VLIV MOŽNÝCH KLIMATICKÝCH ZMĚN NA ZASTOUPENÍ DŘEVIN V NAŠICH LESÍCH
Doc. Ing. Ivo Kupka, CSc. - Lesnická fakulta ČZU v Praze
Obsah oxidu uhličitého v atmosféře roste pravděpodobně zejména jako výsledek lidských aktivit, které jsou založeny převážně na získávání energie spalováním. Konvence Spojených národů o klimatických změnách předpokládá, že rostoucí obsah oxidu uhličitého a dalších plynů způsobujících skleníkový efekt ovlivňuje klima na Zemi a mohl mít vliv na lesy už ve 20. století.
Význačný klimatolog R. A. Kerr si ve svém článku v prestižním vědeckém časopisu Science položil jednoduchou otázku “Otepluje se svět, nebo ne?”. Reagoval tak na diskusi o skleníkovém jevu, která na stránkách mnoha odborných časopisů probíhá. Polemiky v časopise Science vycházejí z jedné z nejlepších klimatických křivek, které máme pro 20. století k dispozici (Cílek, 1995). Je to záznam teplotních měření za období 1958-94 pořízený meteorologickými balony a družicemi. Ve 20. století se nepravidelným způsobem střídají několikaletá teplá i studená období. Celkové klima se sice oteplilo v průměru o 0,2-0,6 °C, ale toto oteplení proběhlo ve dvou větších skocích ve 20. a 70. letech. V roce 1991 se atmosféra začala opět mírně ochlazovat, ale to je velmi pravděpodobně způsobeno výbuchem sopky Pinatubo. Mezitím došlo k vymytí sopečného prachu, který stínil sluneční záření, a svět se opět začíná mírně oteplovat. Důležité je, že zatímco křivka obsahu oxidu uhličitého v atmosféře plynule a bez větších skoků stoupá, křivka teploty osciluje bez ohledu na oxid uhličitý. Zdá se tedy, že teplota ve 20. století nesouvisí příliš s obsahem oxidu uhličitého v ovzduší, ale spíše s jinými faktory, jako je kolísání sluneční aktivity a rozvod tepla oceány (Cílek, 1995). Skleníkový jev, který zvyšuje průměrnou teplotu na Zemi asi o 33 °C hlavně způsobuje přítomnost vodní páry v atmosféře (je příčinou zvýšení teploty povrchu Země asi o 31 °C) a umožňuje existenci života (Jones, 2000).
CO HOVOŘÍ PROTI OTEPLOVÁNÍ?
Názory skeptických hlasů o dosavadních důkazech pro zvyšování teplot na Zemi lze shrnout do tří následujících bodů:
- většina meteorologických stanic, zejména těch s dlouhou řadou měření je ve městech a silně urbanizovaných oblastech (viz naše Klementinum), kde působí efekt tepelného ostrova, to znamená, že se jedná o místa s výrazně vyšší teplotou vlivem velkých ploch asfaltu a betonu, kterých v jejich okolí stále přibývá;
- podstatný podíl pozemních stanic Země leží v oblastech rozvojových zemí, kde kvalita měření značně kolísá kvůli politickým a ekonomickým krizím, jež jsou v těchto zemích časté;
- dosavadní systém pozemních meteorologických stanic není reprezentativní z hlediska zemského povrchu, protože 75 % povrchu Země tvoří moře a oceány, kde se měří teploty v mnohem řidší síti meteorologických stanic.
Nový systém měření zemského povrchu pomocí satelitů, který je mnohem objektivnější a na který se nevztahují výše uvedené námitky se používá teprve od sedmdesátých let 20. století. Je tedy nutno konstatovat, že tato časová řada je příliš krátká na odvozování tak závažných závěrů, jako je tendence ve vývoji teplot na Zemi. Rozdíly v průběhu odchylek teplot podle jednotlivých způsobů měření uvádí graf (viz graf 1).
MODELY VÝVOJE PODNEBÍ
Existuje řada modelů vývoje klimatu na Zemi, které simulují vývoj teplot a srážek podle různých scénářů. Většina autorů přiznává, že přímý efekt koncentrace oxidu uhličitého na podnebí a jeho interakce s ostatními vlivy na celkový vývoj klimatu je obtížně modelovatelný a dosavadní výsledky těchto modelů nejsou zatím příliš věrohodné. Dalším ještě obtížnějším krokem je pak simulace vlivu klimatických změn na vegetaci a na stromy. Pro tyto účely mohou posloužit jen fyziologické a procesní modely, kterými lze modelovat reakci jednotlivých stromů např. na změnu obsahu oxidu uhličitého v ovzduší. Výsledky procesních modelů jsou částečně ověřitelné empirickými daty o evapotranspiraci a bilanci oxidu uhličitého na úrovni celého porostu. Dalším krokem je potom parametrizování výsledků v růstových modelech. Ty se testují pomocí dat z dendrochronologického výzkumu. Věrohodné výsledky některých den-drochronologických analýz z nálezů velmi starých stromů a kmenů totiž umožňují konfrontaci klimatických dat a přírůstů. Teprve takto kalibrované růstové modely nám mohou něco říci o možných změnách v růstovém a druhovém složení našich lesů.
PŘÍPADNĚ ZMĚNY VÝSKYTU DŘEVIN
Z nepřeberného množství modelů a scénářů zpracovaných na toto téma lze pro ilustraci uvést např. výsledky Iversona a Prasada (1998), kteří ve své monografii zpracovali možné změny výskytu pro 80 dřevin východní části Spojených států. Vycházeli z potenciálních možností dřevin snášet změny podnebí a migrovat. Model využil data o půdě, klimatu, využití půdy a nadmořské výšce a zpracoval je v prostředí GISu. Scénář předpokládá zdvojnásobení obsahu oxidu uhličitého v atmosféře. Výsledky modelování ukázaly, že téměř polovina dřevin by při hledání svého optima měla migrovat na sever o 100 km, zatímco jen několik dřevin na vzdálenost větší než 250 km. Část dřevin by zvýšilo své zastoupení v lesních ekosystémech, jiné by se naopak staly méně významnými.
Sykes, Prentice a Smith (1994) použili pro svůj model tři základní bioklimatické proměnné (délku vegetační sezóny, nejnižší měsíční teplotu a index vlhkosti) k předpovědi změn výskytu evropských dřevin při změně obsahu oxidu uhličitého. Simulace naznačují, že jehličnaté dřeviny (zejména smrk a borovice) by postupně ustupovaly z jižních a teplých oblastí, zatímco buk by se rozšířil více na sever. Protože však tato dřevina má klimaxový charakter, uvolněné plochy by nejdříve osídlovala bříza a pravděpodobně i některé duby (Quercus sp.).
Vliv očekávaných klimatických změn na lesy veslovenských Karpatech studovali slovenští autoři (Skvarenina, Strelcova, Priwitzer, 2000). K určení vlivu klimatických změn použili Holdridgův model klasifikace zón a posuzovali zejména vliv těchto klimatických změn na zastoupení smrku v jednotlivých zónách.
Většina scénářů změn klimatu se shoduje v konstatování, že dojde ke zvýšení průměrné teploty a pravděpodobně i srážek. To ale neznamená místní snížení teplot např. v celé Evropě vlivem rozpadu Golfského proudu, který Evropu výrazně ohřívá. Tyto teplotní změny samozřejmě budou znamenat i změnu v množství a průběhu srážek. Většina těchto scénářů je také velmi hypotetická s předpovědí výskytu častějších a silnějších klimatických extrémů, zejména vichřic.
PŘEDPOKLADY PRO ODHAD ZMĚN DRUHOVÉHO SLOŽENÍ
V rámci těchto velmi hrubě načrtnutých klimatických změn, které nic neříkají o tom, jaký bude průběh teplot zejména ve vegetačním období a také nic neříká o rozložení srážek, vyjděme v našich úvahách z předpokladu o postupné oceanizaci našeho klimatu.
Tyto klimatické změny nemusejí nutně znamenat výrazný posun lesních vegetačních stupňů směrem k vyšším nadmořským výškám. Výšková pásmovitost vegetace vyjádřená lesními vegetačními stupni je zejména vázána na půdní podmínky. Mikroklimatické a mezoklimatické charakteristiky nejsou do té míry rozhodující, aby se dal předpokládat výrazný posun vegetačních stupňů v časovém rámci jednoho obmýtí.
Existují věrohodné výsledky paleobotaniků o vývoji vegetace střední Evropy od konce poslední doby ledové (např. Jankovcová, 1997). V nich se konstatuje, že období boreálu (přibližně 6800-5500 př. n. l.) charakterizovaly výrazně vyšší teploty než dnes, přičemž názory odborníků na výši srážek jsou dosud nejednotné. Tyto výrazné klimatické změny v boreálu vedly k postupnému druhovému obohacení lesů ve střední Evropě. Je nutno zdůraznit, že tyto změny v druhovém složení lesů byly velmi pozvolné, neboť je limitovala migrační rychlost jednotlivých druhů dřevin, které nejsou schopny v historicky krátké době rychle obsadit nově vytvořené niky, a tedy rychle změnit areál svého rozšíření.
V boreálu se k původním dřevinám přežívajícím na našem údobí od doby ledové (borovice lesní, břízy a osiky) přidávají nové, klimaticky náročnější dřeviny, jako je dub, jilm, lípa a javor. Objevuje se i líska, jež se v některých oblastech, které ji stanovištně upřednostňovaly, stává dominantní.
Také ve starším a mladším atlantiku (5500-2500 př. n. l.) byly teploty i srážky vyšší než dnes, a proto je toto geologické období někdy také nazýváno klimatickým optimem holocénu. Podle paleobotaniků byly plošně převládajícím rostlinným společenstvem smíšené doubravy. Z těchto předpokladů vychází následující úvaha o možných změnách v druhové skladbě našich lesů.
JAKÁ BY MOHLA BÝT DRUHOVÁ SKLADBA NAŠICH LESŮ?
Dub letní by se měl stát dominantní dřevinou v oblasti nížin a nižších pahorkatin, kde mu nejvíce vyhovují stanovištně těžší a vlhčí půdy říčních a potočních aluvií. O dubu letním se na základě jeho areálu, který zabíhá až do jižní Skandinávie tvrdí, že je schopen snášet i tuhé zimy, ale vyhovuje mu i oceánické klima západní Evropy. Lze tedy předpokládat, že by se mohl stát dominantní dřevinou našich nízkých, ale i středních poloh. Sušší stanoviště by pak postupně obsazoval dub zimní, jemuž už dnes typologové přisuzují jako vhodná stanoviště polohy až do výšek 500-600 m n. m. Z vtroušených dřevin by se v těchto doubravách měl prosadit habr, lípa, javor a jilm. Zejména javor mléč a lípa, jako dřevina současných nižších a středních poloh, by se na humózních stanovištích měly prosadit ve vyšším zastoupení, než je tomu dosud. Pokud by došlo k dalšímu šíření tracheomykózního onemocnění dubů, pak by ovšem k dominanci této dřeviny nemuselo dojít a výše uvedené vtroušené dřeviny by musely zaujmout pozici porostotvorných dřevin.
Teplé klima s výrazně oceánicky mírným charakterem a především bez tuhých zim, by umožňovalo postupný nástup dřevin, které jsou citlivé na pozdní a časné mrazy. V tomto scénáři by tak postupně došlo k prudké expanzi buku a později i jedle, což jsou klimaxové dřeviny schopné se prosadit v závěrečné vývojové fázi těchto postupných změn. Buk je dřevinou, jíž by předpokládané klimatické změny vyhovovaly a v tomto smyslu by jeho rozšíření podporovaly. Optimum buku totiž leží v oblastech s mírnou zimou a vlhčím klimatem. Dosavadní optimum v nadmořských výškách 300-500 m n. m. by se tak mohlo posunout i do vyšších stanovišť, kam teď obvykle buk vystupuje jen na teplých vápencových stanovištích. Podobné je to u jedle, jež chybí v oblastech charakterizovaných tuhými zimami. Jedle bělokorá je typickou dřevinou oceánického klimatu s chladným deštivým létem a mírnou zimou. Optimum této dřeviny je v oblastech se srážkami přes 750 mm za rok. Smrk by se pak opět stal převážně dřevinou horských oblastí s výjimkou ostrůvků inverzních lokalit v nižších polohách.
ZÁVĚR
Lze konstatovat, že ať už se následky skleníkového efektu v podobě menších či větších klimatických změn dostaví či nedostaví v historicky dohledné době, je naše úsilí o zvyšování zastoupení listnáčů v našich lesích (viz např. Základní principy státní lesnické politiky MZe ČR, 1994) zaměřeno správným směrem. Snaha o zamezení borealizace našich lesů, které odpovídá výrazně severnějším zeměpisným šířkám, je správná. Právě tak úsilí o přestavbu našich lesů nejen z hlediska druhové skladby, ale i z hlediska vnitřní výstavby našich porostů, jež povede ke zvýšení nejen jejich statické stability, ale i k růstu jejich ekologické rovnováhy, je požadavek, který odpovídá modernímu evropskému lesnictví.