Rozwój i funkcjonowanie torfowisk mszarnych na terenach plantacji sosny zwyczajnej w Europie Środkowej

Abstract

Plantacje monokulturowe, w tym plantacje sosnowe, cechują się szczególną podatnością na różnego rodzaju zaburzenia i zjawiska ekstremalne, takie jak susze, pożary, silny wiatr, epidemie insektów. Wynika to z uproszczonej struktury ekosystemu, tj. ograniczonych powiązań w sieci troficznej i trwałych zmian siedliskowych takich jak zubożenie i zakwaszenie gleby oraz obniżenie poziomu wód gruntowych. Zjawiska te stanowią zagrożenie nie tylko dla tych plantacji, lecz również są niebezpieczne dla sąsiadujących z nimi ekosystemów, w tym dla torfowisk. Relacja pomiędzy torfowiskami a plantacjami sosnowymi w Polsce przez długi czas pozostawała słabo rozpoznana. Jeszcze do niedawna niewiele było danych na temat wpływu wprowadzenia planowej gospodarki leśnej w północnej i zachodniej Polsce pod koniec XVIII wieku na stan torfowisk oraz konsekwencji zaburzeń i zjawisk ekstremalnych (które występują w obrębie tych monokultur) dla funkcjonowania torfowisk. Niniejsze opracowanie wypełnia istniejącą lukę w wiedzy na temat relacji pomiędzy plantacjami sosny zwyczajnej a funkcjonowaniem torfowisk. W badaniach wykorzystano wysokorozdzielcze datowanie radiowęglowe, wielowskaźnikową analizą paleoekologiczną, obejmującą badania szczątków makroskopowych roślin, ameb skorupkowych, ziaren pyłku roślin, palinomorf niepyłkowych i węgielków. Dane te zostały wsparte analizami geochemicznymi (izotopy neodymu), geofizycznymi (spektroskopia Ramana), danymi dendrochronologicznymi i dendroklimatycznymi, technikami teledetekcyjnymi oraz analizą materiałów historycznych i archiwalnych opracowań kartograficznych. Badania przeprowadzono na trzech torfowiskach zlokalizowanych w obrębie jednych z największych w Polsce kompleksów plantacji sosnowych – Borów Tucholskich (stanowiska Jezierzba oraz Stawek) oraz Puszczy Noteckiej (stanowisko Miały). Uzyskane wyniki jednoznacznie wskazują na zmianę warunków hydrologicznych i troficznych na torfowiskach, będącą konsekwencją wprowadzenia planowej gospodarki leśnej oraz towarzyszących jej działań i zjawisk. Planowe zarządzanie lasami, w tym monogatunkowe nasadzenia sosnowe, melioracje, a także zjawiska ekstremalne, takie jak pożary i gradacje szkodników doprowadziły do zakwaszenia torfowisk, co potwierdza stwierdzone obniżenie wartości pH. W efekcie doszło do rozwoju torfowców, które wyparły mchy brunatne oraz rośliny z rodziny ciborowatych. Ponadto torfowce, przyrastając, odcinały torfowiska od dostaw wód gruntowych. Wyniki te są istotne dla gospodarki leśnej oraz zarządzania torfowiskami, ich ochrony i restytucji.

Monoculture plantations, including Scots pine plantations, are particularly susceptible to various types of disturbances and extreme events such as droughts, fires, strong winds, and insect outbreaks. This results from the simplified structure of the ecosystem, i.e., limited connections within the food web and lasting habitat changes such as soil impoverishment and acidification, as well as a lowering of the groundwater level. These phenomena pose a threat not only to the plantations themselves but also dangerous for the neighbouring ecosystems, including peatlands. The relationship between peatlands and Scots pine plantations in Poland has long remained poorly understood. Until recently, there has been little data on the impact of introducing planned forest management in northern and western Poland at the end of the 18th century on the condition of peatlands, as well as the consequences of disturbances and extreme events occurring within these monocultures for the functioning of peatlands. This study fills the existing knowledge gap regarding the relationship between Scots pine plantations and the functioning of peatlands. The research involved high-resolution radiocarbon dating and multi-proxy palaeoecological analysis, including studies of plant macrofossils, testate amoebae, pollen, non-pollen palynomorphs, and charcoal. These data were supported by geochemical analyses (neodymium isotopes), geophysical analyses (Raman spectroscopy), dendrochronological and dendroclimatic data, remote sensing techniques, and the analysis of historical materials and archival cartographic studies. The research was carried out on three peatlands located within some of the largest pine plantation complexes in Poland – the Tuchola Forest (sites Jezierzba and Stawek) and the Noteć Forest (site Miały). The obtained results indicate changes in the hydrological and trophic conditions of the peatlands as a consequence of introducing planned forest management and accompanying activities and phenomena. Planned forest management, including monoculture pine planting, drainage works, as well as extreme events such as fires and insect outbreaks, has led to the acidification of peatlands, as confirmed by the recorded decrease in pH values. As a result, Sphagnum mosses have developed, replacing brown mosses and plants from the Cyperaceae family. Additionally, the growing Sphagnum mosses gradually cut the peatlands off from their groundwater supply. These results are significant for forestry management, peatland management and their protection and restitution.