University of Oulu

Restoration of the naturalness of boreal forests

Saved in:
Author: Hekkala, Anne-Maarit
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Science, Department of Biology
Natural Resources Institute Finland
University of Oulu, Thule Institute, Aurora DP
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.1 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526209104
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2015
Publish Date: 2015-09-29
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in Keckmaninsali (HU106), Linnanmaa, on 9 October 2015, at 12 noon
Tutor: Professor Anne Tolvanen
Professor Jari Oksanen
Reviewer: Professor Mikko Mönkkönen
Doctor Asko Lõhmus
Opponent: Professor Anne Sverdrup-Thygeson
Description:

Abstract

Restoration is considered to be a crucial action in order to maintain and enhance ecosystem functioning and halt the decline of biodiversity. Within forested ecosystems, heavily exploited forests have lost a great part of their biodiversity values, and even nature conservation is insufficient to prevent the loss of habitats and the endangerment of species. The aim of this thesis was to provide new information on the impacts of forest restoration methods on boreal forest naturalness, including forest structure, forest-dwelling species and ecosystem processes and functions. This information is needed to develop the restoration methods and their cost-efficiency and to support decision-making concerning restoration and nature conservation. The restoration methods studied were felling with a chainsaw either without or with subsequent burning, and storm treatment, in which the trees were uprooted with an excavator. The variables measured were vegetation assemblages, deadwood dynamics, and deadwood-dependent insect assemblages. In addition to field measurements, a simulation approach was used so as to predict deadwood continuity after different restoration methods. The main finding of this thesis is that the aspects of naturalness studied were most enhanced by burning, whereas felling had the least effect. Restoration burning increased deadwood volume and diversity, enabled the establishment of pioneer plants, increased the relative cover of the forest keystone species Vaccinium myrtillus, enhanced the regeneration of the keystone tree Populus tremula, and provided habitat for red-listed, especially pyrophilous beetles (Coleoptera) and flat bugs (Heteroptera: Aradidae). Felling only increased the volume of deadwood. Storm treatment with tree uprooting was a more effective method than felling with a chainsaw, due to the additional disturbance it caused to ground, enhancing the regeneration of e.g. Pinus sylvestris. According to simulation models, compared to controls restored stands are predicted to have greater deadwood volumes at least for 40 years. The study shows that restoration can be used to accelerate the development of degraded forests towards a higher level of naturalness. The results can be used to choose appropriate restoration methods for forests, based on their initial stage and the goal set for the level of their naturalness.


Tiivistelmä

Ennallistamista pidetään tärkeänä keinona palauttaa ja ylläpitää luonnontilaisten ekosysteemien toimintaa. Metsien ennallistamista tarvitaan, koska tehokkaasti hoidettujen metsien monimuotoisuus on köyhtynyt niin pitkälle, ettei pelkkä suojelu enää riitä pysäyttämään elinympäristöjen häviämistä ja lajien uhanalaistumista. Väitöskirjan tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa siitä, miten erilaiset metsien ennallistamiskeinot vaikuttavat metsän luonnontilaisuuden elementteihin, kuten rakennepiirteisiin, lajistoon ja toiminnallisuuteen. Tietoa tarvitaan ennallistamismenetelmien ja niiden kustannustehokkuuden parantamiseksi sekä tukemaan ennallistamista ja luonnonsuojelua koskevaa päätöksentekoa. Tutkitut ennallistamismenetelmät olivat: lahopuun lisäys sahaamalla joko ilman polttoa tai polton kanssa ja myrskytuhokäsittely, jossa puut kaadettiin juurineen. Metsän aluskasvillisuus, lahopuusto ja lahopuusta riippuvaisten hyönteisten lajiyhteisöt olivat mitattuja muuttujia. Maastoinventointien ohella tehtiin simulaatiomallinnuksia, joilla ennustettiin ennallistamisen jälkeistä lahopuujatkumoa. Väitöskirjatyön keskeisin havainto on, että ennallistamispoltot paransivat tutkittuja luonnontilaisuuden elementtejä eniten, kun taas lahopuun lisäyksellä oli vähäisimmät vaikutukset. Ennallistamispoltto lisäsi lahopuun tilavuutta ja monimuotoisuutta, mahdollisti sukkession varhaisvaiheen kasvillisuuden kehittymisen, lisäsi mustikan (Vaccinium myrtillus) suhteellista peittävyyttä, paransi monimuotoisuudelle tärkeän puulajin, haavan (Populus tremula), uudistumista sekä lisäsi lahopuuriippuvaisten, erityisesti palanutta puuta suosivien kovakuoriaisten (Coleoptera) ja latikoiden (Heteroptera:Aradidae), laji- ja yksilömääriä. Myrskytuhon jäljittely oli tehokkaampi ennallistamiskeino kuin lahopuun lisäys sahaamalla, sillä juurilaikku lisäsi maanpinnan häiriötä parantaen samalla mm. männyn (Pinus sylvestris) taimettumista. Simulaatiomallinnus osoitti, että verrattuna kontrollialueisiin ennallistetuilla alueilla lahopuuta on runsaammin vähintään 40 vuoden ajan. Väitöskirja osoittaa, että kaikkia työssä tutkittuja ennallistamismenetelmiä voidaan käyttää nopeuttamaan metsän kehittymistä kohti luonnontilaa, mutta menetelmät eroavat toisistaan vaikutuksiltaan. Saatuja tuloksia voidaan käyttää, kun valitaan metsiin niihin parhaiten soveltuvaa ennallistamismenetelmää.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. A, Scientiae rerum naturalium
ISSN: 0355-3191
ISSN-E: 1796-220X
ISSN-L: 0355-3191
ISBN: 978-952-62-0910-4
ISBN Print: 978-952-62-0909-8
Issue: 654
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.