EcoForest

Onsdag 11. februar holdt vi konferansen «Flatehogst – hot or not?» hvor vi oppsummerte hva vi har funnet i EcoForest så langt. Konferansen ble tatt opp og kan ses her i en begrenset periode. Opptakene er delt opp i fire bolker. Programmet finnes her.

Introduksjon til prosjektet:

---

Langtidseffekten av flatehogst på det biologiske mangfoldet:

---

Langtidseffekten av flatehogst på karbon og økosystemfunksjoner :

---

Samfunnets bruk av prosjektresultatene:

I rapporten «Langtidseffekter av flatehogst på biodiversitet, karbonlagre og økologiske prosesser i granskog» oppsummerer vi de viktigste funnene så langt. Rapporten kan lastes ned her.

I prosjektet EcoForest undersøker vi langtidseffekten av flatehogst på skogøkosystemet.  Skogbrukets historie i Norge strekker seg over flere århundrer, med flatehogst som den dominerende praksisen siden midten av 1900-tallet, og en betydelig endring av skoglandskapet som resultat. Men hva betyr dette for økosystemet?

Det er velkjent at flateskogbruket påvirker skogsstrukturen og mengden av død ved, men de økologiske effektene er kompliserte å studere. For å få til dette har vi benytta oss av en parvis studiedesign hvor vi har sammenliknet skoger som ble flatehogd for mange tiår siden, med skoger som ikke er flatehogd, men som likevel i varierende grad har opplevd selektiv hogst i tidligere tider. Foruten flatehogsten var målet at skogene skulle være så like som mulig, for å kunne luke ut andre faktorer. Dette viste seg å være en enda større utfordring enn forventet!

De skogene som var lett tilgjengelige og høyproduktive ble tidlig flatehogd, mens skoger langt fra veier eller elver, i bratt terreng, eller de med lavere produktivitet, oftere unngikk flatehogst. Resultatet er at skoger som tidligere har blitt flatehogd ofte vokser under andre forhold enn de ikke-flatehogde skogene. Vi mener likevel vi har funnet 12 godt sammenlignbare par på Sørøstlandet, som vi har studert intenst de siste fire årene.  

Vi har nå publisert prosjektets første artikkel, som beskriver skogsstruktur, død ved og klima i de utvalgte områdene. Denne oppsummeringen er et godt utgangspunkt for fremtidig forskning på disse feltene, særlig med tanke på hvordan flatehogst påvirker biologisk mangfold, karbonlagring, og funksjoner i økosystemet.

Artikkelen forteller også en historie i seg selv. Vi fant at skogene som ikke har blitt flatehogd, huser nesten tre ganger så mye død ved som tidligere flatehogde skoger. Samtidig er den døde veden generelt av større dimensjoner og av flere nedbrytningsklasser. I de ikke-flatehogde skogene har de levende trærne lengre kroner og grovere stammer i forhold til høyden, noe som gjør dem mer motstandsdyktige mot stormfelling. Det var også større variasjon i trestørrelse og tilgang på lys, og de ikke-flatehogde skogene hadde mer undervegetasjon, spesielt blåbær.

Funnene våre tyder på at selv om trær og skog vokser tilbake etter flatehogst, blir ikke skogen den samme. Denne skogen mangler i stor grad viktige komponenter som f. eks. død ved og et variert tresjikt. I studiene som publiseres framover, vil vi komme tilbake til hvilken betydning dette har for biologisk mangfold, karbonlagring og for hvordan økosystemet fungerer.

Referanse:

Asplund, J., Nordén, J., Kjønaas, O.J., Madsen, R.L., Lunde, L.F., Birkemoe, T., Ronold, E.K., Norkute, M., Jansson, K.U., Karlsen, D., Sverdrup-Thygeson, A., Skrede, I., Methlie, I.-S.H., Maurice, S., Botten, U.G., Krok, R.J., Kauserud, H., Nybakken, L., 2024. Long term effects of forest management on forest structure and dead wood in mature boreal forests. Forest Ecology and Management 572, 122315. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2024.122315

Av: Regine Jusnes Krok og Ulrik Botten

Regine og Ulrik er masterstudenter i naturforvaltning ved NMBU, og har undersøkt skogbrukshistorien på EcoForest-feltene. I mai-juni 2023 var de på feltarbeid i de 12 skogsparene på Østlandet. Hvert par består av en eldre naturnær skog (NN) og en eldre produksjonsskog, etablert gjennom flatehogst (CC). De telte antall stubber innenfor hver prøveflate og tok tilvekstsprøver av totalt 343 levende trær i nærheten av disse. For hver stubbe registrerte de treslag, diameter, høyde og grad av nedbrytning. På laben etter feltarbeidet ble tilvekstsprøvene montert på trebrett, pusset, skannet og analysert. Ulrik analyserte vekstmønstre for å identifisere og datere perioder med store forstyrrelser i bestandet. Disse ble kategorisert som hogster dersom de møtte visse kriterier. Stubbetettheter, informasjon fra grunneiere, data om død ved- og data om levende ved på flatene i dag ble brukt til å ytterligere belyse og kontekstualisere hogst- og forstyrrelseshistorikken. Regine analyserte blant annet tidligere innsamlede data på vedboende sopp og volum av død ved, for å undersøke hvilke variabler som påvirker soppenes diversitet og om forvaltningstypen var av betydning for artssammensetningen.

Ulrik fant stubber i alle de naturnære skogene, noe som bekrefter historiske hogster også i disse skogene. Hogstene kunne dateres med bakgrunn i tilvekstdata hos nabotrær for syv av de tolv skogene. I alt tolv hogstepisoder ble detektert, den tidligste i ca. 1841 og den seneste i ca. 1960. Regine fant at de naturnære skogene hadde betydelig høyere artsrikdom av vedboende sopp sammenlignet med tidligere flatehogde skoger. Det ble også bekreftet at større volum og diversitet av død ved var assosiert med høyere artsrikdom, og rødlistede arter ble i all hovedsak funnet i de naturnære skogene. Det ble imidlertid ikke funnet noe bevis for at forvaltningsform direkte styrer artssammensetningen.

Av: Magnus Standerholen Sjølie og Halvor Lønnum

Vi er masterstudenter i skogfag ved NMBU. I masteroppgavene våre undersøker vi langtidseffekter av flatehogst på nedbrytningen av plantestrø, ved å benytte EcoForest-flatene. Nedbrytningen av plantestrø påvirkes i hovedsak av strøkvaliteten, sammensetningen av nedbrytersamfunnet, samt klimatiske og mikroklimatiske forhold. Man kan anta at ulik skogstruktur mellom skogstypene fører til forskjeller i de mikroklimatiske forholdene, og flatehogsten vil ha medført et skifte i artssammensetningen i nedbrytersamfunnet. Materialet vi har undersøkt er hentet fra strøposeeksperiment, der små poser med strø er lagt ut på seks steder i hver skog. Halvor undersøker nedbrytningen av nitrogen og karbon i strø av både grannåler og blåbærblader, mens Magnus undersøker nedbrytningen av lignin og ser kun på grannåler.

Nedbrytningsprosessen for forskjellige kjemiske stoffer varierer, der typisk små, enkle forbindelser frigjøres raskt, mens lignin og andre komplekse, gjenstridige forbindelser frigjøres mer langsomt. På kort sikt kan nitrogenkonsentrasjonen øke, fordi sopp og andre organismer som selv inneholder nitrogen blir en del av strøet. Ved å undersøke ulike kjemiske stoffer utfyller de to masteroppgavene hverandre, og kan sammen bidra til å øke forståelsen rundt nedbrytning og omsetningen av karbon og nitrogen i fullvoksen skog. Vi har begge arbeidet med strøposeinnholdet på lab for å få data til sine oppgaver. Halvor malte opp strøsubstrat og gjorde innveiinger på dette før innhold av karbon og nitrogen ble analysert, mens Magnus ekstraherte lignin fra det oppmalte plantematerialet. Foreløpig indikerer resultatene at det ikke er noen forskjeller i nedbrytningen mellom tidligere flatehogd og ikke-flatehogd skog.

Den første artikkelen for prosjektet er nå tilgjengelig som «preprint», det vil si at den ennå ikke er fagfellevurdert. Artikkelen, med tittelen «Long term effects of forest management on forest structure and dead wood in mature boreal forests», beskriver oppsettet for prosjektet, utvelgelsen av områder, samt variasjonene i makroklima mellom lokalitetene.

Studien undersøker langtidseffekter av flatehogst på skogstruktur og mengden død ved, og sammenligner skog som ikke har blitt flatehogd med skog som tidligere er blitt flatehogd, men som nå er hogstmoden. Resultatene viste at de ikke-flatehogde skogene hadde nesten tre ganger høyere volum av død ved og en større andel av død ved i senere nedbrytningsfaser. I tillegg var det større variasjon i trehøyder og lysforhold, samt høyere dekning av karplanter i feltskjiktet. Det var imidlertid ingen forskjeller i volumet av levende trær eller grunnflate, men de tidligere flatehogde skogene hadde en høyere tetthet av stammer og slankere stammer med høyere kroner.

Denne studien legger grunnlaget for videre forskning i EcoForest-prosjektet på hvordan flatehogst påvirker biodiversitet og økosystemers funksjon, inkludert karbonkretsløp og lagring, og hvordan disse prosessene er sammenkoblet.

Artikkel kan lastes ned fra https://doi.org/10.2139/ssrn.4772055

Referanse:

Asplund, J., Nordén, J., Kjønaas, O.J., Madsen, R.L., Lunde, L.F., Birkemoe, T., Ronold, E.K., Norkute, M., Jansson, K.U., Karlsen, D., Sverdrup-Thygeson, A., Skrede, I., Methlie, I.-S.H., Maurice, S., Kauserud, H., Nybakken, L., (2024) Long term effects of forest management on forest structure and dead wood in mature boreal forests [Preprint]. https://doi.org/10.2139/ssrn.4772055

This is a short summary of some of the “take home messages” from a large part of the talks that were held at the Ecoforest conference in November 2023. The purpose of this summary is to make forest research more available for anyone interested in effects of forestry and climate change on carbon stocks and dynamics, biodiversity, and ecological processes. Be aware that this summary does not include everything that was presented during the conference, and it may contain small errors or mistakes.

Contributors to this summary: Vilde Lytskjold Haukenes, Milda Norkute, Rieke Lo Madsen, Lisa Fagerli Lunde and Line Nybakken.

Impact of forestry and climate change on carbon dynamics and stocks

Speakers referred to: Lars Vesterdal, Karina Clemmensen, Michael Gundale, Jogeir Stokland, Carl-Fredrik Johannesson, Karolina Jörgensen, Janne Kjønaas

About 70% of the global terrestrial C storage is in the boreal forest. This carbon storage is varying spatially. However, in Norway, up to 80% of the boreal forest carbon storage is in the soil. There is a continuous build-up of carbon in undisturbed forest soils, and the carbon in the soil can be very old, especially in the mineral soil. To maintain and facilitate build-up of carbon in the boreal forest, understanding how different forest management strategies and climate change impact carbon dynamics and stocks is crucial.   

Tree species and vegetation:

• The soil organic carbon (SOC) stocks vary with tree species. There is more SOC in the forest floor under spruce when compared to ash and maple. This is due to:
  • Differences in litter quality (e.g., more lignin in spruce)
  • Differences in mycorrhiza, arbuscular mycorrhiza (AM) in ash and maple and ectomycorrhiza (EcM) in spruce.
  • Differences in pH (lower pH in soil connected to Spruce)
  • Difference in microbes
• We do not only see a build-up of SOC under spruce, but also a redistribution of carbon. The other tree species have more carbon in the mineral soil. 
• Amount of carbon in the mineral soil is explained by litter quality but not by microbial or soil faunal communities. 
• Labile litter may form more stable soil organic matter (SOM) over time à need for longer time frame in litterbag studies. 
• Fine root decomposition: AM tree roots decompose slower than EcM roots. 
• Increased mass loss of organic matter through association with decomposing EcM fungi.
• Ericaceous dwarf shrubs and their fungal root associates promote humus build-up.

Deadwood:

• 40% of carbon from deadwood is going into the SOC pool in the form of lignin, decomposed by brown-rot fungi.
• Proportion of carbon (in the form of lignin) increases with decay class in the remaining deadwood.

Harvest:

• 10% of SOC is lost quite fast after clear-cut.
• Soil carbon recovers 10-75 years after clear-cut.
• Overall, four times larger carbon flux in old growth forest when compared to managed forest.  

Nitrogen fertilization:

• Not higher carbon input to the system with nitrogen fertilization. However, respiration is reduced (slower SOM decomposition) which can increase SOC.
• With lower nitrogen addition, modest carbon response per unit nitrogen. Soil carbon driven by above and belowground litter and slower decomposition.
• With fertilization, trees take up nitrogen directly and reduce uptake via mycorrhiza (reduced EcM in the forest floor).
• Cortinaruis ssp. are EcM, and they can mine SOM which contributes to a faster C-turnover and recycle their own biomass. Cortinarius ssp. which is connected to carbon loss are sensitive to nitrogen addition. 
• Nitrogen-fertilization leads to a shift in the balance of decomposition pathways à more hydrolysis relative to oxidation. 

Tundra/ tree line:

• A lot more SOC in the tundra, gradient from forest à forest edge à shrub-heath à heath.
• Saprotrophs in litter (decompose).
• Mycorrhiza in humus (import new carbon).

Impact of forestry and climate change on biodiversity

Speakers referred to: Jari Kouki, Mari Jönsson, Reijo Penttilä, Panu Halme, Anders Dahlberg, Markus Melin, Rune Halvorsen

In Norway 48% of red-listed species live in forest, 84% of these species is connected to old forest, and 1/3 – 1/4 is connected to deadwood. Thus, it is very important to understand how different forest management regimes, as well as climate change impact biodiversity.

Forest fire:

• Higher number of red listed species on burnt sites.  
• Highest impact on biodiversity short time after fire.

Harvest:

• Less saprotrophic beetles in clear-cut.
• Large community change in beetles after harvest, both immediate and after 20 years.
• Retention forestry positive for deadwood supply in the longer run, support higher biodiversity and continuity.
• Retention forestry reduces negative effects of intensive harvest on saproxylic beetle richness.
• Heterogeneity support richness of rare species and biodiversity.
• Large dead and alive aspen are important for biodiversity.  
• To leave buffer zones (>30 m) to streams promote biodiversity.
• If the trees disappear, the precondition for mycorrhiza disappear. The more trees you leave, the higher probability of maintaining a higher species richness.
• Snow damaged trees that were left in forest hosted many red-listed species, bark beetles and predator species (predators of bark beetles).
• Large diameter of deadwood is important for biodiversity.

Climate:

• Biodiversity has decreased over the past 30 years, – 30% species richness overall.
• The boreal forest floor is getting greener and poorer in species. Less vascular plants, more of the common bryophytes (e.g., Sphagnum has increased a lot).

Urban forest: 

• Less clearcuttings than in production forests à So, are urban forests valuable habitats for soil microbiota? 
• The more unique the tree species are the more unique the microbes are. 

On the topic of near-natural forest and clear-cut forest

Most of the productive Norwegian forest has historically been severely influenced by humans. Around 1940, clear-cutting was introduced, and since then, 60-70% of the Norwegian forest has been clear-cut (referred to as cultural forest). Today, the remaining ~30% of the Norwegian forest that has never been clearcut, and was established before 1940, can be referred to as near-natural forest. This proportion of the productive forest is growing older, but it can never increase in size. Rather, 1-2% of the near natural forest is harvested each year, resulting in a loss of the near-natural Norwegian forest. As we are currently approaching a second round of clear-cut of the forest that was clear-cut in the 1940’s-1960’s, locating and protecting the near-natural forest is crucial.  

Some suggested management measures to increase biodiversity and soil carbon storage:

• Conservation burning regularly.
• Leave patches of trees (retention forestry) to maintain deadwood supply.
• The more trees you leave, the better for the mycorrhiza and soil carbon storage.
• Avoid clear-cutting.
• Increase rotation length.
• Leave buffer zones around streams.
• Leave buffer zones to rocky outcrop and wet forest (best effect on lichen and bryophytes).
• Leave windthrow and snow damaged trees, this is good for biodiversity, but they also host predators of bark beetles.
• Protect the remaining near-natural forest.

Explanation of terms

Retention forestry: Leave trees. Examples: Buffer to mire, wet forest, buffer to water, buffer to rocky outcrop, coniferous tree groups, deciduous tree groups, single standing trees.  

Mycorrhiza: Symbiotic relationship between root of plant and fungi. Ectomycorrhiza (EcM) use nutrient from dead organic matter, while Arbuscular mycorrhiza (AM) depend on nutrient released from saprotrophic microbes (microbes that decompose organic matter).

Tone Birkemoe, Inger Skrede og Ine-Susanne Methlie Hopland, Norges miljø- og biovitenskapelige fakultet og Universitetet i Oslo

Selv bittesmå dyr kan reise ganske så langt – lenger enn du tror. Om en bille flyr opp over trekronene kan den seile av gårde med vinden. På kort tid kan den tilbakelegge lange distanser før den stuper ned mellom trekronene på et nytt sted. Dersom den får seg kjæreste og barn i den nye skogen, vil barna være litt ulike billebarn med to foreldre fra den samme skogen.

Veltilpassede småkryp

Biller som bor langt mot nord må fikse kalde vintre og korte somre. Og uansett hvor de bor må de få tak i mat, takle sykdommer og unngå å bli spist av andre dyr.

Over tid har derfor billene fått litt ulike egenskaper som gjør at de overlever best akkurat der de har bodd i mange generasjoner. Og det er i grunnen alt de trenger. Men hva om klima og miljøet endres?

Trøblete tider

Tenk deg at billen vår, som lever av godt nedbrutte trestokker mesteparten av livet, bor i en skog langt mot nord. Skogen er omgitt av veier, fjell, byer – og er preget av skogbruk. Skogbruket tar ut tømmer, så maten til billen – store, stokker som har ligget lenge- er det lite av. For en bille som kommer susende over trekronene er det derfor vanskelig å finne de få egnete stokkene.

Så blir det, over noen tiår, varmere og tørrere. Hvordan går det da med billene i nord? Om det fortsatt er mange billeindivider i skogen kan noen ha egenskaper som fikser nettopp varme og tørke i arvestoffet sitt – egenskaper som vitner om tidligere kontakt med biller fra sør. Men dersom det er få individer er slike egenskaper sannsynligvis forsvunnet. Det kan bety at billen er i trøbbel.

Naturens forsikringspolise

Billenes egenskaper styres i stor grad av genene og variasjon i arvestoffet mellom ulike billeindivider i en populasjon er som en rikholdig «verktøykasse», eller forsikring, mot endringer.

Og evnen til å overleve tørke og varme, slik eksempelbillen vår kan måtte takle i framtiden, er et eksempel på en slik forsikring.

Skogbrukets rolle

Skogbruket påvirker billene i skogen, og særlig de som er avhengige av død ved. I Ecoforest– prosjektet skal vi blant annet undersøke hvorvidt utvalg av arvestoffet til en billeart varierer mellom ulike skoger.

Vi har valgt oss «rødrandkjukebilla» Gyrophena boleti som er relativt vanlig på Østlandet og som vi derfor kan samle og gjøre genetiske undersøkelser av fra mange steder.

Hva vi venter å finne? At skogbruket ikke har påvirket arvestoffet til «rødrandkjukebilla» nevneverdig. Rødrandkjukebilla er tross alt en relativt vanlig art som lever på en av granskogens vanligste kjuker – rødrandkjuka. Og vi har samlet billene i et område med mye gran, ikke i små isolerte grupper av grantrær.

Men selv om rødrandkjuka er vanlig vet vi også at den er mer tallrik der det er mange døde graner, det vil si der skogsdriften har vært minst intensiv. Og der det er mye rødrandkjuke er det sannsynligvis mange rødrandkjukebiller. Når vi også vet at den genetiske «verktøykassa» gjerne er mer rikholdig der det er mange individer er det derfor ikke umulig at vi faktisk finner forskjeller.

De særeste har det verst

Mange av de billene vi studerer har derimot en mye særere livsførsel enn rødrandkjukebilla: som eksempel-billa vår i skogen mot nord. Den vil kun leve sitt liv i døde, store trær som har ligget lenge.

Dette trestokklivet var en lur strategi den gang skogene var proppfulle av trestokker. Men sære matvaner er ikke et triks når stokkene blir til plank, flis og møbler. Og, i en verden der vi mennesker endrer både billemat og klima, trenger vi at billene er så fleksible som mulig – og nettopp derfor trenger de godt med genetisk variasjon.

Hvor stort problem tap av genetisk variasjon i våre biller er, vet vi lite om. Håpet er at problemet er lite, men det er også grunn til å tro at for noen biller er det stort. Det er tross alt mange hundre arter som lever i skogens døde trær. Og de særeste vil slite mest.

Dette innlegget har tidligere vært publisert på forskning.no