Hľadať optimálne riešenia

Lesníci zo štátneho podniku Lesy Slovenskej republiky boli v nedávnej minulosti kritizovaní za hospodárenie v lesoch v okolí hlavného mesta Bratislavy. Obyvateľom mesta, ktorí sa chcú v prímestských lesoch venovať športu, oddychu, zbierať lesné plody – teda rekreovať sa – prekážalo, že lesníci vykonávajú ťažbu, približovanie a odvoz dreva. Početné statusy na sociálnych sieťach, komentáre obsahujúce často nelichotivé prívlastky pre lesníkov a ich prácu, hoci často odhaľovali neinformovanosť verejnosti, jasne dokazovali, že pre laickú verejnosť je ťažba dreva niečím, čo odporuje spoločenskej objednávke na les ako priestor pre rekreáciu. Vedenie štátneho podniku vstúpilo do rokovaní s vedením mesta, ale k rozhodovaniu o možných alternatívach riešenia problému potrebovalo solídnu vedeckú bázu poznatkov. Oslovilo vedenie Technickej univerzity vo Zvolene so zadaním dopadovej štúdie. Pre jej vypracovanie bol použitý rastový simulátor Sibyla. Písali sme o ňom podrobnejšie v predchádzajúcom čísle, preto len stručne: rastový simulátor predstavuje jednotlivo stromový rastový model, ktorý dokáže vierohodne napodobniť 3D štruktúru ľubovoľného typu lesa v stredoeurópskych podmienkach. Predstavuje veľmi flexibilný modelovací nástroj, ktorý je schopný realisticky popísať vzťahy medzi stromami, dokáže modelovať ich rast a mortalitu pri zohľadnení konkrétnych pôdnych a klimatických podmienok a je použiteľný na namodelovanie dopadov akéhokoľvek úmyselného manažmentu pre akýkoľvek typ a hustotu lesa.

O samotnej štúdii sme sa porozprávali s vedúcim tímu jej spracovateľov, doc. Ing. Róbertom Sedmákom, PhD. z katedry hospodárskej úpravy lesov. 

Kedy vznikla myšlienka realizovať túto štúdiu? 

Vedenie štátneho podniku nás oslovilo v prvej dekáde decembra minulého roku. Bol to následok vyostrovania situácie v prímestských lesoch, kde verejnosť a predstavitelia samosprávy vyjadrovali nesúhlas s ťažbou v dotknutých lokalitách. 

To ale znamená, že ste štúdiu spracovali pomerne rýchlo. 

Áno, nadviazali sme na riešenie dvoch naozaj veľkých projektov, ktoré sme realizovali v uplynulých ôsmich rokoch a kde sme riešili aj oveľa zložitejšie zadania. Vďaka tomu sme mali k dispozícii „nástrojový box“, potrebný pre rýchle zvládnutie problému. 

Ako bolo definované zadanie? 

Prvotné zadanie bolo v zmysle prílohy hospodárskej zákazky, ktorá obsahovala päť bodov: preverenie dopadov aktuálne platného programu starostlivosti o les, dopady účelového posilňovania rekreačnej funkcie a jeho ekonomické vyčíslenie, potom preverenie dopadov bezzásahového režimu v dvoch alternatívach - vrátane nákladov na udržiavanie existujúcej rekreačnej infraštruktúry a bez nich - a v piatom bode požiadavka definovania nazvime to optimálnej kombinácie modelov hospodárskych prístupov, kde kľúčovým bolo slovo optimalizácia.   

Akú metodiku ste použili a prečo? 

Na riešenie úlohy sme použili moderné metódy multikriteriálnej optimalizácie, predovšetkým metódu racionálnych cieľov a interaktívnych rozhodovacích máp. Obe metódy patria do skupiny metód heuristickej optimalizácie hospodárenia v lese, ktoré boli v poslednom období s úspechom použité na riešenie viacerých komplikovaných problémov manažmentu prírodných zdrojov vo svete. Aplikácia oboch spomínaných metód bola založená na nasimulovaní rastu lesa a exaktnej kvantifikácii plnenia rekreačnej a produkčnej funkcie lesa pri uplatnení rozličných hospodárskych koncepcií pomocou rastového simulátora Sibyla. 

K akým riešeniam ste dospeli? 

Počítačom sme vygenerovali 20 000 nekonfliktných potenciálnych riešení, z ktorých by každé malo zohľadnovať zvýšenú spoločenskú objednávku na plnenie rekreácie v okolí Bratislavy. Pod riešením rozumieme návrh rozvrhu manažmentových opatrení(najmä ťažbových) a ťažbovo-dopravných technológií v súbore JPRL, rešpektujúcich rekreačné obmedzenia identifikované v jednotlivých porastoch.

Každé náhodne vygenerované riešenie sa vyznačovalo určitým plnením rekreačnej a produkčnej funkcie lesa. 

Vykreslenie všetkých možných plnení do grafu dovolilo z veľkého súboru vyselektovať menší podsúbor, tzv. multikriteriálne optimálnych riešení. To sú riešenia, pri ktorých v snahe o ich vylepšenie zisťujeme, že zlepšenie plnenia rekreácie sa dá dosiahnuť len za cenu zhoršenia plnenia produkčnej funkcie lesa a naopak. Teda súčasné zlepšenie rekreácie a produkcie už nie je možné.

Každé optimálne riešenie sa dá potenciálne použiť na modifikáciu aktuálne platného programu starostlivosti o les. Všetko závisí len od toho, ktoré z nich bude vybraté

na základe konsenzu medzi obhospodarovateľom, teda Lesmi Slovenskej republiky a samosprávou. 

Pozrime sa na graf, znázorňujúci potenciálne riešenia. 

Graf obsahuje informácie o kombináciách plnení rekreačnej a produkčnej funkcie lesa, získaných pri uplatnení rozličných alternatívnych riešení. Pole pokrýva plnenia dvadsaťtisíc riešení, ktoré generoval počítač, body BH1 a2, REK1 a 2 a BEZ1 a 2 predstavujú plnenia pre riešenia, ktoré sme v súlade so zadaním úlohy navrhli my, experti.

Mapa ukazuje, že riešenia založené na aktuálne platnom programe starostlivosti o les (BH1 a 2) ležia mimo zóny nekonfliktných riešení. Expertne navrhnuté plány REK1 a 2, zamerané na posilnenie rekreácie sú už v zóne nekonfliktných riešení, avšak nejde o optimálne riešenia.

Ukázalo sa, že aj keď sme pri navrhovaní vylepšených riešení postupovali podľa svojich poznatkov a s najlepším úmyslom, počítač dokázal vygenerovať lepšie riešenie ako tím expertov. Teda stroj prekonal limitovanú kapacitu ľudského mozgu.

Na grafe je potom vyznačená množina piatich nekonfliktných riešení (1-5), racionálnych z pohľadu požiadavky na súčasnú maximalizáciu plnenia produkčnej a rekreačnej funkcie lesa. Tieto riešenia sú odporúčaním expertnej skupiny pre ďalšie rokovanie vedenia Lesov Slovenskej republiky s predstaviteľmi mesta. V rámci uvedeného podsúboru optimálnych riešení sme exaktne určili očakávané čisté výnosy z dreva a celkové prevádzkové výsledky a hodnoty indexu rekreácie a najmä sa exaktne odhalili vzájomné medzivýmeny ich plnenia. Jednoducho povedané, exaktne sa vykalkulovalo, aký bude prevádzkový výsledok lesnej správy pri určitej požadovanej úrovni plnenia rekreácie, čiže aké ekonomické obmedzenia vzniknú pri postupnom vylepšovaní plnenia rekreácie. 

Využili ste aj poznatky a výsledky výskumu zahraničných odborníkov? 

Spolupracujeme s vedcami holandskej univerzity vo Wageningene, čo je európska jednotka v sektore poľnohospodárskych, lesníckych a najmä ekologických vied. Vedecký tím tejto univerzity pracuje na metodike ohodnotenia takzvaných kultúrnych služieb, z ktorých je najvýznamnejšia rekreačná funkcia lesa. Spracovali komplexný prehľad európskej literatúry k tejto problematike a vypracovali smart metodiku, ako kvantifikovať plnenie rekreačnej funkcie. My sme túto metodiku prevzali a upravili na naše podmienky.

Vďaka tomu sme vedeli lepšie využiť možnosti nášho rastového simulátora a zohľadniť osobitosti analyzovaného územia. Spolupráca priniesla kvalitné výsledky a preto sme ponúkli našim holandským kolegom, aby sa spolupodieľali na publikovaní článku o výsledkoch nášho výskumu v niektorom zahraničnom, vysoko impaktovanom vedeckom časopise. 

Štúdiu ste prezentovali na pôde rektorátu za prítomnosti autorít rezortu i predstaviteľov samospráv. Na prezentácii odznela myšlienka, ktorá mňa osobne zaujala: že bezzásahový režim má z pohľadu plnenia rekreačnej funkcie len o málo vyššie hodnotenie ako bežný spôsob hospodárenia v lese. 

Áno, máte pravdu, rozdiel medzi nimi je len jedno percento. Mozaika plnenia rekreačnej funkcie je tvorená jedenástimi atribútmi. Bezzásahový manažment tri atribúty zlepšuje, štyri silne zhoršuje a štyri ostávajú neutrálne. Bezzásahový manažment z pohľadu plnenia rekreačnej funkcie ostáva celkovo neutrálny. Bežný spôsob hospodárenia sa správa inverzne – tie atribúty, ktoré bezzásahový režim posilňuje, tento oslabuje a naopak. V tejto súvislosti sa žiada upozorniť, že bezzásahový režim uniformne aplikovaný na väčšej výmere rovnovekého lesa prináša so sebou celý rad ekologických rizík a aj čisto z pohľadu optimalizácie plnenia rekreácie a produkcie nepatrí do skupiny racionálnych (optimálnych) riešení.

Zároveň je potrebné podotknúť, že posilňovanie rekreačnej funkcie lesa sa nedá stotožniť s pojmom posilňovania biodiverzity a ekologickej stability lesa.

Rekreačná funkcia je jedna z kultúrnych služieb podľa klasifikácie ekosystémových služieb, ktorú zadefinoval Millennium ecosystem assessment. 

Čo je to Millennium ecosystem assessment? 

To je panel vedcov, ktorý vznikol z iniciatívy OSN, podobne ako panel pre klimatickú zmenu. Vznikol ako reakcia na situáciu, že v posledných desaťročiach ľudstvo čerpá prírodné zdroje a prírodný kapitál neúmerne na úkor neustáleho rastu HDP. Tento panel vypracoval klasifikáciu ekosystémových služieb.

Keď porovnávame túto klasifikáciu s našou klasifikáciou, my používame skôr označenie funkcie lesa, prichádzame k poznatku, že je tu takmer 90 percentný prekryv. To dokazuje, že profesor Papánek, z ktorého diela my čerpáme, pomenoval veci presne, aj keď možno inou terminológiou.