wskaźnikowa ocena zmian fauny w zbiornikach antropogenicznych – wyzwania i propozycje

Wskaźnikowa ocena zmian fauny w zbiornikach antropogenicznych –

wyzwania i propozycje

Stanisław Czachorowski

Wstęp • Jak porównywać wiele

wieloelementowych układów?• Czy znamy pełen skład gatunkowy choć

jednego ekosystemu?• Kierunki poszukiwań: co i do czego jest

potrzebne?• Określić synantropijne i synurbijne

gatunki (wskaźniki syntetyczne) – to jest wyzwanie w obliczu globalizacji.

Jak porównywać?• Skład gatunkowy (porównywanie

opisowe)• Różnorodność• Ocena siedliskowa (roślinność?,

eutrofizacja?)• Wskaźniki naturalności

(specyficzności)• Wskaźniki „cenności przyrodniczej”

Wskaźnik naturalności• OWS• Wns i Wni• Naturalność czy specyficzność• Zaburzenia, strategie, oportuniści i

specjaliści• Wyniki• Dalsze zmiany i poszukiwania

(modele symulacyjne)

Liczba gatunków, różnorodność

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

l.gat.

Wskaźnik naturalności Fischera

s

aWzeOWS

s

i 1

Wze- wskaźnik znaczenia ekologicznego

a – liczebność i-ego gatunku (pięć kategorii od 1=rzadko do 5=bardzo licznie)

s – liczba wszystkich gatunków Fischer 1996, Czachorowski 1998

s

WzeWns

s

ii

1

N

nWzeWni

s

iii

1

w ujęciu jakościowym: w ujęciu ilościowym:

Wzei - wskaźnik znaczenia ekologicznego i-tego gatunku w

danej biocenozieS - liczba wszystkich gatunków obecnych w danej biocenozieni - liczebność i-tego gatunku

N - liczba wszystkich osobnikówWn przyjmuje wartości 1-16

Współczynnik naturalności

(Czachorowski 1998, Czachorowski i Buczyński 1999)

Przykład 1, (wykres za Buczyńskim)

0123456789

1011121314151617

10 15 20 25 30 35

Ilość gatunków

Wsk

aźni

ki n

atur

alno

ści

WnsWniLiniowy (Wns)Liniowy (Wni)

Przykład 1, PIE (wykres za Buczyńskim)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

PIE

Wsk

aźni

ki n

atur

alno

ści

Wns

Wni

Liniowy (Wns)

Liniowy (Wni)

Przykład 2. ważki (specyficzność)

Torfowiska sfagnowe (Sphagnal peat-bogs) Torfowiska niskie (Low-moors) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 11. 12. 13. 14. 1. 2. 3. 7. 8. 9. 10. 12. N 8 13 16 27 25 15 23 11 4 10 2 1 19 14 17 24 7 15 18 7 Wns „A” 5,6 3,8 4,2 3,5 3,3 4,8 3,5 5,7 12,5 8,7 12,0 16,0 3,0 2,7 2,0 2,6 1,9 2,7 3,8 1,7 Wns „B” 6,5 3,8 3,2 3,6 3,5 5,1 4,1 4,0 2,0 2,4 3,0 4,0 4,6 4,4 2,8 4,0 2,4 3,5 4,6 3,6 Wni „A” 3,5 3,6 6,5 4,0 2,4 3,6 3,8 5,0 15,8 13,2 12,8 16,0 2,7 3,0 1,8 2,3 1,6 1,8 2,3 1,5 Wni „B” 4,3 4,2 3,1 5,1 3,6 7,3 3,3 3,6 2,0 3,6 2,8 4,0 4,3 5,3 2,0 3,3 1,8 2,5 2,3 2,2

Wskaźniki naturalności torfowisk sfagnowych oraz niskich, w oparciu o larwy Odonata („A” - obliczane wg wskaźnika dla torfowisk sfagnowych, „B” - dla torfowisk niskich). N - liczba gatunków.

(Czachorowski i Buczyński 1999)

Przykład 3. chruściki (specyficzność) Torfowiska sfagnowe Torfowiska niskie 4. 5. 7. 8. 9. 10. 2. 2a. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. N 5 6 11 3 6 1 2 1 7 1 1 1 5 1 7 5 2 1 Wns „A” 3,4 2,8 5,1 6,0 2,0 4,0 2,5 16 3,0 1,0 4,0 1,0 1,6 1,0 3,7 3,0 1,0 4,0 Wns „B” 1,3 5,0 2,6 8,5 7,2 2,0 1,5 1,0 4,0 1,0 1,0 4,0 1,6 16 7,9 7,2 2,5 2,0 Wns - Odonata + Trichoptera

3,4 3,2 4,0 5,8 4,9 3,2 3,2 3,7 5,6 5,5 2,0

Wskaźnik naturalności jakościowy (Wns) w oparciu o larwy Trichoptera,

(Czachorowski i Buczyński 1999)

pH, Ważki torfowisk, Czechy, Dolny 2003

Dolny 2003

Wskaźnik naturalności Liczba gatunków

m n.p.m Ważki torfowisk, Czechy

Dolny 2003

Wskaźnik naturalności Liczba gatunków

Powierzchnia, Ważki torfowisk, Czechy

Dolny 2003

Wskaźnik naturalności Liczba gatunków

Wiek, Ważki torfowisk, Czechy

Dolny 2003

Wskaźnik naturalności Liczba gatunków

Ważki torfowisk, Czechy, Dolny 2003

Dolny 2003

Liczba gatunków

Wsk

aźni

k na

tura

lnoś

ci

Inne przykłady Chruściki źródeł Polski (Czachorowski 1999) „Jeziorność” chruścików Polski

(Czachorowski 1998)Drawieński Park Krajobrazowy

(Czachorowski 1998)Park Krajobrazowy Lasy Janowskie

(Czachorowski et al. 2000)Kazimierski Park Krajobrazowy (Buczyński et

al. 2003)Dane niepublikowane (krajobrazy kulturowe)

Lasy Janowskie• Źródła – Wns od 1.5 do 4.5, Wni od 1.3 do 5.2• Torfowiska – Wns od 2 do 4.2,Wni od 7.2 do 16• Rzeki i strumienie – Wns 10.8, Wni 10

Kazimierski Park Krajobrazowy (Buczyński et al. 2003)

i inne dane z północnej Polski (strefowość rz. Wałszy)

Wady i zalety Wns i Wni+ pozwala wytypować obszary do ochrony

konkretnych grup fauny,+ umożliwia wskazanie miejsc szczególnej

aktywnej ochrony+ uwidacznia aspekty dawnej antropopresji

- ogranicza dokładność metody w przypadku wykorzystanie tylko jednej grupy

- przeszkodą może być brak specjalisty do oznaczania materiału

- Naturalność czy specyficzność?

Wskaźniki oparte na czerwonych listach zwierząt

RES - Wskaźnik cenności (prosty)RED - Wskaźnik cenności biocenoz REB - Wskaźnik cenności biocenoz

dla ochrony bioróżnorodności

(Czachorowski, Pakulnicka i Szczepański 2004)

Wskaźnik bazuje na listach gatunków „specjalnej troski”:

%100nsRES

RES – Wskaźnik cenności (wartości teoretyczne od 0 do 100%), gdzie s – liczba gatunków „specjalnej

troski”, n – liczba wszystkich gatunków.

RES

s

iiThRED

1

s

iiLOC ThRED

1

RED – wskaźnik waloryzacji biocenoz w oparciu o czerwona listę, REDLOC – w oparciu o lokalną czerwoną listę, Th – współczynnik

zagrożenia gatunku: DD – 1, gatunki niższego ryzyka (LR, LC, NT) – 2, gatunki zagrożone: VU -3, EN – 4, CR – 5, EX? – 6

Kolejną propozycją jest wykorzystanie wskaźnika, opierającego się na czerwonych listach zwierząt ginących i zagrożonych wyginięciem

RED

n

ThREB

s

ii

1

REB – wskaźnik cenności biocenoz dla ochrony bioróżnorodności, REBp – wskaźnik cenności biocenoz dla ochrony bioróżnorodności w ujęciu procentowym, n – liczba wszystkich uwzględnionych gatunków (występujących na danym obszarze), s - liczba gatunków z czerwonej listy, Th – współczynnik zagrożenia gatunku w oparciu o czerwona listę: DD – 1, gatunki niższego ryzyka (LR, LC, NT) – 2, gatunki zagrożone: VU -3, EN – 4, CR – 5, EX? - 6.

%10061

n

ThREBp

s

ii

REB

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Babiogórski PNBałowieski PN

Biebrzański PNBieszczadzki PN

PN Borów TucholskichDrawieński PNGorczański PN

PN Gór StołowychKarkonowski PN

Magurski PNNarwiański PN

Ojcowski PNPieniński PN

Poleski PNRoztoczański PN

Słowiński PNŚwiętokrzyskiTatrzański PNWigierski PN

Brudzeński PKTucholski PK

Krzczonowski PKŁuk Mużakowa

Łomżyński PK Doliny NarwiKazimierski PKLas WarmińskiSierakowski PK

Rez. "Siedem Wysp"Rez. Czarnej i Białej Wisełki

PK Lasy JanowskieRez. Jez. Kośno

PK Pojezierza IławskiegoMazurski P.K.

PK Wzgórz DylewskichRez. Przełom Osławy pod Duszatynem

Suwalski PK

obsz

ar c

hron

iony

wartośc wskaźnika RED

s

iiThRED

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

Babiogórski PNBałowieski PN

Biebrzański PNBieszczadzki PN

PN Borów TucholskichDrawieński PNGorczański PN

PN Gór StołowychKarkonowski PN

Magurski PNNarwiański PN

Ojcowski PNPieniński PN

Poleski PNRoztoczański PN

Słowiński PNŚwiętokrzyskiTatrzański PNWigierski PN

Brudzeński PKTucholski PK

Krzczonowski PKŁuk Mużakowa

Łomżyński PK Doliny NarwiKazimierski PKLas WarmińskiSierakowski PK

Rez. "Siedem Wysp"Rez. Czarnej i Białej Wisełki

PK Lasy JanowskieRez. Jez. Kośno

PK Pojezierza IławskiegoMazurski P.K.

PK Wzgórz DylewskichRez. Przełom Osławy pod Duszatynem

Suwalski PK

obsz

ar c

hron

iony

wartośc wskaźnika REB

n

ThREB

s

ii

1

0 5 10 15 20 25 30 35

Babiogórski PNBałowieski PN

Biebrzański PNBieszczadzki PN

PN Borów TucholskichDrawieński PNGorczański PN

PN Gór StołowychKarkonowski PN

Magurski PNNarwiański PN

Ojcowski PNPieniński PN

Poleski PNRoztoczański PN

Słowiński PNŚwiętokrzyskiTatrzański PNWigierski PN

Brudzeński PKTucholski PK

Krzczonowski PKŁuk Mużakowa

Łomżyński PK Doliny NarwiKazimierski PKLas WarmińskiSierakowski PK

Rez. "Siedem Wysp"Rez. Czarnej i Białej Wisełki

PK Lasy JanowskieRez. Jez. Kośno

PK Pojezierza IławskiegoMazurski P.K.

PK Wzgórz DylewskichRez. Przełom Osławy pod Duszatynem

Suwalski PK

obsz

ar c

hron

iony

wartośc wskaźnika REBp (/6n)

%10061

n

ThREBp

s

ii

0 5 10 15 20 25 30 35

Łomżyński Park Krajobrazowy

Poleski Park Narodowy

Kazimierski Park Krajobrazowy

rezerwat "Torfowiska wiszące nad jezioremJaczno"

Krzczonowski Park Krajobrazowy

Brudzeński Park Krajobrazowy

Puszcza Białowieska

Karkonosze

Karkonosze i Góry Izerskie

Puszcza Białowieska

Ojcowski Park Narodowy

Narwiański Park Narodowy

Łuk Mużakowa

obsz

ar c

hron

iony

wartośc wskaźnika RED

s

iiThRED

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Łomżyński Park Krajobrazowy

Poleski Park Narodowy

Kazimierski Park Krajobrazowy

rezerwat "Torfowiska wiszące nadjeziorem Jaczno"

Krzczonowski Park Krajobrazowy

Brudzeński Park Krajobrazowy

Puszcza Białowieska

Karkonosze

Karkonosze i Góry Izerskie

Puszcza Białowieska

Ojcowski Park Narodowy

Narwiański Park Narodowy

Łuk Mużakowa

obsz

ar c

hron

iony

wartośc wskaźnika REB

n

ThREB

s

ii

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Łomżyński Park Krajobrazowy

Poleski Park Narodowy

Kazimierski Park Krajobrazowy

rezerwat "Torfowiska wiszące nadjeziorem Jaczno"

Krzczonowski Park Krajobrazowy

Brudzeński Park Krajobrazowy

Puszcza Białowieska

Karkonosze

Karkonosze i Góry Izerskie

Puszcza Białowieska

Ojcowski Park Narodowy

Narwiański Park Narodowy

Łuk Mużakowa

obsz

ar c

hron

iony

wartośc wskaźnika REBp (/5n)

%10051

n

ThREBp

s

ii

Dla sprawdzenia możliwości nowego wskaźnika

dokonano także obliczeń dla sześciu grup owadów wodnych z dwóch terenów

chronionych:

• Puszczy Białowieskiej

• Brudzeńskiego Parku Krajobrazowego

Wartości wskaźnika RED dla badanych obszarów

0

50

100

150

200

250

Trichoptera Lepidoptera Coleopteraaquatica

Plecoptera Odonata Ephemeroptera

war

tość

wsk

aźni

ka

Puszcza BiałowieskaBrudzeński Park Krajobrazowy

Wyniki

Wartości wskaźnika REB dla badanych obszarów

0

5

10

15

20

25

Trichoptera Lepidoptera Coleopteraaquatica

Plecoptera Odonata Ephemeroptera

war

tość

wsk

aźni

ka

Puszcza BiałowieskaBrudzeński Park Krajobrazowy

Wyniki

Dla całości entomofauny badanych terenów wskaźnik RED i REB przybierały następujące wartości odpowiednio dla badanych obszarów:

Puszcza Białowieska - RED=347; REBp=2,99%

Indykacyjne znaczenie różnych grup (ze względu na inne siedliska)

Brudzeński Park Krajobrazowy - RED=28; REBp=2,86%

Wyniki

Zalety i wady nowego wskaźnika

+ Możliwość porównania różnych obszarów+ Brak konieczności wyznaczenia dokładnych wartości wskaźnika znaczenia ekologicznego dla każdego gatunku i każdego typu siedliska+ Łatwość obliczeń - Powielanie błędów znajdujących się w czerwonych listach- Zależność wyników od stopnia poznania fauny danego obszaru

Perspektywy prace nad modyfikacjami, usprawnieniem i przetestowaniem możliwości wskaźnika nadal trwająOpracować wskaźniki specyficzności (naturalności?) urbicenoz – wskaźniki synantropizacji i urbizacji

• warto sprawdzić wskaźniki na innych grupach• czy wskaźnik daje sensowne informacje?

prace nad udoskonaleniem formuły wskaźnika prace nad skalą współczynnika zagrożenia gatunku

Perspektywy propozycje modyfikacji wskaźników:

saTh

REDa

gdzie a – liczebność gatunku ( 1 – bardzo rzadki, 2 – rzadki, 3- nieliczny, 4 – częsty, 5- pospolity i bardzo liczny), s- liczba gatunków

Formuła wskaźnika

gdzie: Th – współczynnik zagrożenia gatunku, a – liczebność gatunku (1 – bardzo rzadki, 2 – rzadki, 3- nieliczny, 4 – częsty, 5- pospolity i bardzo liczny), s- liczba gatunków

s

iiThRED

1

s

aThREDa

s

i

1

%10061

n

ThREBp

s

ii

%10061

sa

n

ThREB

s

i

Formuła wskaźnika

gdzie: Th – współczynnik zagrożenia gatunku, n – liczba wszystkich uwzględnionych gatunków (występujących na danym obszarze), s - liczba gatunków z czerwonej listy (występujących na danym obszarze).

s

iiThRED

1 %10061

n

ThREBp

s

ii

%10061

ns

n

ThREB

s

i

n

sThRED

s

i

1

Skala współczynnika zagrożenia gatunku

1. 4

3

1

2

Skala współczynnika zagrożenia gatunku

2.

4

3

1

2

5

Skala współczynnika zagrożenia gatunku

3.

43

1

2

56

Skala współczynnika zagrożenia gatunku

4.

4

3

1

2

567

Kierunki poszukiwań (Modele symulacyjne)

Struktura dominacji zespołów na wyspach w modelowanym krajobrazie

0% 20% 40% 60% 80% 100%

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

wys

pa n

r

% dominacji

E1E2E3E4E5S1S2S3S4S5

(Czachorowski 1997, Majewski pr. doktorska 2004?)

Dziękuję za uwagę

Stanisław Czachorowskiwww.uwm.edu.pl/czachor

stanislaw.czachorowski@uwm.edu.pl

Katedra Ekologii i Ochrony Środowiska,

Plac Łódzki 3, 10-727 Olsztyn