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Los bosques de hoja caduca formaron la vegetación originaria de todo Gorbeia hasta hace unos 6.500 años. Hasta entonces, la totalidad de la región estuvo cubierta por este tipo de bosque, con excepción de los roquedos y pedregales, los humedales y aquellos enclaves de suelo más pobre.

A partir de esa época, los antiguos habitantes de la montaña vasca comienzan tímidamente a adoptar la cultura pastoril y empiezan a talar y quemar los bosques para crear pastos para el ganado. Sin embargo, es en épocas más recientes (siglos XVI-XIX) cuando la reducción de los bosques naturales de la región se hace más evidente, debido principalmente a las necesidades derivadas de la navegación (guerras, exploración, comercio y pesca) y la industria transformadora del hierro.

Durante el siglo XX se produce una intensa reforestación con especies exóticas y también con autóctonas, que afecta fundamentalmente a la vertiente atlántica de Gorbeia.

Actualmente, la superficie de masas autóctonas de hoja caduca cubren en la actualidad unas 9470 hectáreas del territorio bajo la protección del Parque de Gorbeia, es decir, alrededor del 65% de su superficie arbolada. Entre ellos, destacan por su extensión las formaciones de Roble Pedunculado (780 hectáreas) y Roble Marojo (2226 hectáreas) y, sobre todo, los hayedos, que ocupan alrededor de 6000 hectáreas.

Los hayedos han sufrido un importante proceso de desaparición en el sector vizcaíno de Gorbeia. Se conservan formaciones de cierta extensión únicamente en el barranco de Sintxita, la cabecera del río Baias y el karst de Itxina. El resto de los hayedos no son más que bosquetes de escasa extensión, con evidentes problemas de conservación como consecuencia del pastoreo intensivo que impide su regeneración.

Por el contrario, en la vertiente alavesa los hayedos ocupan una gran superficie. Destaca el magnífico bosque que se desarrolla en la cabecera del río Altube y que se extiende por unas 2000 hectáreas hasta la margen derecha del río Baias.

Los hayedos se caracterizan por ser bosques muy austeros, en los que el sotobosque está poco desarrollado y formado por unas pocas especies, y el estrato herbáceo es casi inexistente. Ello se debe a la frondosidad de las hayas, cuyas ramas y hojas forman una barrera que limita enormemente la penetración de la luz y, como consecuencia, dificulta el crecimiento de otras especies vegetales bajo su cubierta.

El aspecto más común de un hayedo en el Gorbeia es el de un bosque monoespecífico de hayas, escasamente salpicado por acebos (Ilex aquifolium) y con matas más o menos extensas de arándano (Vaccinum myrtillus), donde gran parte del suelo está desprovisto de vegetación y cubierto por hojarasca. En sus claros y lindes se desarrolla una vegetación arbustiva algo más diversa, con presencia de majuelo (Crataegus monogyna), brezo arbóreo (Erica arborea), zarza (Rubus glandulosus) y helecho común (Pteridium aquilinum).

Los robledales son por lo general más diversos y complejos que los hayedos, y habitualmente se desarrollan a menor altitud que éstos. Su aspecto depende del uso al que se encuentren sometidos y de su grado de madurez, pero en general están acompañados por un estrato arbustivo que suele cubrir alrededor de la mitad del suelo de este bosque.

Este estrato está compuesto por brezos (Erica vagans, Calluna vulgaris, etc.), argomas (Ulex gallii) y zarzas (Rubus glandulosus), que integran la orla arbustiva más baja, y por majuelos (Crataegus monogyna), endrinos (Prunus spinosa), avellanos (Corylus avellana), brezos (Erica arborea), sauces (Salix atrocinerea) y acebos (Ilex aquifolium), que forman un estrato superior.

Como consecuencia de su reducida representación tanto en el Parque de Gorbeia como en la mayor parte del País Vasco, y debido a la densidad e identidad de las especies que habitan en ellos, los bosque de roble albar (Quercus petraea) y los de roble pedunculado (Quercus robur) poseen una singular relevancia. La mayor parte de los bosques de estas especies de roble que aún perduran en el Parque son espléndidas formaciones constituidas por árboles de gran porte, a cuyo abrigo crece una variada comunidad de arbustos y pequeños árboles.

Ambos tipos de robledal conservan sus mejores representaciones también en territorio alavés. Así, destacan los bosques de roble albar de Basatxi, Pagasaun, Eletxi y Mojón Alto, y los de roble pedunculado de los alrededores de Etxaguen, Murua, Manurga y Sarria, los del interior del hayedo de Altube y los de las cercanías de Letonakorta.

Los marojales o bosques de roble tocorno (Quercus pyrenaica) poseen una gran extensión en el Parque y sus estructura vegetal es muy variable. Algunos de estos marojales se encuentran en las primeras fases de su regeneración formando matorrales en donde viven especies típicas de espacios abiertos y claros de bosque, como el aguilucho pálido y el chotacabras gris.

En los claros y, sobre todo, en los bordes de hayedos y robledales crece un matorral dominado por arbustos espinosos, de dos a tres metros de altura, que en ocasiones posee una gran cobertura.

Las especies más abundantes son el majuelo (Crataegus monogyna) y el endrino (Prunus spinosa), que están comúnmente acompañados por zarzamoras (Rubus ulmifolius) y rosas silvestres (Rosa canina). Desperdigados entre los espinos aparecen ocasionales ejemplares de avellano (Corylus avellana), acebo (Ilex aquifolium), manzano silvestre (Malus sylvestris) y peral silvestre (Pyrus cordata). Sobre algunos de estos árboles crecen a su vez hiedras (Hedera helix) y muérdago (Viscum album).