«Εφαρμογή της ανάλυσης επιβίωσης για την αξιολόγηση της θνησιμότητας των δέντρων στο δάσος Ελατιάς Δράμας»

Transcript

1 Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Τμήμα Δασολογίας Μεταπτυχιακή διατριβή «Εφαρμογή της ανάλυσης επιβίωσης για την αξιολόγηση της θνησιμότητας των δέντρων στο δάσος Ελατιάς Δράμας» Αποστολοπούλου Ευαγγελία

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η θνησιμότητα των δέντρων στις δασικές απογραφές παραδοσιακά αξιολογούνταν με το άθροισμα των νεκρών δέντρων κατά τοποθεσία, δασοπονικό είδος και διάφορους αιτιολογικούς παράγοντες.

3 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ είναι να εκτιμήσει και να ερμηνεύσει τις βασικές συναρτήσεις στη στατιστική μέθοδο της ανάλυσης επιβίωσης (Kaplan Meier συναρτήσεις επιβίωσης και συναρτήσεις στιγμιαίου κινδύνου), σε μια χρονική σειρά που ορίζεται από την αύξηση της στηθιαίας διαμέτρου, για το δάσος της Ελατιάς Δράμας.

4 ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ Οι στόχοι της έρευνας είναι: Να χρησιμοποιηθούν τα μεγέθη της στηθιαίας διαμέτρου (diameter at breast height, DBH) και της αύξησης της στηθιαίας διαμέτρου (growth in diameter at breast height, ΔDBH) στην εφαρμογή της τεχνικής της ανάλυσης επιβίωσης

5 Να προσδιοριστεί αν οι Kaplan Meier συναρτήσεις επιβίωσης / στιγμιαίου κινδύνου μπορούν να εκφράσουν τις πραγματικές τάσεις θνησιμότητας με πρακτικό τρόπο για την ανάλυση των οικοσυστημάτων να προσδιοριστεί η επίδραση της κοινωνικής θέσης των δέντρων στις τάσεις θνησιμότητάς τους.

6 ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ

7 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Ιστορικά, η δασική επιστήμη είχε επικεντρωθεί στην κατάρτιση μοντέλων για την ατομική θνησιμότητα του δέντρου, με στόχο την ενσωμάτωσή τους σε μοντέλα αύξησης και παραγωγής ξυλείας. Η ανάλυση επιβίωσης ορίζεται πιο συχνά ως μια κατηγορία στατιστικών μεθόδων για τη μελέτη της συχνότητας εμφάνισης και της στιγμής εμφάνισης διάφορων γεγονότων πιο συχνά του θανάτου.

8 Η μοναδικότητα της ανάλυσης επιβίωσης, οφείλεται στο γεγονός ότι επιτρέπει τη χρήση αποκομμένων παρατηρήσεων (ατόμων για τους οποίους δεν έχουμε τον ακριβή χρόνο θανάτου) και διάφορων μεταβλητών, χωρίς τον περιορισμό της κανονικότητας των κατανομών.

9 Η τεχνική της ανάλυσης επιβίωσης δεν εφαρμόστηκε ευρέως στις δασικές απογραφές, λόγω της εγγενούς έλλειψης λεπτομερών πληροφοριών σχετικά με το χρόνο ανόδου (ο χρόνος που χρειάζεται το δέντρο για να περάσει από μια κλάση διαμέτρου στην επόμενη) και την ηλικία των δέντρων.

10 ΔΕΔΟΜΕΝΑ Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη προέρχονται από δυο διαδοχικές μετρήσεις στο δάσος της Ελατιάς Δράμας, στα πλαίσια της πρακτικής άσκησης των φοιτητών του Τμήματος Δασολογίας και Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων του Δημοκρίτειου Πανεπιστήμιου Θράκης, όπου δειγματοληπτικά δέντρα μετρήθηκαν το 2005 και ξαναμετρήθηκαν το 2009.

11 Κατηγορίες δέντρων 1. Υγιή 2. Επιβαρημένα ή ασθενικά Υγιή θεωρήθηκαν τα δέντρα που ήταν ζωτικά χωρίς προσβολές Επιβαρημένα θεωρήθηκαν τα δέντρα με τραύματα, νέκρωση ή απώλεια κόμης <30%, πληγές και προσβολές από παρασιτικούς οργανισμούς Ασθενικά θεωρήθηκαν τα δέντρα με καχεκτική ανάπτυξη νέκρωση ή απώλεια επικόρυφου και κόμης >30%, έκκριση υγρών και σήψη στον κορμό.

12 Ατομικά χαρακτηριστικά που μετρήθηκαν Στηθιαία διάμετρος (diameter at breast height, DBH) Κλάση κόμης (crown class, CC)

13 ΠΙΝΑΚΑΣ 1.Θνησιμότητα των δειγματοληπτικών δέντρων στην Ελατιά, Δασοπονικό είδος Αριθμός δέντρων που μετρηθήκαν Αριθμός νεκρών δέντρων Picea abies Fagus sylvatica 1 0 Pinus sylvestris 11 3

14 Kaplan Meier συνάρτηση επιβίωσης Η συνάρτηση επιβίωσης ορίζεται ως εξής: S(t) = P(T>t) όπου S(t) είναι η πιθανότητα να συμβεί ένας θάνατος σε κάποια χρονική στιγμή T τουλάχιστον ταυτόχρονη με τη χρονική στιγμή t. Η Τ δεν έχει κανένα περιορισμό εκτός από το να έχει τιμή μεγαλύτερη από το μηδέν.

15 Συνάρτηση στιγμιαίου κινδύνου Pt ( T t+ ΔtT t) ht () = lim Δ t 0 Δt όπου h(t) είναι η πιθανότητα να συμβεί ένας θάνατος ακριβώς τη χρονική στιγμή t, με δεδομένο ότι δε συνέβη πριν από αυτή.

16 Όπως φαίνεται στους μαθηματικούς τύπους που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση επιβίωσης, ο χρόνος που συμβαίνει ένα γεγονός είναι η καθοριστική συνιστώσα. Ωστόσο, η γνώση της ηλικίας δεν είναι απαραίτητη για την εφαρμογή της ανάλυσης επιβίωσης. Οποιαδήποτε μέτρηση που δείχνει αλλαγές στην κατάσταση των δέντρων σε μια επόμενη μέτρηση, μπορεί να αντικαταστήσει την παραδοσιακή ανάλυση επιβίωσης με μετρήσεις ηλικιών.

17 Σε αυτή τη μελέτη, χρονική στιγμή ένα θεωρούμε το έτος 2005, όπου τα άτομα δέντρα ξεκινούν να διακινδυνεύουν να αλλάξει η κατάσταση της υγείας τους. Η ανάλυση επιβίωσης μπορεί να γίνει με χρήση διάφορων στατιστικών πακέτων Η/Υ. Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε η ανάλυση SURVIVAL του SPSS v.16.0

18 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 1,0 0,8 Κατηγορίες DBH τη χρονική στιγμή 1 (cm) Συνάρτηση επιβίωσης 0,6 0,4 [12,22] (22,32] >32 0,2 0, ΔDBH (cm) Kaplan Meier συναρτήσεις επιβίωσης για τις κλάσεις διαμέτρου τη χρονική στιγμή ένα κατά αύξηση στηθιαίας διαμέτρου

19 4 Συνάρτηση στιγμιαίου κινδύνου Κατηγορίες DBH τη χρονική στιγμή 1 (cm) [12,22] (22,32] > ΔDBH (cm) Συναρτήσεις στιγμιαίου κινδύνου για τις κλάσεις διαμέτρου τη χρονική στιγμή ένα κατά αύξηση στηθιαίας διαμέτρου.

20 4 Συνάρτηση στιγμιαίου κινδύνου Species Picea abies Pinus sylvestris ΔDBH (cm) Συναρτήσεις στιγμιαίου κινδύνου για την κλάση διαμέτρου [12,22] τη χρονική στιγμή ένα, για τα διάφορα δασοπονικά είδη, κατά αύξηση στηθιαίας διαμέτρου.

21 Logrank test Τα τεστ logrank που έγιναν για τον έλεγχο της επίδρασης της αρχικής κλάσης στηθιαίας διαμέτρου και της κλάσης κόμης στην επιβίωση των δέντρων δεν έδειξαν στατιστικά σημαντική επίδραση (p>0,05). Παράγοντας χ 2 Βαθμοί ελευθερίας Κλάσεις DBH (cm) Τάξη κόμης CC Τιμή p 4, ,129 0, ,922

22 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σε αυτή τη μελέτη προτείνεται μια προσέγγιση για την αξιολόγηση της θνησιμότητας των δασών, συνδυάζοντας την τεχνική της ανάλυσης επιβίωσης (συναρτήσεις επιβίωσης/στιγμιαίου κινδύνου) με δασικές μεταβλητές (στηθιαία διάμετρος και αύξηση στηθιαίας διαμέτρου).

23 Διαπιστώθηκε πως για το δάσος της Ελατιάς Δράμας, δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές στην επιβίωση, ανάμεσα στις κλάσεις διαμέτρου και ανάμεσα στις κλάσεις κόμης. Η ερυθρελάτη φαίνεται να έχει μεγαλύτερο κίνδυνο θνησιμότητας, σε σχέση με τη δασική πεύκη, στη μικρότερη κλάση στηθιαίας διαμέτρου και στις μεγαλύτερες τιμές αύξησης διαμέτρου.

24 Σας ευχαριστώ