Bolu-Ayıkaya bölgesi bitki toplumları ve meşcere kuruluş özellikleri
Plant communities and stand structure characteristics of Bolu-Ayikaya region
Yazar: SÜLEYMAN ÇOBAN
Danışman: PROF. DR. GÜLEN ÖZALP
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Silvikültür Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Doğal bitki örtüsü = Natural vegetation ; Kayın ormanı = Beech forest ; Mor çiçekli orman gülü = Purple flower leaf ; Uludağ köknarı = Uludağ fir ; Vejetasyon =

Özet:
Bu çalışma, Bolu Orman İşletme Müdürlüğü'ne bağlı Ayıkaya Bölgesi'nin bitki toplumlarını belirlemek ve bu toplumların meşcere kuruluş özelliklerini ortaya koymak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Ayıkaya Orman İşletme Şefliği sınırları içerisinde kalan araştırma alanı, dik yamaçlardan oluşmakta, yükseltisi 600 m (Karadere) ile 1780 m (Kapıkaya Tepesi) arasında değişmektedir. Genel olarak deniz etkisindeki kuzey yamaçlarda nemli Kayın ve Göknar ormanları yayılış göstermektedir. Bununla birlikte, Karadere Vadisi boyunca iç kesimlere kadar ulaşan nemli hava nedeniyle Göknar ve Kayın hakimiyetindeki nemli ormanlar geniş alanlar kaplamaktadır. 
Araştırma alanı Avrupa Sibirya fitocoğrafik bölgesinin öksin kısmında yer almaktadır. Nitekim belirlenmiş olan tüm taksonların %63'ü Avrupa-Sibirya fitocoğrafik bölgesinde yayılış göstermektedir. Avrupa-Sibirya elemanı türlerin %30'unun öksin kuşak elemanı olduğu belirlenmiştir. 
Araştırma alanındaki tüm örnek alanlardaki türlerin RAUNKIAER'in yaşam biçimlerine göre %52'si hemikriptofit (Hk), %20'si fanerofit (Fa), %12'si hamefit (Ha), %10'u terofit (Tr) ve %6'sı ise geofittir (G). Genellikle soğuk iklimli bölgelerde yayılış gösteren hamefitler ve hemikriptofitlerin dağ ormanı ve yüksek dağ orman zonlarındaki nisbi yüzdeleri artmaktadır. Dolayısıyla yaşam formu spektrumuna göre hemikriptofit bir iklim özelliğine sahip olan bölgedeki hemikriptofitlerin oranının, alt yükselti basamaklarından üst yükselti basamaklarına doğru arttığı belirlenmiştir. 
Orman vejetasyon örnek alanlarının sınıflandırılması ve ordinasyonu sonucunda belirlenen toplum birimleri aşağıda verilmiştir: 
Sınıf: Quercetea pubescentis (Ober. 1948) Doing Kraft. 1955
Takım: Querco-Carpinetalia orientalis Quezel, Barbero, Akman 1980
Birlik: Carpino-Acerion Akman, Barbero, Quezel 1977
Toplum: Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris 
?	Tipik Alt Toplum: Pinus sylvestris tipik toplumu
?	Alt Toplum: Pinus sylvestris-Pinus nigra 
Sınıf: Quercetea pubescentis (Ober. 1948) Doing Kraft. 1955
Takım: Querco-Carpinetalia orientalis Quezel, Barbero, Akman 1980
Birlik: Carpino-Acerion Akman, Barbero, Quezel 1977
			Toplum: Erica arborea-Quercus petraea
?	Tipik Alt Alt Toplum: Erica arborea- Quercus petraea
?	Alt Toplum: Quercus petraea-Pinus sylvestris 
Sınıf: Querco-Fagetea Br.-Bl. et Vlieger in Vlieger 1937
Takım: Rhododendron-Fagetelia orientalis (Soó 1964) Passarge 1981
Birlik: Fagion orientalis Quézel et al. ex Quézel et al. 1992
			Toplum: Vaccinium arctostaphylos-Fagus orientalis 
?	Tipik Alt Toplum: Fagus orientalis
?	Alt Toplum: Fagus orientalis-Quercus petraea
?	Alt Toplum: Fagus orientalis-Pinus sylvestris?Quercus petraea
?	Alt Toplum: Fagus orientalis-Pinus sylvestris
Toplum: Abies bornmülleriana-Fagus orientalis 
?	Tipik Alt Toplum: Abies bornmülleriana-Fagus orientalis 
?	Alt Toplum: Fagus orientalis-Abies bornmuelleriana-Pinus sylvestris 
?	Alt Toplum: Actaea spicata-Abies bornmülleriana-Fagus orientalis 

Yetişme ortamı faktörlerinden istatistiksel olarak en önemli değişkenlerin yükselti, metamorfik anakaya ve bakı olduğu belirlenmiştir. Ancak, değişkenlerin marjinal etkisi dikkate alındığında killi-kireçtaşının önemli bir etkisi bulunmaktadır. Yükselti, tüm değişkenlerin neden olduğu varyasyonun %31'ini oluştururken bakının etkisiyle bu oran %44'e yükselmektedir. Kireçtaşı anakayasının koşullu etkisi ise istatistiksel olarak önemsizdir. Anakaya tiplerinin tamamının neden olduğu varsasyonun ise %39 olduğu belirlenmiştir. 

Bitki toplumlarının ortalama gösterge değerleri, yetişme ortamı koşullarını tam olarak yansıtmaktadır. Örneğin, Ayıkaya Tepesi'nin güneşli bakılarında orman sınırını oluşturan Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris toplumunun nem, sıcaklık gösterge değerleri düşük, ışık gösterge değeri ise yüksektir. Tepenin kuzey yamacında yayılış gösteren Vaccinium arctostaphylos-Fagus orientalis ve Abies bornmülleriana-Fagus orientalis toplumlarının ise ortalama nem değerleri yüksek, sıcaklık değerleri ise yükseltiyle birlikte düşmektedir. Araştırma alanında gösterge değeri bilinen türler yardımıyla, ordinasyon analizinden toprak besin maddesi, toprak reaksiyonu (pH), ışık, nem, sıcaklık ve karasallık gösterge tür grupları belirlenmiştir. 

Toprağın pH değerinin yüksek olması, kalsiyum gibi önemli toprak besin maddelerinin varlığını gösterdiğinden, toprak verimliliğinin bir göstergesi olarak kabul edilmektedir. Vejetasyon analizinde de ortalama pH gösterge değerleri ile besin maddesi ve nem gösterge değerleri arasında pozitif bir korelasyon bulunmuştur. Bununla birlikte, pH gösterge değeri yüksek olan orman toplumlarının meşcere ortalama boyları diğer toplumlara göre daha  yüksektir. Ayıkaya Tepesi'nin güneşli bakılarında yayılış gösteren Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris toplumunun ortalama pH değerinin yüksek olmasına karşın, yağış miktarının düşük olması nedeniyle toprak verimliliği nispeten daha düşüktür. Buna karşın bu toplumun ekolojik salınımının daha geniş olması nedeniyle iyi bir gelişme gösterebilmektedir. 

Shannon Weiner ve Simpson indislerine göre tür çeşitliliği en yüksek toplumlar, Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris ve Erica arborea-Quercus petraea toplumlarıdır. Bitki toplumlarının tür çeşitlilikleri üzerinde toprak besin maddesi miktarı ve meşcere kapalılığı etkili olmaktadır. Tam kapalı meşcerelerde toprak besin maddesi miktarının yüksek olması tür sayısının artışında etkili olmaktadır. Buna karşın, toprak besin maddesi miktarının düşük olduğu güneşli bakılarda, meşcere kapalılığı düşük olduğu için tür sayısında artış görülmektedir. Ancak, orman vejetasyonunun kapalılık yüzdeleriyle tür çeşitlilikleri karşılaştırıldığında, %100 ve %50 kapalılığa sahip alanlarda tür çeşitliliği azalırken, %80-90 kapalılık yüzdesine sahip meşcerelerde tür çeşitliliği artış göstermektedir.   

Ayıkaya Bölgesi'nde orman sınırını oluşturan toplumlarda ağaç kollektifleri şeklinde bir meşcere kuruluşu görülmektedir. Ağaç kollektifleri, yüksek dağ ormanlarının stabil meşcere kuruluşlarıdır. Bu kuruluş özelliklerine uygun olmayan silvikültürel müdahaleler, bölgede rüzgar devrikleri ve gövde kırılmalarına yol açmaktadır. 

Çalışma kapsamında benzer ekosistemlerde gerçekleştirilen bitki sosyolojisi çalışmaları TURBOVEG veri yönetim programına aktarılarak bölgesel bir vejetasyon veribankası oluşturulmuştur. Bölgesel vejetasyonun sınıflandırılması sonucu, Ayıkaya Bölgesi ile diğer bölge vejetasyonlarının benzerlikleri belirlenmiştir. Öksin kuşakta yer alan Ayıkaya Bölgesi'nin genel vejetasyon özelliklerine bakıldığında; Zonguldak-Çitdere ve Karabük-Büyükdüz vejetasyonlarıyla yakın özellikler gösterdiği, suböksin kuşakta yer alan Düzce-Elmacık ve Ilgaz Dağı'nın güney yamacında yer alan toplumlarla ise benzerliklerin daha az olduğu belirlenmiştir. Buna karşın Ilgaz Dağı'nın kuzey yamaçlarında yer alan toplumların Ayıkaya Bölgesi'ndeki Kayın ve Meşe ormanlarına benzerlikleri yüksektir.

Çayır vejetasyonundan alınan örnek alanların sınıflandırılması sonucu iki toplum belirlenmiştir:
Sınıf: Astragalo-Brometea
	Birlik: Hyperico-Verbascion
?	Alchemilla pseudocartalinica-Astrantia maxima toplumu
?	Teucrium chamaedrys-Bromus riparius toplumu

Alpin çayır vejetasyonu bölgede orman içi açıklıklar dışında en geniş yayılışını Ayıkaya Tepesi (1760 m) sırtlarında yapmaktadır. Sırtın çok sarp (%60-100 eğimli) olan güney yamacında kserofit karakterli türlerin ağırlıkta olduğu toplum, Teucrium chamaedrys-Bromus riparius olarak tanımlanırken, mezofil ve orman kenarı geçiş zonlarını karakterize eden türlerin egemen olduğu kuzey yamaçtaki toplum ise Alchemilla pseudocartalinica-Astrantia maxima olarak tanımlanmıştır.
Tür çeşitliliği açısından güney yamaçta yayılış gösteren Teucrium chamaedrys-Bromus riparius toplumu daha zengindir. Kuzey yamaçtaki Alchemilla pseudocartalinica-Astrantia maxima toplumunun tür çeşitliliği ise otlatma baskısı nedeniyle nispeten daha azdır. Nitekim, bu toplumda bulunan Cynosurus cristatus, Cirsium vulgare, Urtica dioica, Dactylis glomerata, Rumex crispus gibi türler otlatma etkisinin bir göstergesidir.

Abstract:
The aim of this study is to classify plant communities and to identify their stand structure characteristics in the Bolu-Ayıkaya region. The research area which is located in Ayıkaya Forest Enterprise, is composed of steep slopes. Its altitude varies between 600 m (Karadere river) and 1780 m (Kapıkaya Hill). In general, humid Oriental Beech and Uludağ Fir forests cover northern exposures where oceanic conditions prevail.  However, humid Fir and Beech forests cover wide areas due to humid air mass which move inland through Karadere Valley. 
The research area falls in the euxine part of the Euro-Siberian phytogeographic region. It was found that the percentage of the species belonging to the Euro-Siberian region is 63%, of which 30% is euxine element.  
According to RAUNKIAER life forms, it was calculated that the percentages of hemicriptophyte, phanerophyte, chamaphyte, therophyte and geophyte species of the recorded flora are 52%, 20%, 12%, 10% and 6% respectively. In general, the relative percentage of hemicryptophyte and chamephyte species is characteristic for cold climate in mountain and high mountain forest zones. Consequently, it was shown that the relative percentage of hemicriptophytes increases from lower to upper altitudinal zones in the region which has a hemicryptophyte climate according to life form spectrum. 
As a result of classification and ordination of forest vegetation, identified forest communities are given below: 
Class: Quercetea pubescentis (Ober. 1948) Doing Kraft. 1955
Order: Querco-Carpinetalia orientalis Quezel, Barbero, Akman 1980
Alliance: Carpino-Acerion Akman, Barbero, Quezel 1977
Community: Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris 
?	Typical subcommunity: Pinus sylvestris 
?	Subcommunity: Pinus sylvestris-Pinus nigra 
Class: Quercetea pubescentis (Ober. 1948) Doing Kraft. 1955
Order: Querco-Carpinetalia orientalis Quezel, Barbero, Akman 1980
Alliance: Carpino-Acerion Akman, Barbero, Quezel 1977
Community: Erica arborea- Quercus petraea 
?	Typical subcommunity: Erica arborea-Quercus petraea
?	Subcommunity: Quercus petraea-Pinus sylvestris 
Class: Querco-Fagetea Br.-Bl. et Vlieger in Vlieger 1937
Order: Rhododendron-Fagetelia orientalis (Soó 1964) Passarge 1981
Alliance: Fagion orientalis Quézel et al. ex Quézel et al. 1992
Community: Vaccinium arctostaphylos-Fagus orientalis 
?	Typical subcommunity: Fagus orientalis
?	Subcommunity: Fagus orientalis-Quercus petraea
?	Subcommunity: Fagus orientalis-Pinus sylvestris?Quercus petraea
?	Subcommunity: Fagus orientalis-Pinus sylvestris
Community: Abies bornmülleriana-Fagus orientalis 
?	Typical subcommunity: Abies bornmülleriana-Fagus orientalis 
?	Subcommunity: Fagus orientalis-Abies bornmuelleriana-Pinus sylvestris 
?	Subcommunity: Actaea spicata-Abies bornmülleriana-Fagus orientalis 
Altitude, metamorphic bedrock and land exposure were found as statistically the most important variables. On the other hand, the amount of variability explained by loamy-lime bedrock increases when marginal effects of the environmental variables are considered. The amount of variability explained by altitude, which is 31 % , increases to 44 % with the conditional effect of land exposure. In addition it was found that total variability explained by all bedrock types is 39 %. 
Mean Ellenberg indicator values precisely reflect site conditions. For instance, Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris, which occurs on sunny exposures of Ayıkaya Hill, has low moisture and temperature indicator values with a high light indicator values. On northern exposures, Vaccinium arctostaphylos-Fagus orientalis and Abies bornmülleriana-Fagus orientalis communities have a high mean moisture indicator values and their mean temperature values decrease with increasing altitude. For this reason, ecological species groups of soil nutrient content, soil reaction, light, moisture, temperature and continentality were determined from the indicator values of species in ordination analysis. 
High soil pH, which determines the occurence of many nutrients like total calcium concentration, indicates productivity. Therefore a positive correlation is seen among soil reaction, soil nutrient content and moisture indicator values in the vegetation analysis. This is reflected in higher stand top height in the comunities with high pH indicator values. In contrast, although Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris community which occurs on sunny exposures of Ayıkaya Hill has a high pH value, has a low moisture and nutrient indicator value due to direct radiation.  However, this community shows a good development because of its wide ecological amplitude. 
The highest species numbers are found in Physospermum cornubiense-Pinus sylvestris and Erica arborea-Quercus petraea communities. Soil nutrient content and stand cover has a possitive influence on the species diversity of communities. In closed stand high soil nutrient causes an increase in species number. On the other hand, on sunny exposures productivity is low but species number is high due to stand canopy is less closed. However, when stand cover percentages were compared, species numbers decrease in stands with 100% and 50% cover percentages but diversity of species increases in stands with 80-90 cover percentages. 
Forest communities which are distributed close to forest limit in the region have stand structure in the form of tree collectives. Tree collectives are stabil stand structure characteristics of high mountain forests. Unappropriate silvicultural applications caused windthrow and stem breaking in the region. 
In the context of the study, vegetation researches which were carried out in similar ecosystems were stored in the TURBOVEG program and a regional vegetation database were formed. Similar vegetation types with Ayıkaya region were found with the classification of regional vegetation data. General vegetation characteristics of Ayıkaya region, which is in the euxine part of Euro-Siberian phytogeographic region, have high similarities with Zonguldak-Çitdere and Karabük-Büyükdüz regions but low similarities with Düzce-Elmacık mountain and southern part of Ilgaz mountain which are in the sub-euxine part of the region. In addition, beech and oak forest types on northern part of Ilgaz mountain are close to those of Ayıkaya region. 
Two grassland communities were determined from the classification glassland sample plots: 
Class: Astragalo-Brometea
	Alliance: Hyperico-Verbascion
?	Alchemilla pseudocartalinica-Astrantia maxima community
?	Teucrium chamaedrys-Bromus riparius community
Ayıkaya alpine grassland vegetation has the widest natural distribution on the Ayıkaya Hill (1970 m) except from forest openings in the region. The southern part of the hill has steep slopes (60-100% inclination) and is dominated by xerophyte species. This community was determined as Teucrium chamaedrys-Bromus riparius. On northern slopes where mesophilic and forest transitional species occur determined as Alchemilla pseudocartalinica-Astrantia maxima.
The Teucrium chamaedrys-Bromus riparius community has the highest species number. The Alchemilla pseudocartalinica-Astrantia maxima community has relatively low species number due to grazing effect. However, the species that occur in this community, i.e. Cynosurus cristatus, Cirsium vulgare, Urtica dioica, Dactylis glomerata, Rumex crispus etc., are the indicators of grazing.