Ekologia krajobrazu(1)

Ekologia przestrzenna:

ochrona przyrody w skali

krajobrazu

Andrzej Dunajski

Peter Brugel "Harvesters"

"Hunters"

W XVII w. krajobraz (landscape) upowszechnił się w
Wielkiej Brytanii w dwóch znaczeniach:

– piękna widzianego krajobrazu;

– terytorialnym

Krajobraz

W naukach przyrodniczych pionierami podejścia
krajobrazowego byli: Humboldt (1769 – 1859) i
Dokuczajew (1846 – 1903).

Humboldt: krajobraz to całościowa
charakterystyka regionu ziemi

Rys historyczny

Smolińskiego (1912): krajobraz to zespoł zjawisk reprezentujących środowisko
przyrodnicze,

pozostających ze sobą we wzajemnej zależności i uwarunkowaniu

wytworzonym w długim rozwoju, jako czynnik swobodnego działania sił przyrody.

Wodziczko (1946): krajobraz to

całość

przyrody na

naturalnie ograniczonym

odcinku

ziemi,

w której dzięki procesom samoregulacyjnym panuje równowaga.

Forman i Godron (1986): krajobraz stanowi

heterogeniczny

fragment terenu złożony z

powiązanych wzajemnie

ekosystemów.

Krajobrazy

powtarzają się

w przestrzeni w zbliżonej formie.

Asocjacja Ekologii Krajobrazu (1999) : "krajobraz tworzy

mozaika różnych

typów siedlisk

wykazujących

uporządkowanie w wielu skalach przestrzennych

Ewolucja definicji

– zajmuje wycinek przestrzeni i można go przedstawić na mapie;

– charakteryzuje się określoną fizjonomią,
którą można przedstawić na rysunku lub fotografii;

– jest systemem dynamicznym, funkcjonowanie zależy od
powiązań między częściami składowymi oraz od rodzaju
dominujących procesów;

– podlega ewolucji, czyli ma swoją historię.

(A. Richling, J. Solon 1996, Ekologia krajobrazu)

Cechy krajobrazu

Fragmentacja lasów w południowej Manitobie w okresie 1950-1990 na podstawie
teledetekcji satelitarnej oraz innych źródeł GIS.

Forest fragmentation in southern Manitoba between the 1950's and 1990's as revealed
by satellite remote sensing and GIS database layers (forest fragments are black).

http://www.umanitoba.ca/environment/geography/ecosite/?page=biodiversity

Fragmentacja
krajobrazu:
„podział siedlisk,
ekosystemów lub
typów użytkowanie
gruntu na mniejsze
cz

ęś

ci”

(Forman 1995).

Perforacja

Wcięcie

Rozcięcie

Konwersja macierzy

„Struganie” płatów

Utrata płatów

Fazy fragmentacji

S.K. Collinge / Landscape and Urban Planning 42 (1998) 157±168

Typy i etapy fragmentacji

Ekologiczne konsekwencje

fragmentacji

– Efekt wielkości płatu

– malejąca powierzchnia siedlisk naturalnych
– dryft genetyczny, obniżenie się liczby gatunków
– niska liczebność populacji

– Efekt kształtu płatu
– Efekt łączności pomiędzy płatami

Efekt wielkości płatu

Efekt kształtu płatu

Efekt łączności

1. Znaczenie rolnictwa
w kształtowaniu krajobrazu

• Grunty rolne stanowią dominujący element

krajobrazu,

• Grunty rolne ogółem 59 %;
• Grunty orne stanowią 45 %;

• Wywiera znaczny wpływ na elementy

środowiska przyrodniczego: wody, klimat,
gleby, roślinność

• Tworzy siedliska dla wielu organizmów

żywych

1. Znaczenie rolnictwa
w kształtowaniu krajobrazu

Polski model gospodarki rolnej

• Duże rozdrobnienie gruntów
• Obecność stosunkowo licznych refugiów

naturalnych ekosystemów: oczek wodnych,

torfowisk, turzycowisk, skarp lessowych,

wychodni krasowych, muraw napiaskowych itp.;

• Ekstensywność upraw (stosowanie niskich dawek

nawozowych);

• Niski stopień fizycznej, chemicznej i biologicznej

degradacji gleb; niski stopień ochrony upraw;

• Uprawa w niektórych regionach tradycyjnych

odmian roślin i hodowla tradycyjnych ras

zwierząt;

Czynniki degradujące walory

przyrodnicze

• Melioracje odwadniające „każdy hektar musi rodzić”
• Zmniejszenie retencji wodnej w dolinach – przyspieszenie

odpływu, wycinanie drzew i krzewów w dolinach,
osuszanie terenów podmokłych

• Wprowadzenie wielkopowierzchniowych upraw o

charakterze monokulturowym – likwidacja skarp, miedz,
zadrzewień, oczek wodnych – PGR głównie w Polsce NW

• Chemizacja rolnictwa (głównie lata 70-te)
• Wprowadzanie obcych biogeograficznie oraz

modyfikowanych genetycznie odmian roślin i zwierząt

Zmiany struktury użytkowania

gruntu

1990
Orne – 76%;
Pastwiska – 8,5;
Łąki – 13,1;
Sady – 1,5%;
Ugory – 0,8%;

2001
67,5%
8%
14,1%
1,5%
9%

GUS 2002

Odłogowanie – powszechne

zjawisko

Czy jest procesem korzystnym dla przyrody?

Zaniechanie użytkowania runi łąkowej prowadzi do sukcesji i
zmiany składu gatunkowego.

>2 letnia przerwa w koszeniu:

zb. łąkowe > szuwarowe >zaroślowe

Zaniechanie wypasu na lessach i rędzinach Lubelszczyzny:

murawy stepowe > kserotermiczne i mezofilne zb. zaroślowe

Intensyfikacja produkcji –

zmiany w krajobrazie

Nizina Wielkopolska
– zanik drobnych zbiorników wodnych

1890 r. 11 061

1941 r. 4 873

1961 r.

2 490

Działania minimalizujące

negatywne trendy

• Zachowanie różnorodności siedlisk
• Utrzymanie ekstensywnego użytkowania łąk i pastwisk
• Renaturyzacja terenów podmokłych
• > pow. Leśnej z uwzględnieniem ochrony różnorodności

ekosystemów nieleśnych

• Wprowadzenie wielogatunkowych zadrzewień w

krajobrazie rolniczym

• Zwiększenie retencji wodnej zlewni
• Zachowanie lokalnych odmian roślin i ras zwierząt
• Rozwój rolnictwa ekologicznego

„Most krajobrazowy” łączący odcięty barierą fragment lasu

A landscape bridge re-joining a severed forest on the continent. ©
Luchtfotografie Slagboom en Peeters

Założenia

• Zanik siedlisk i fragmentacja jest jednym z

podstawowych czynników wpływających
na różnorodność biologiczną

• Zrozumienie konsekwencji tych procesów

dla zachowania rodzimych populacji i
zbiorowisk jest podstawowym zadaniem we
współczesnej ochronie przyrody

Skuteczna ochrona przyrody

wymaga:

• zrozumienia przemian krajobrazu

(procesów i wzorców)

• zrozumienia indywidualnych reakcji

poszczególnych populacji i gatunków na te
wielkoobszarowe zmiany

• uwzględnienie procesów ponad

ekosystemowych – planowanie
przestrzenne

Ekologia przestrzenna

(spatial ecology)

• zbliżenie naukowe ekologii krajobrazu oraz

ekologii populacyjnej i synekologii tworzy
platformę dla nowej dziedziny ekologii –
ekologii przestrzennej

• ekologia przestrzenna koncentruje się na

próbie odpowiedzi na pytanie w jaki sposób
krajobraz wpływa na populację i dynamikę
zbiorowisk organizmów

Pianka, E.R. 1988. Evolutionary ecology. Fourth edition. Harper & Row Publishers, Inc. New York, NY

Od czego zależy liczba

gatunków?

zamieranie

imigracja

Liczba gatunków

MacArthur, R.H., and E.O. Wilson. 1967 The theory of island
biogeography. Princetone University Press, Princeton.

Biogeograficzna teoria wysp

Kolonizacja

Zamieranie

blisko

daleko

małe

duże

Liczba gatunków

Wilson and W.H. Bossert. 1971. A primer of population biology. Sinauer
Associates, Inc. Sunderland, MA. http://www.scioli.com/islandbio03.html

Populacje w krajobrazie „wysp”

Model płatów i korytarzy

Teoria wysp McArthura i Wilsona, znajduje zastosowanie
w badaniach nad rozmieszczeniem osobników roślin i zwierząt
w zróżnicowanym krajobrazie.

wyspy

- niewielkie płaty ekosystemów naturalnych lub

seminaturalnych w krajobrazie antropogenicznie przekształconym

ocean

- obszar przekształcony przez człowieka – krajobraz rolniczy

i zurbanizowany

kontynenty

- duże obszary nie przekształcone przez człowieka np.

kompleksy leśne, parki narodowe, itp..`

Wyspy = wyspy w krajobrazie?

-„wyspy” w krajobrazie nie są izolowane w takim
samym stopniu jak wyspy w krajobrazie

- na wyspach krajobrazowych występują również
gatunki przechodzące z ich otoczenia – gatunki typowo
„wyspowe” napotykają na konkurencje z ich strony

-w przypadku regeneracji „wyspy krajobrazowej” po
zaburzeniu, znaczna część dispor pochodzi z banku
glebowego

Stopień izolacji wysp

krajobrazowych

Stopień izolacji wysp krajobrazowych zależy
od:
-odległości od „kontynentu” lub innej wyspy
-stopień wrogości „oceanu”
I=

(li:pi),

gdzie li – długość i-tego „kontaktu” na
transekcie łączącym „wyspę” z
„kontynentem” , pi – efekt barierowy.
-

obszary o gęstej zabudowie 0,15

- skanalizowane rzeki 0,2
- obszary polne 0,6
- wyspy leśne innego typu 0,8
- wyspy leśne tego samego typu 1,0

Funkcja korytarzy ekologicznych

-zmniejszenie stopnia izolacji oddzielonych „wysp”
krajobrazowych
-wpływ bioklimatyczny oraz bufor dla wód
powierzchniowych i podpowierzchniowych
-modyfikacja rozprzestrzenienia się zaburzeń
(przyspieszanie lub opóźnianie) np. pożarów
-Funkcja siedliskowa dla specyficznych grup gatunków.
Udział takich gatunków zależy głownie od kontrastu
siedliskowego z otoczeniem .
-Wzbogacające i regulujące oddziaływanie na otaczające tło.
dotyczy to przemieszczania materii i energii.

Metoda grafów

(Forman, Gardon 1984).

E-V+1

2V-5

3(V-2)

∈

(0 ; 1)

∈

(0 ; 3)

∈

(0 ; 1)

E – liczba krawędzi (połączeń);
V – liczba wierzchołków.

Stosunek rzeczywistej i
maksymalnej liczby pętli
(liczba wierzchołków
const.)

<1 sieć składa się z
izolowanych części
=1 sieć ma 1 pętlę
>1 sieć ma więcej pętlic

Określa stosunek liczby
krawędzi do
maksymalnej możliwej
ich liczby, (liczba
wierzchołków const.)

Metoda grafów

przykład

Torfowiska

Wyspy leśne

Biogeograficzna teoria wysp

ekologii krajobrazu

Dokonano analizy fauny 21 wysp leśno-parkowych w
okolicach Bratysławy
-liczba gatunków kręgowców koreluje pozytywnie z
wielkośćią „wyspy” oraz negatywnie ze wskaźnikiem
izolacji
- liczba gatunków ptaków i płazów bardziej zależy od
wielkości lasu
- liczba gatunków ssaków i gadów od stopnia izolacji

Minimalizowanie skutków

fragmentacji

• Korytarze ekologiczne

– liniowe naturalne i antropogeniczne
elementy krajobrazu

S.K. Collinge / Landscape and Urban Planning 42 (1998) 157±168

Badania eksperymentalne

S.K. Collinge / Landscape and Urban Planning 42 (1998) 157±168

Spatial solution –„przestrzenne

rozwiązanie”

– niezastąpiony wzorzec (najlepszy z możliwych)

– wzorzec: agregacja z punktami zewnętrznymi,
Wielkie litery – duże płaty, małe litery małe płaty;
N – roślinność naturalna; C-pola; P-pastwiska

– punkty strategiczne

Zalety spatial solution

-zasady są uniwersalne, sprawdzają się we wszystkich
typach krajobrazu od pustyni do lasów tropikalnych,
rolniczych i podmiejskich; statycznych i dynamicznych
-jest prostą zasadą umożliwiającą racjonalne planowanie
przestrzeni, szczególnie przydatną w razie braku
szczegółowych danych dotyczących siedlisk
przyrodniczych