Vilniaus universiteto ir Šveicarijos mokslininkai, tyrę Aukštumalos, Čepkelių, Kerėplio ir Rėkyvos pelkes, daro prielaidą, kad XXI a. atviro tipo aukštapelkės Lietuvoje neišnyks (ypač šiaurės Lietuvoje), o dabartinės atvirų plotų apaugimo medžiais tendencijos turėtų lėtėti. Vienoje iš santykinai natūralių Lietuvos ekosistemų – pelkėse, melioracijos metu sutrikdžius hidrologinį režimą, medine augalija ima užaugti atviro tipo aukštapelkės.
Melioracijos poveikį dar labiau sustiprina dabartiniai klimato pokyčiai – nuo XX a. devintojo dešimtmečio kylant šiltojo laikotarpio temperatūrai ir didėjant garavimui, o kritulių kiekiui kintant mažai, hidrologinis režimas tampa vis mažiau palankus atviroms aukštapelkių ekosistemoms. Šioms buveinėms gresia išnykimas. Todėl daugiau nei 50 proc. Lietuvos durpynų yra įtraukta į NATURA 2000 tinklą.
Pastaraisiais metais pasaulyje atsirado gausybė darbų (Frankl ir Schmeidl, 2000; Pellerin ir Lavoie, 2003), kuriuose, remiantis makrofosilijų bei dendrologiniais duomenimis, augalijos kartografine medžiaga arba aerofotografijų interpretacijomis, tyrinėjama aukštapelkių istorija ir jų nuogulų formavimasis. Labiausiai paplitęs dendrochronologinis tyrimo metodas, nes pusiau suakmenėjusių pušų liekanos dideliais kiekiais randamos pelkių aplinkoje ir teikia labai patikimus duomenis apie vietovės ekologinę būklę (klimatą, anglies ir azoto ciklą, ekosistemų dinamiką) praeityje (pvz., Pukienė, 1997).
Dabartiniai paprastosios pušies (Pinussylvestris L.) individai irsubfosilinės jų liekanos yra labai įprastos Lietuvos aukštapelkėse. Todėl, derindami turimą meteorologinę bei hidrologinę informaciją su dendrologiniais duomenimis ir analizuodami subfosilines liekanas, galėsime atsakyti į keletą svarbių klausimų: koks klimatas mūsų šalyje buvo prieš tūkstančius metų ir kaip klimato pokyčiai artimiausią šimtmetį pakeis mūsų pelkių ekosistemas.
Mokslininkai, vertindami medinės augalijos įsigalėjimo Lietuvos durpynuose tendencijas, siekė nustatyti veiksnius, lėmusius durpynų augalijos pokyčius ir to poveikio mastą, ir numatyti ateities pokyčių tendencijas Aukštumalos, Čepkelių, Kerėplio ir Rėkyvos pelkėse.
Medynų dangos, medžių amžiaus ir paplitimo pokyčiai
Mokslininkai medynų dangos, medžių amžiaus ir paplitimo pokyčius vertino trijose Lietuvos pelkėse – Rėkyvoje, Aukštumaloje ir Kerėplyje. Tyrimas atskleidė aiškius medžių įsikūrimo ir amžiaus pasiskirstymo skirtumus tarp tirtų teritorijų.
Kerėplis pasižymi gana vienalyte medynų paklote. Čia stebimas menkesnis ir tik pavienių medžių įsikūrimas nuo 1994 m. (mažiau nei 3 proc.), o daugiau nei 2/3 tirto arealo medžių yra senesni nei 50 metų. Rėkyvos pelkiniame komplekse maždaug 23 proc. medžių yra senesni nei 50 metų, o daugiau kaip 63 proc. šiuolaikinių medžių yra sudygę tarp 1964 ir 1993 m. Aukštumaloje tik 9 proc. medžių yra senesni nei 50 metų, tuo tarpu 73 proc. medynų populiacijos yra jaunesni nei 20 metų.
Dendrochronologinė informacija leidžia nustatyti medžių įsikūrimo laiką – iš visų tirtų pelkių labiausiai išsiskiria Aukštumala. Kerėplyje ir Rėkyvoje pradinė medžių įsikūrimo fazė siekia 1800 m., tuo tarpu pirmieji medžiai Aukštumaloje išaugo maždaug 50 metų vėliau. Šis skirtumas gali būti susijęs su pelkių atstumu nuo Baltijos jūros, kadangi santykinai drėgnas klimatas pakrantės regionuose (Aukštumalos pelkė) yra mažiau palankus medynų augimui nei, pavyzdžiui, Kerėplio pelkėje vyraujančios labiau žemyniškos klimato sąlygos.
Pelkės skiriasi ir medinės augalijos įsikūrimo greičiu. Jis, matyt, yra nulemtas pelkėje esančių konkurencinių sąlygų. Pavyzdžiui, santykinai dideli atviri plotai Aukštumalos pelkėje lemia menkesnę atskirų medžių tarpusavio konkurenciją, todėl dabartinėmis sąlygomis medžiai įsikuria vis sparčiau. Dendrochronologiniai įrašai rodo laipsnišką medynų įsikūrimą tarp 1880 ir 1940 m. Pelkių pušų įsigalėjimas intensyviausiai vyko kiek vėliau, maždaug 1950 m. ir 1960–1970 m. laikotarpiu. Aukštumalai yra būdingos izoliuotos medžių grupės, paplitusios visoje pelkėje. Kiekvienoje grupėje keletas senesnių medžių yra apsupti viso būrio jaunesnių. Tai liudija vis spartėjantį jaunų medžių atsiradimą ir pelkės kolonizaciją.
Rėkyvos pelkėje užaugimo medžiais greitis yra vidutinis. 1810–1830 m. procesas vyko lėtai, o 1860–1890 m. jis labai paspartėjo. Šiuo metu medžių daigų beveik nėra tankiai miškingose teritorijose, tačiau atviresnėse vietose gausu jaunų medelių. Senesni medžiai susitelkę į atskiras grupes, tuo tarpu jauni medžiai vėlgi atsitiktinai išsibarstę po visą tyrimų vietovę. Remiantis ortofotonuotraukų analize, nuo 1950 m. laipsniškas užaugimas medžiais yra stebimas visoje Rėkyvos pelkėje, ypač šio tyrimo areale (Aukštelkės pelkėje), kuris yra bene natūraliausia išlikusi teritorija visame Rėkyvos pelkiniame komplekse. 2009 m. beveik visa vakarinė dalis (apie 1640 ha) buvo padengta pelkinėmis pušimis.
1576 m. Aukštumalos pelkė buvo padengta mišku, bet maždaug po 200 metų tapo beveik visiškai atvira vietove. Šie medynų dangos pokyčiai vyko dar prieš pradedant plataus masto antropogeninę veiklą, todėl juos galėjo lemti tik klimato pokyčiai. Tuometis medžių išnykimas Aukštumaloje galėjo būti siejamas su Mažuoju ledynmečiu, šaltu ir drėgnu laikotarpiu, kuris ir lėmė nepalankias sąlygas medžiams augti aukštapelkėse. Remiantis seniausiomis ortofotonuotraukomis (1950 m.), Aukštumalos pelkinio masyvo vidurinė dalis (plynaukštė) buvo atvira, su keliais išsibarsčiusiais medžiais. 1958 m. prasidėjo durpių gavybos darbai. Medynais apaugęs plotas Aukštumaloje stabiliai augo per visą XX a. Šiuo metu Aukštumaloje yra daugybė išsibarsčiusių medžių grupelių, dažnai susitelkusių prie mažųjų pelkinių ežerėlių.
Tuo tarpu Kerėplio pelkė laipsniškai buvo kolonizuojama 1830–1890 m., o vėliau medynų įsikūrimas sulėtėjo, nes nebebuvo pakankamai laisvos vietos. Šioje pelkėje medžių dygimo struktūra yra atsitiktinė, pasižyminti beveik nesikeičiančiu visų amžiaus klasių išsidėstymu visoje tyrimų vietovėje. Aerofotonuotraukų analizė parodė, kad Kerėplio pelkinis kompleksas 1950 m. buvo beveik visas apaugęs mišku. 85 proc. medynų augo ant biogeninių nuogulų (daugiausia durpių) ir erdviškai buvo išsibarstę smulkiomis grupelėmis. Likę 15 proc. medynų – ant įvairių ledyninių nuogulų. Pelkiniu mišku apaugęs plotas išliko beveik nepaliestas iki 1981 m., kai buvo pradėti paruošiamieji durpių kasybos darbai. Nuo to laiko daugiau nei 60 ha pelkinio miško buvo iškirsta, norint palengvinti durpių kasybą. Šis medynų ploto sumažėjimas yra puikiai matomas 1995 m.ortofotonuotraukoje. Tačiau vos tik durpių gavybos darbai sustojo – atvirų vietų kolonizacija pelkinėmis pušimis vėl atsinaujino.
Dabartinė pušų prieaugio dinamika ir ateities prognozės
Paspartėjęs paprastųjų pušų atsiradimas Lietuvos pelkėse (Kerėplyje, Rėkyvoje ir Aukštumaloje) rodo gerėjančias sąlygas pušims, t. y. šiltėjantį ir sausėjantį klimatą, tačiau stipri sąsaja tarp pelkių ekosistemų pokyčių ir specifinės pelkių ontogenezės lemia silpną ryšį tarp medžių rievių pločio ir meteorologinių veiksnių konkrečiais metais. Analizuojant meteorologinių sąlygų įtaką paprastosios pušies metiniam prieaugiui Lietuvoje ir remiantis skirtingais klimato scenarijais, buvo sudaromos galimo medžių augimo greičio kaitos sausuose dirvožemiuose bei pelkėse prognozės XXI a.
Duomenys apie medžių rievių plotį buvo gauti iš mėginių keturiose Lietuvos pelkėse (Aukštumaloje, Čepkeliuose, Kerėplyje ir Rėkyvoje) ir sausuose dirvožemiuose už jų ribų.
Bene svarbiausia medžių prieaugio kaitos pelkiniuose dirvožemiuose savybė yra proceso individualumas. Jį lemia gruntinio vandens lygis, durpių sluoksnio storis ir jo infiltracinės savybės, medžių šaknų sistemos išsivystymas ir kt. Todėl tų pačių meteorologinių sąlygų poveikis net ir greta esančioms, bet skirtingomis savybėmis pasižyminčioms pelkėms gali būti nevienodas. Skirtingose Lietuvos vietose sausuose dirvožemiuose esančiose augimvietėse medžių prieaugio reikšmės statistiškai reikšmingai koreliuoja tarpusavyje, o pelkėse statistiškai reikšmingi ryšiai tarp tyrimo vietų fiksuoti ne visais atvejais.
Kita vertus, medžių rievių prieaugis pelkiniuose dirvožemiuose pasižymi dideliu cikliškumu, kurį daugiausia galima sieti su kritulių kiekio svyravimais. Trijose iš keturių nagrinėtų pelkių lietingais periodais (1860–1863, 1889–1893, 1913–1927, 1945–1948, 1955–1958, 1972–1978, 1994–1998 m.) medžių prieaugis mažėja. Augant vandens lygiui aukštapelkėse užliejama medžių šaknų sistema ir vegetacijos sąlygos blogėja. Sausesniais laikotarpiais (1853–1858, 1869–1875, 1904–1912, 1928–1938, 1960–1967, 1983–1993 m.) priešingai – augimo tempas didėja. Tačiau šių pelkių reakcija į ilgalaikių kritulių ciklų poveikį skiriasi. Kerėplyje medžių rievių prieaugio indekso reikšmės geriausiai koreliuoja su prieš tai buvusių 15 metų, Rėkyvoje – su 11, o Aukštumaloje – su 10 metų kritulių suma. Šie skirtumai susiję su gruntinio vandens lygio svyravimais, o jo kitimo greitis ir amplitudė priklauso nuo konkrečios pelkės savybių.
Tuo tarpu Čepkeliuose padidėjus kritulių kiekiui medžių augimo sąlygos pagerėja. Glaudžiausia koreliacija nustatyta sudėjus 3 metų kritulių kiekį. Priešingai nei kitų tirtų pelkių, Čepkelių dirvodarinė uoliena yra smėlingos fliuvioglacialinės nuogulos, pasižyminčios itin geromis filtracinėmis savybėmis ir maistinių medžiagų stoka. Pastarosios gaunamos tik su krituliais arba yra vėjo atnešamos. Maistinių medžiagų stoka didina vandens Čepkelių pelkėje rūgštingumą. Didėjant kritulių kiekiui atnešama daugiau mineralinių maistinių medžiagų ir atskiedžiamas rūgštingas vanduo, todėl sąlygos augti medžiams pagerėja. Antra vertus, užsitęsęs drėgnas laikotarpis (ir su tuo susijęs gruntinio vandens lygio kilimas) taip pat neigiamai veikia medžių prieaugį.
Sausuose dirvožemiuose didžiausią reikšmę konkrečių metų prieaugiui turi tų metų meteorologinės sąlygos: ankstyvo pavasario temperatūra ir su tuo susijusi vegetacijos sezono pradžia bei trukmė. Kita vertus, nors kovo–balandžio mėnesių temperatūra Lietuvoje padidėjo, nėra fiksuojami statistiškai reikšmingi teigiami medžių prieaugio trendai sausuose dirvožemiuose. Pažymėtina, kad nuo 1989 m. nė karto nebuvo fiksuota anomaliai žema vegetacijos pradžios temperatūra, o didelis medžių rievių prieaugis fiksuotas vos kelis kartus. Galima daryti prielaidą, kad medis fiziologiškai prisitaiko augti šiltesnio klimato sąlygomis, t.y. medžių rievių plotis ir toliau svyruoja apie vidurkį, nors klimatas ir yra palankesnis. Teigiamas prieaugio anomalijas tokiu atveju gali sukelti tik „naujos anomalijos“ pasikeitusio klimato sąlygomis. Reikia daug laiko, kol susikuria prie pakitusių klimato sąlygų prisitaikiusi ekosistema (pvz., įvyksta kokybinis dirvožemio savybių pokytis). Be to, šylant klimatui mažėja pušų atsparumas ligoms ir kenkėjams.
Taigi tikėtina, kad ateinančiais dešimtmečiais medžių augimo sąlygų pokyčiai pelkiniuose dirvožemiuose vyks greičiau (čia svarbiausias veiksnys yra gruntinio vandens lygis) nei sausuose dirvožemiuose.
Numatoma, kad XXI a. oro temperatūra Lietuvos teritorijoje didės visais metų laikais, o iki 2100 m. vidutinė metinė oro temperatūra turėtų pakilti 1,5–4,9°C. Labiausiai turėtų padidėti šaltojo metų laikotarpio temperatūra. Vidutinis metinis kritulių kiekis iki 2100 m. išaugs nuo 3,7 iki 13,5 proc. Kritulių gausėjimas prognozuojamas spalio–birželio mėnesiais, o liepą–rugsėjį galimas net ir nežymus mažėjimas. Padidėjęs kritulių kiekis bus daugiausia kompensuojamas didesnio garavimo. Vis dėlto XXI a. pabaigoje (ypač šiaurės Lietuvoje) kritulių kiekio augimas viršys garavimo didėjimą, todėl gruntinio vandens lygis aukštapelkėse kils ir didžiojoje šalies dalyje sąlygos jose augti medžiams blogės. Iš tirtų aukštapelkių didžiausi neigiami medžių augimo tempo pokyčiai numatomi Rėkyvoje, kur kritulių kiekis didės labiausiai. Kitur pasikeitimai bus daug mažesni. Dėl jau minėtų priežasčių teigiami pokyčiai prognozuojami Čepkelių, o neigiami – Aukštumalos ir Kerėplio pelkėse.
Prognozuojami pokyčiai nesutampa su dabartinėmis tendencijomis – pastaraisiais dešimtmečiais dauguma Lietuvos aukštapelkių apauga medžiais. Tai galima paaiškinti tuo, kad per pastaruosius dešimtmečius visoje Lietuvos teritorijoje oro temperatūra pakilo, o kritulių kiekis statistiškai reikšmingai didėjo tik keliose vietose. Tai galėjo lemti pelkių džiuvimą, nors gruntinio vandens lygio matavimų pelkėse nepakanka tam, kad ši prielaida būtų patvirtinta.
Taigi galime daryti išvadą, kad XXI a.atviro tipo aukštapelkės Lietuvoje neišnyks (ypač šiaurės Lietuvoje), o dabartinės atvirų plotų apaugimo medžiais tendencijos turėtų lėtėti.
Bendras Lietuvos ir Šveicarijos mokslinių tyrimų projektas „Klimato kaita durpynuose: Holoceno ženklai ir dabartinės tendencijos; įtaka bioįvairovei ir anglies deponavimui durpėse“ (CLIMPEAT).
Partneriai: Gamtos tyrimų centras (paramos gavėjas), Berno universiteto Geologijos mokslų institutas ir Vilniaus universitetas.
Dr. Rasa Šimanauskienė, VU Gamtos mokslų fakulteto Geografijos ir kraštotvarkos katedra;
prof. Egidijus Rimkus, VU Gamtos mokslų fakulteto Hidrologijos ir klimatologijos katedra;
Prof. Markus Stoffel, dr. Johannes Edwardson, dr. Christophe Corona Berno universitetas(Šveicarija).
