapu mogą lepiej wpływać na decyzje dotyczące zarządzania gruntami. Ponadto, szczegółowy zapis zmian w strukturze koron drzew w ekosystemach z silnie zarządzanymi populacjami roślinożerców może służyć jako wskaźnik zarówno funkcji ekologicznej, jak i sukcesu w zarządzaniu. Holistyczne spojrzenie na to, jak roślinożercy zmieniają ekosystemy leśne, będzie miało kluczowe znaczenie dla zarządzania i utrzymania funkcji ekologicznych w przyszłości.
Przeczytaj pełną pracę Długoterminowy wpływ roślinożerności jeleniowatych na określanie złożoności strukturalnej drzewostanów i koron lasów umiarkowanych w Journal of Applied Ecology.
