Ekosystem w stresie. Prof. Jagodziński o przyszłości polskich lasów

Różnorodność biologiczna, inwazyjne gatunki obce, retencja węgla w lesie, zmiana klimatu – tym zajmuje się prof. dr hab. inż. Andrzej Mariusz Jagodziński, nowy członek korespondent PAN. 

Jest dyrektorem Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku i nauczycielem akademickim na Wydziale Leśnym i Technologii Drewna Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Punktem wyjścia w wielu jego badaniach jest pytanie o to, jak globalna zmiana klimatu zmienia leśne ekosystemy. 

Fundamentalnym wyzwaniem jest niedobór wody. Duży niepokój badaczy budzi tzw. klimatyczny bilans wodny, czyli różnica między tym, ile wody dostarczają opady atmosferyczne, a ile ucieka z krajobrazu przez ewapotranspirację. W wielu regionach Polski bilans ten staje się ujemny już nie tylko latem, ale także wczesną wiosną. To w praktyce oznacza, że drzewa rosną w warunkach chronicznego stresu wodnego. Zmienia się także częstotliwość i obfitość opadów atmosferycznych – w strukturze opadów coraz większej roli nabierają opady o charakterze nawalnym, niezwykle obfite, ale woda ta nie jest zatrzymywana w ekosystemach leśnych. – Woda to kluczowy element, determinujący możliwość występowania różnych gatunków i układów ekologicznych, które współtworzą – mówi Academia prof. Jagodziński. Jej niedobór prowadzi do osłabienia drzew, wzrostu podatności na szkodniki owadzie i choroby grzybowe, a w konsekwencji do destabilizacji całych ekosystemów leśnych. Zamierają drzewostany, a oblicze lasu, jaki znamy, się zmienia.

Wygrani i przegrani polskich lasów

Każdy gatunek drzewa ma swoją „klimatyczną strefę komfortu”, zakres warunków, w których najlepiej rośnie. Oczywiście zmianom klimatu w ujęciu historycznym towarzyszyły zmiany zasięgów geograficznych drzew, ich „wędrówki”. Zmiany te miały jednak charakter ewolucyjny. Kiedy klimat zmienia się szybko, tak jak współcześnie, „wędrówka” gatunków – jako reakcja na zmiany zachodzące w środowisku – przestaje już być taka oczywista, jako najlepsze rozwiązanie. Drzewa – w przeciwieństwie do ludzi – nie mogą się tak po prostu „przeprowadzić” do bardziej komfortowych warunków, ich zasięgi przesuwają się naturalnie dopiero w kolejnych pokoleniach, a kluczową rolę odgrywają tutaj nasiona. Na zmianę klimatu (a szerzej – warunków siedliskowych) gatunki mogą reagować na trzy główne sposoby – poprzez migrację, adaptację lub zanik lokalnych stanowisk (jeśli tempo zmian jest zbyt szybkie). Zespół prof. Jagodzińskiego jako jeden z pierwszych w Polsce pokazał, co to oznacza w praktyce. 

W głośnej pracy opublikowanej w 2018 roku najpierw w Global Change Biology, a potem szeroko opisywanej w polskiej i międzynarodowej prasie, naukowcy z Kórnika przeanalizowali 12 ważnych pod względem gospodarczym i przyrodniczym gatunków drzew występujących w Europie – rodzimych i obcego pochodzenia. Wynik był niepokojący: nie ma w tej grupie takiego, który przeciwstawiałby się skutecznie zmianie klimatu.

W badaniach wyróżniono „zwycięzców” i „przegranych” w warunkach zmieniającego się klimatu. Zyskać mogą jodła pospolita, buk zwyczajny, jesion wyniosły czy dęby (szypułkowy i bezszypułkowy). Znacznie gorzej rysuje się przyszłość brzozy brodawkowatej, modrzewia europejskiego, świerka pospolitego czy sosny zwyczajnej. Naukowcy wykazali, iż rzeczywiste zasięgi geograficzne drzew będą się przesuwać w kierunku północy, a w warunkach górskich drzewa będą „uciekały” do wyższych położeń. W kolejnych pracach ta lista zagrożonych gatunków jeszcze się wydłużyła. Profesor zwraca uwagę, że cztery z najbardziej zagrożonych gatunków, dla których prognozuje się utratę znacznego obszaru ich optimum klimatycznego, tj. sosna, świerk, brzoza i modrzew – stanowią około trzech czwartych polskich lasów. Utrata ich optimum klimatycznego w perspektywie kilku dekad w Polsce i Europie stanie się wyzwaniem zarówno dla gospodarki leśnej, jak i dla ochrony przyrody. To będzie także wyzwanie w kontekście funkcji społecznych pełnionych przez las, nie tylko funkcji gospodarczych i przyrodniczych. Niepokój o przyszłość naszych lasów łagodzi jednak to, że gatunki drzew, które dzisiaj nie są kluczowe dla gospodarki leśnej, choć stanowią cenne domieszki, np. jarząb brekinia, wiąz szypułkowy, lipa szerokolistna, klon jawor, czereśnia ptasia czy grab pospolity, mogą zwiększyć swój udział w lasach w nowej perspektywie klimatycznej. 

Zróżnicowanie zamiast monokultur

Od tego, jakie gatunki drzew rosną w lesie i w jakiej są kondycji zależą wszystkie zachodzące w nim procesy: obieg materii, przepływ energii, retencja wody, odporność na zaburzenia i tempo sukcesji ekologicznej. A to w praktyce decyduje, jak las poradzi sobie z suszami, huraganami, pożarami czy pojawieniem się szkodników.

Prof. Jagodziński podkreśla, że drzewostany iglaste, oparte na kilku dominujących gatunkach, są szczególnie wrażliwe na gwałtowną zmianę klimatu. Świerk pospolity już dziś masowo zamiera np. w polskich górach i w północno-wschodniej części kraju. To gatunek, który „lubi” klimat chłodny i wilgotny, jego zamieranie jest konsekwencją rosnących temperatur, częstszych susz, obniżenia poziomu wód gruntowych, płytkiego systemu korzeniowego. Osłabienie kondycji świerka zachęca szkodliwe (z gospodarczego punktu widzenia) owady i grzyby patogeniczne do wzmożonego ataku na takie drzewa. I doprowadzają je one do śmierci. Coraz wyraźniej widać też osłabienie sosny zwyczajnej, którą dodatkowo obciążają jemioła i szkodniki owadzie. Choć sosna jest wciąż królową polskich lasów, to jej siła jest coraz słabsza.

W odpowiedzi na te zmiany leśnicy od kilku dekad prowadzą tak zwaną przebudowę drzewostanów. Na żyznych siedliskach, gdzie po wojnie masowo sadzono sosnę, wprowadza się dziś zdecydowanie więcej gatunków liściastych: dębów, buków, grabów, klonów czy lip. Dane z wielkoobszarowej inwentaryzacji stanu lasu pokazują, że udział drzew liściastych w naszych lasach rośnie, a udział iglastych stopniowo maleje. Coraz częściej także w gospodarce leśnej wykorzystuje się odnowienia naturalne, podążamy zatem za głosem i podpowiedziami samej przyrody. Zmienia się więc sam obraz polskich lasów.

To nie tylko kwestia estetyki czy przyzwyczajeń spacerowiczów. To strategia adaptacji do nowych warunków. Rozproszenie ryzyka hodowlanego na wiele różnych gatunków w obliczu tej niepewności, w której żyjemy, jest jednym z najważniejszych wyzwań dla hodowli lasu. Zróżnicowane gatunkowo lasy liściaste i mieszane mają większą szansę pozostać odpornymi magazynami węgla, a jednocześnie lepiej wspierać różnorodność biologiczną niż jednowiekowe monokultury iglaste.

Lasy jako magazyny węgla

Jednym z kluczowych pól badawczych prof. Jagodzińskiego jest rola lasów w globalnym obiegu węgla. Warto zwrócić uwagę na to, że lasy są jednocześnie ofiarą zmiany klimatu, jak i sojusznikiem w łagodzeniu jej negatywnych skutków. Zespół z Instytutu Dendrologii PAN brał udział w dużych projektach, których celem było oszacowanie, ile go magazynują polskie ekosystemy leśne. Badacze z Kórnika opracowali także szereg narzędzi, które wspomagają szacowanie jego ilości w biomasie różnych gatunków drzew i innych częściach ekosystemu leśnego. Wyniki są imponujące. – Możemy powiedzieć, że lasy akumulują około 930 mln ton węgla, w tym około 740 mln ton w żywej biomasie nadziemnej, 150 mln ton w biomasie podziemnej i 40 mln ton w martwym drewnie – wylicza badacz. Nie można zapomnieć o olbrzymich rezerwuarach węgla zgromadzonego w glebie. Ochrona lasu to także ochrona węgla w nim zgromadzonego!

Jednocześnie profesor studzi entuzjazm wobec prostych haseł w rodzaju „posadź drzewo, uratuj planetę”. Przypomina, że ekosystemy lądowe kompensują dziś zaledwie około 30 proc. globalnych emisji dwutlenku węgla, ale nie są w stanie pochłonąć wszystkiego, co pompujemy do atmosfery. Nawet bardzo ambitne programy zalesiania skompensują tylko część, a nie całość emisji. Nie oznacza to jednak, że lasy nam w tym nie pomogą. W Polsce od powojnia znacząco wzrosła powierzchnia zajmowana przez lasy (z ok. 20 do 30 proc.), w Europie również. To olbrzymi sukces leśników. Kluczem do rozwiązania narastającego problemu jest jednak redukcja emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, w tym CO2, sam wzrost powierzchni lasów tego problemu nie rozwiąże. Nie można traktować wzrostu powierzchni zajmowanej przez lasy jako licencji na utrzymanie wysokich emisji gazów cieplarnianych. Najnowsze badania pokazują przy tym, że potencjał lasów do pochłaniania i gromadzenia węgla nie jest stały i dany raz na zawsze. Rosnąca częstotliwość i siła wielkopowierzchniowych zaburzeń wywołanych zmianą klimatu może czynić lasy emitentem CO2. Magazyn węgla w lesie nie jest zatem „wiecznym sejfem”.

  Prof. Jagodziński zwraca uwagę, że sposób w jaki wykorzystujemy drewno ma ogromne znaczenie dla bilansu węglowego. Drewno spalone w piecu szybko wraca do atmosfery, jako CO2, natomiast drewno użyte w długotrwałych konstrukcjach pozostaje magazynem węgla przez dziesięciolecia.

Szóste wymieranie i gatunki inwazyjne

Opisywane przez profesora przemiany lasów wpisują się w szerszy obraz kryzysu różnorodności biologicznej. Naukowiec przypomina, że żyjemy w epoce szóstego masowego wymierania gatunków, którego przyczyną jest działalność człowieka. Gatunki giną w tempie niespotykanym w historii życia, a utrata różnorodności dotyczy wszystkich poziomów – od genów, przez gatunki, po całe ekosystemy.

W badaniach prowadzonych w Instytucie Dendrologii PAN ważną rolę odgrywa analiza gatunków obcego pochodzenia. Nie każdy taki gatunek staje się od razu gatunkiem inwazyjnym, ale gdy już „zaskoczy”, potrafi radykalnie przekształcić lokalne ekosystemy i negatywnie wpłynąć na rodzimą biotę. W Polsce przykładem mogą być robinia akacjowa, dąb czerwony czy czeremcha amerykańska w lasach oraz bożodrzew gruczołowaty w miastach.

Według danych przytaczanych przez prof. Jagodzińskiego w Europie występuje około 8-10 tys. obcych gatunków roślin, choć są też i szacunki wskazujące na wyższe wartości. Naukowiec przypomina tzw. regułę dziesiątek: spośród stu gatunków obcego pochodzenia wprowadzonych na nowy teren około 10 proc. aklimatyzuje się do nowych warunków, zadomawia się w nich, a z nich z kolei około 10 proc. staje się gatunkami inwazyjnymi. Ten pozornie niewielki odsetek przekłada się jednak na realne koszty ekologiczne i ekonomiczne, bo gatunki inwazyjne są bardzo trudne do zwalczania.

Badacz zwraca uwagę, że inwazyjne gatunki drzew świetnie znoszą zaburzenia i intensywnie się odnawiają. Zmieniają strukturę lasu, zacieniają runo, wpływają na mszaki, porosty i wiele grup zwierząt. Dlatego tak ważne są programy monitorowania i ograniczania ich ekspansji, również w parkach narodowych, gdzie teoretycznie priorytetem powinna być ochrona naturalnych procesów przyrodniczych.

Globalne bazy danych i nieodkryte drzewa

Choć wiele badań prof. Jagodzińskiego dotyczy polskich lasów, jego perspektywa jest globalna. Od lat współpracuje z zespołami naukowców z różnych kontynentów, a dane zbierane w Kórniku trafiają do baz międzynarodowych. Dzięki temu można zadawać pytania, na które nie dałoby się odpowiedzieć, pracując wyłącznie lokalnie.

Przykład? Próba oszacowania, ile gatunków drzew pozostaje jeszcze do odkrycia. Zespół, z którym współpracuje polski badacz, doszedł do wniosku, że wciąż czekamy na opis ponad 9 tys. gatunków drzew występujących na naszej planecie. Najwięcej prawdopodobnie rośnie w rzadko badanych siedliskach, daleko od wielkich ośrodków naukowych. Dla prof. Jagodzińskiego to nie tylko fascynująca zagadka naukowa, ale także argument na rzecz ochrony lasów w tropikach i innych obszarach o wysokiej bioróżnorodności. Każde nieodwracalnie zniszczone siedlisko to potencjalna utrata gatunków, o których istnieniu nawet nie zdążyliśmy się dowiedzieć.

Największe wyzwanie 

Na pytanie o największe wyzwania, które najbardziej go interesują, odpowiada, że chodzi o łączenie szczegółowych, lokalnych danych z szeroką perspektywą globalną. Dzięki temu, że dane zbierane przez dziesięciolecia trafiają teraz do międzynarodowych baz, można testować hipotezy o funkcjonowaniu różnorodności biologicznej w różnych skalach przestrzennych i czasowych. A każde nowe odkrycie natychmiast generuje kolejne pytania.

– Najbardziej cieszy mnie, że w tej pracy każdy dzień jest inny – podkreśla prof. Jagodziński, dodając: – W mojej pracy mogę korzystać z krytycznego myślenia i się w nim nie ograniczać. Żadna odpowiedź nie jest odpowiedzią ostateczną. Zawsze jest to odpowiedź na dzisiaj według faktów, jakimi dysponujemy.

Profesor podkreśla też umiejętność pracy w zespole, bo w pracy naukowej zwykle nie ma miejsca na bycie samotną wyspą. – Naukowiec uczy się odpowiedzialności społecznej i świadomości, że wszystko, co wie i to, co powie, może się przełożyć na reakcję innych. Dlatego odpowiedzialność za słowo jest najważniejszym wyzwaniem, jakie widzę w pracy naukowej – podkreśla prof. Jagodziński.

• Nauki biologiczne i rolnicze