Παρακολούθηση του περιβάλλοντος του νομού Καστοριάς με τη χρήση δεικτών υγείας τοπίου.

Transcript

1 Παρακολούθηση του περιβάλλοντος του νομού Καστοριάς με τη χρήση δεικτών υγείας τοπίου. Δ. Χουβαρδάς 1*, Δ. Μπούσμπουρας 2, Ι. Ισπικούδης 1, Π. Κουράκλη 2 και Μ. Δαγλάρογλου 3 1 Εργαστήριο Λιβαδικής Οικολογίας, Α.Π.Θ., Τ.Θ. 286, Θεσσαλονίκη 2 Ελληνική Ορνιθολογική Εταιρεία, Βασ. Ηρακλείου 24, Αθήνα 3 InfoΔΗΜ Ο.Ε. Εταιρεία Γ.Σ.Π., 25 ης Μαρτίου 21, 54645, Θεσσαλονίκη Environmental monitoring system of Kastoria prefecture by using landscape health indicators. D. Chouvardas 1, D. Bousbouras 2, I. Ispikoudis 1, P. Kourakly 2 and M. Daglaroglou 3 1 Laboratory of Rangeland Ecology, Aristotle University of Thessaloniki, P.O. Box 286, GR , Thessaloniki, Greece 2 Hellenic Ornithological Sociaty, Vas. Irakleiou 24, GR-10682, Athens, Greece 3 InfoDHM OE. G.I.S. Company, 25 th Martiou 21 str., GR-54645, Thessaloniki, Greece *Τηλέφωνο και πρώτου συγγραφέα: , xouv@for.auth.gr

2 Περίληψη Η παρακολούθηση της κατάστασης του περιβάλλοντος για ευρύτερες περιοχές, όπως είναι τα όρια ενός νομού, μπορεί να γίνει με τη χρήση κατάλληλων δεικτών που ονομάζονται δείκτες υγείας τοπίου και αποτελεί το στόχο της παρούσας έρευνας. Οι δείκτες υγείας του τοπίου που επιλέχτηκαν για την παρακολούθηση του νομού Καστοριάς που αποτέλεσε την περιοχή έρευνας ανήκουν στην κατηγορία των δεικτών χωρικής διάρθρωσης των τοπίων και μπορούν να εκτιμούν εύκολα και σχετικά γρήγορα την επίδραση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στη δομή, μορφή, διασπορά και ποικιλότητα των οικοσυστημάτων και των τοπίων. Η εφαρμογή των δεικτών έγινε σε όλα τα τοπία των Δημοτικών διαμερισμάτων του νομού Καστοριάς, όπου με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και τη χαρτογράφηση δασικών ορθοφωτοχαρτών και δορυφορικών εικόνων αποτυπώθηκε η διάταξη των χωροψηφίδων των τοπίων του νομού. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι ο νομός Καστοριάς διατηρεί σήμερα ένα πολύ υψηλό επίπεδο υγείας τοπίου που οφείλεται κυρίως στην καλή ποιότητα των δασικών περιοχών. Ο υπολογισμός των δεικτών αυτών ανά 5 ή 10 χρόνια από την αρχική αποτύπωση μπορεί να αποτελέσει εργαλείο παρακολούθησης των μεταβολών στο μέλλον που επιφέρουν οι ανθρώπινες δραστηριότητες. Λέξεις κλειδιά: Δείκτες χωρικής διάρθρωσης τοπίου, Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Εισαγωγή Παρακολούθηση (monitoring) είναι η περιοδική επισκόπηση που διεξάγεται προκειμένου να ελεγχθούν συγκεκριμένα δεδομένα και ο βαθμός συμφωνίας αυτών με προκαθορισμένες τιμές ή συγκεκριμένα δεδομένα βάσης ή ο βαθμός απόκλισης αυτών από μια προσδοκόμενη τιμή (Hellawell, 1991). Προϋποθέτει την ύπαρξη δεδομένων βάσης σύμφωνα με τα οποία καθορίζονται τα πρότυπα τα οποία οφείλουν να συμφωνούν με τα αποτελέσματα (Finlayson, 1996). Για τον καθορισμό των προτύπων πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η εξέλιξη των οικοσυστημάτων και των πληθυσμών. Οι στόχοι της παρακολούθησης είναι η πληρέστερη γνώση της εξέλιξης ή μεταβολής των γνωρισμάτων μιας περιοχής (οικότοποι, είδη, τοπίο κ.λπ.), η εποπτεία και έγκαιρη συνειδητοποίηση των απειλών, η ετοιμότητα για επέμβαση και η χρησιμοποίηση των συμπερασμάτων για τη βελτίωση της διαχείρισης της περιοχής. Η παρακολούθηση είναι ένα μέσο για την επίτευξη ενός συγκεκριμένου σκοπού και όχι αυτοσκοπός (Finlayson, 1996). Ο σχεδιασμός ενός προγράμματος παρακολούθησης διευκολύνεται από τη σαφή διάκριση μεταξύ της απλής επισκόπησης (καταγραφής), της εκτενούς επισκόπησης και της

3 παρακολούθησης (Hellawell, 1991). Στην παρακολούθηση, το ενδιαφέρον είναι να τεθούν όρια, έστω και αυθαίρετα και να αποφασιστεί για το ποια δράση θα αναληφθεί στην περίπτωση που τα αποτελέσματα παρουσιάζουν απόκλιση από τις αναμενόμενες τιμές. Είναι επίσης αμφισβητήσιμη η χρησιμότητα της παρακολούθησης μίας κατάστασης η οποία δεν είναι δυνατόν να ελεγχθεί αποτελεσματικά ή για την οποία δεν απαιτείται κανενός είδους απόκριση (Hellawell, 1991). Προκειμένου, λοιπόν, να στηθεί ένα δίκτυο παρακολούθησης της κατάστασης του περιβάλλοντος για ευρύτερες περιοχές (π.χ. ένας Νομός) κρίνεται αναγκαίο να επιλεγούν κατάλληλοι δείκτες παρακολούθησης του περιβάλλοντος, οι οποίοι θα πρέπει να εκτιμώνται εύκολα και σχετικά γρήγορα σε μεγάλες περιοχές με μια ενιαία τιμή. Ως πλέον κατάλληλοι για τον παραπάνω σκοπό θεωρούνται οι δείκτες χωρικής διάρθρωσης της δομής του τοπίου (landscape metrics or indices) (O Neill et al. 1988, McGarigal and Marks 1995, Li and Wu 2004), οι οποίοι εκτιμούν τη δομή, μορφή, διασπορά και ποικιλότητα των χωροψηφίδων των τοπίων (Χουβαρδάς, 2007). Με την άποψη αυτή συμφωνούν και οι Patil et al. (2002), οι οποίοι αναφέρουν ότι η παρακολούθηση της υγείας των οικοσυστημάτων και των τοπίων μπορεί να επιτευχθεί μέσα από τη μελέτη της χωρικής διάταξης των χωροψηφίδων των τοπίων (pattern analysis) που ερμηνεύουν οι παραπάνω δείκτες. Επιπρόσθετα, οι Ludwig et al. (2007) αναφέρουν ότι με τη χρήση των δεικτών τοπίου (landscape metrics) σε τηλεπισκοπικά δεδομένα μπορεί να εκτιμηθεί αν ένα τοπίο είναι υγειές και λειτουργικό. Γενικά, οι δείκτες αυτοί είναι σε θέση να εκτιμούν γρήγορα και εύκολα την επίδραση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στο περιβάλλον ευρύτερων τοπίων και είναι ευαίσθητοι στις περιβαλλοντικές μεταβολές. Τέλος, μπορούν να προσδιοριστούν με μια τιμή ανά δείκτη και ενότητα ή τμήμα του τοπίου και, επομένως, δίνουν τη δυνατότητα να τεθούν όρια σύμφωνα με τις αρχές της παρακολούθησης που θα πρέπει να διατηρηθούν ή να βελτιωθούν. Η έννοια της υγείας του τοπίου (landscape health) καθώς και η αξιολόγησης της πρωτοδιατυπώθηκε από τον Leopold το 1968 (αναφερόμενος από τους Rapport et al. (1998)), ο οποίος όρισε ως υγιή τα τοπία που έχουν τη δυνατότητα να αυτοανανεώνονται (selfrenewal). Στη συνέχεια, ο Ferguson (1994) ονόμασε ως υγιή τα τοπία, στα οποία έχουμε ισχυρή τη λειτουργία της ομοιόστασης, δηλαδή τη δυνατότητα των τοπίων να αυτορυθμίζουν μέσω μηχανισμών προσαρμογής και ανάδρασης τις όποιες διαταραχές έχουν υποστεί. Τέλος, οι Rapport et al. (1998) ονόμασαν ως υγιή τα τοπία εκείνα που έχουν τη δυνατότητα να διατηρούν στο μέγιστο βαθμό αυξημένη αντοχή (resilience), ποικιλότητα (diversity) και παραγωγικότητα (productivity). Η ιδιότητα των δεικτών χωρικής διάρθρωσης της δομής του τοπίου να παρακολουθούν την υγεία των οικοσυστημάτων και των τοπίων (Patil et. al. 2002,

4 Ludwig et al. 2007), καθώς και να ερμηνεύουν τις διαχρονικές αλλαγές των τοπίων (Batistella 2001, Χουβαρδάς 2007) δίνει τη δυνατότητα να ονομαστούν και ως δείκτες εκτίμησης της υγείας των τοπίων (landscape health assessments) (Petil et al. 2002) ή δείκτες υγείας τοπίου (Σιδηροπούλου και Ισπικούδης, 2006). Οι δείκτες υγείας τοπίου περιέχουν δύο ελκυστικά χαρακτηριστικά που διευκολύνουν στη λήψη αποφάσεων για τη διαχείριση των οικοσυστημάτων και των τοπίων. Το πρώτο είναι η γρήγορη εφαρμογή τους σε διαφορετικά εναλλακτικά σενάρια διαχείρισης και το δεύτερο είναι ο εύκολος τρόπος υπολογισμού τους με τις σύγχρονες τεχνικές εφαρμογής τους με τη χρήση ειδικών προγραμμάτων, προσαρμοσμένων στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Corry and Nassauer, 2005). Οι προτεινόμενες κατηγορίες δεικτών υγείας τοπίου καθώς και η αναλυτική περιγραφή των συγκεκριμένων δεικτών της κάθε κατηγορίας ακολουθεί παρακάτω: 1) Δείκτες κατάτμησης (Fragmentation metrics). Η κατηγορία αυτή, θεωρείται ότι περιλαμβάνει τους πιο βασικούς δείκτες εκτίμησης της κατάτμησης (fragmentation) των τοπίων (Batistella 2001, Rutledge 2003). Από αυτούς, προτείνονται δυο δείκτες: α) ο αριθμός των χωροψηφίδων (Number of Patches NUMP) και β) το μέσο μέγεθος χωροψηφίδας (Mean Patch Size MPS). Η μέτρηση της κατάτμησης αποτελεί βασική παράμετρο της αξιολόγησης της υγείας τοπίου αφού αποτελεί ισχυρή ένδειξη της ανθρώπινης παρέμβασης στα τοπία, αλλοιώνοντας πρωτίστως τη χωρική ετερογένεια των τοπίων (Farina,1998). 2) Δείκτες κρασπεδικών βιοτόπων ή περιμέτρου (Edge metrics). Οι δείκτες αυτοί δίνουν έμφαση στη μελέτη της επίδρασης του μεγέθους και του σχήματος της περιμέτρου των χωροψηφίδων στο τοπίο (edge effect). Από την κατηγορία αυτή προτείνεται μόνο ένας δείκτης, η πυκνότητα περιμέτρου (Edge Density ED). Η μελέτη της περιμέτρου των χωροψηφίδων εκτιμά τη μορφή και την ποιότητα των κρασπεδικών βιοτόπων (ecotones) που αναπτύσσονται σε ένα τοπίο και επομένως την επίδραση που αυτοί ασκούν στη βιοποικιλότητα των ειδών που διαβιούν στα τοπία (Παπαγεωργίου 1995, Farina 1998, Farina 2000). 3) Δείκτες γεωμετρίας ακανονιστίας ή σχήματος - μορφής (Shape metrics). Οι δείκτες της κατηγορίας αυτής υπολογίζουν την ποικιλότητα της μορφής των χωροψηφίδων του τοπίου (McGarigal and Marks, 1995). Από την κατηγορία αυτή προτείνεται μόνο ο δείκτης απόκλισης σχήματος (Mean Shape Index MSI). Οι μετρήσεις του σχήματος ή της μορφής των χωροψηφίδων κρίνονται πολύ σημαντικές για την εκτίμηση πληθώρας οικολογικών διεργασιών που συντελούνται στα τοπία (Rutledge, 2003). Οι δείκτες της κατηγορίας αυτής υπολογίζουν στην ουσία την κανονικότητα ή μη της δομής των τοπίων. Κανονικές

5 θεωρούνται οι χωροψηφίδες που προσεγγίζουν ένα τέλειο γεωμετρικό σχήμα, όπως είναι ο κύκλος, ενώ όταν είναι ακανόνιστες τότε θεωρούνται ότι δομούν ένα τοπίο, όπου συντελούνται περισσότερο ετερογενείς διεργασίες. Η κανονικότητα των χωροψηφίδων ενός τοπίου συνδέεται επίσης και με την ανθρώπινη παρέμβαση σε αυτό (Farina, 1998). 4) Δείκτες διασποράς (Interspersion metrics). Οι δείκτες της κατηγορίας αυτής εκτιμούν τη διάταξη (configuration) ή το βαθμό συνδετικότητας, απομόνωσης και διασποράς των χωροψηφίδων ενός τοπίου (Rutledge 2003, McGarigal and Marks 1995). Για την παρακολούθηση προτείνεται ο δείκτης διασποράς και γειτνίασης (Interspersion Juxtaposition Index IJI). Η σημασία των δεικτών αυτών μεταξύ άλλων είναι σημαντική γιατί με τον υπολογισμό του βαθμού απομόνωσης (isolation) των χωροψηφίδων των τοπίων ερμηνεύονται πληθώρα οικολογικών διεργασιών που συντελούνται στα τοπία (McGarigal and Marks, 1995). 5) Δείκτες ποικιλότητας (Diversity metrics). Οι δείκτες ποικιλότητας του τοπίου εκτιμούν τη συγκρότηση ή την χωρική κατανομή των χωροψηφίδων των τοπίων και βασίζονται στη θεωρία της πληροφορίας (Shannon και Weaver, 1949). Οι δείκτες ποικιλότητας που χρησιμοποιούνται στα τοπία επηρεάζονται από δύο παραμέτρους, τον πλούτο των οικοτόπων - χωροψηφίδων (richness) ή την ομοιογένεια τους (McGarigal and Marks, 1995). Για την πρώτη κατηγορία προτείνεται ο δείκτης ποικιλότητας του Shannon (Shannon s Diversity Index SDI) ενώ για τη δεύτερη ο δείκτης ομοιογένειας του Shannon (Shannon s Evenness Index SEI). Συστήματα με μεγάλη ποικιλότητα παρουσιάζουν μεγαλύτερη σταθερότητα στις εξωτερικές διαταραχές. Γι αυτό και η μέτρηση της ποικιλότητας στα τοπία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη των επιπτώσεων από τις αλλαγές των χρήσεων γης. Σκοπός της συγκεκριμένης έρευνας ήταν η παρακολούθηση της κατάστασης υγείας του περιβάλλοντος για ευρύτερες περιοχές (πχ. επίπεδο Νομού) με τη χρήση κατάλληλων δεικτών υγείας του τοπίου. Υλικά και μέθοδοι Ως περιοχή έρευνας επιλέχτηκε το σύνολο του Νομού Καστοριάς που περιλαμβάνει και ένα μικρό τμήμα της Κοινότητας Αετομηλίτσας. Η εφαρμογή των δεικτών έγινε στα επιμέρους Δημοτικά Διαμερίσματα και Κοινότητες τα οποία αποτέλεσαν τα τοπία της περιοχής έρευνας. Εξαίρεση από τον παραπάνω κανόνα έγινε σε δυο Δημοτικά Διαμερίσματα του Νεστορίου και της Αγίας Κυριακής, τα οποία λόγω κατανομής στο νομό διαχωρίστηκαν σε 4 συνολικά τοπία. Συνολικά μελετήθηκαν 62 τοπία με έκταση εκταρίων. Η

6 χαρτογραφική απεικόνιση του νομού Καστοριάς και των επιμέρους τοπίων εμφανίζεται στις εικόνες 1 και 2. Ψηφιοποίηση των δασικών ορθοφωτοχαρτών, επικαιροποίηση και διόρθωση των αποτελεσμάτων. Αρχικά για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος και της εφαρμογής των δεικτών υγείας των τοπίου αποτέλεσε η οριοθέτηση και χαρτογράφηση των κατηγοριών χρήσεων γης του συνόλου του νομού Καστοριάς. Ως πρωτογενές υλικό για την ψηφιοποίηση και τελικά την αποτύπωση των πολυγώνων χρήσεων γης χρησιμοποιήθηκε μια σειρά δασικών ορθοφωτοχαρτών του 1987 του Υπουργείου Γεωργίας για το σύνολο του νομού Καστοριάς. Η ψηφιοποίηση των πολυγώνων των χρήσεων γης του νομού, που προσδιορίστηκε με το σύστημα ταξινόμησης της Δασικής Υπηρεσίας (Καρτέρης 1990) έγινε με τη χρήση του προγράμματος ArcGIS v9.2 (ESRI 2006). Στη συνέχεια έγινε διόρθωση και επικαιροποίηση των πολυγώνων των δασικών ορθοφωτοχαρτών με τη χρήση των ψηφιακών δεδομένων χρήσεων γης του προγράμματος Corine Land Cover 2000 (CLC-2000), καθώς και δορυφορικών εικόνων υψηλής ανάλυσης Ikonos (2007) με διακριτική ικανότητα 1 επί 1 μέτρο για τμήμα του Νομού και SPOT (καλοκαίρι 2007) με διακριτική ικανότητα 10 επί 10 μέτρα για το σύνολο του Νομού. Παράλληλα, διορθώθηκαν με τη βοήθεια των δορυφορικών εικόνων και ένας μικρός αριθμός λανθασμένων καταχωρήσεων των αρχικών δασικών ορθοφωτοχαρτών. Ομαδοποίηση των αρχικών ενοτήτων των Δασικών Ορθοφωτοχαρτών και υπολογισμός των δεικτών. Προκειμένου να υπολογιστούν οι δείκτες υγείας τοπίου στο διορθωμένο και επικαιροποιημένο ψηφιακό αρχείο της προηγούμενης διαδικασίας, ομαδοποιήθηκαν κάποιες από τις αρχικές κατηγορίες ταξινόμησης του συστήματος των δασικών ορθοφωτοχαρτών, ώστε να ανταποκρίνονται καλύτερα στους στόχους της έρευνας. Αρχικά ομαδοποιήθηκαν τα πολύγωνα δασών πεύκης (κυρίως μαύρης αλλά και τραχείας) τα οποία είχαν αμιγή η μικτή με άλλα δασικά είδη συγκρότηση. Επίσης, ομαδοποιήθηκαν όλα τα πολύγωνα μεικτών δασών (με 2 δασικά είδη) ανεξάρτητα από το ποιο δασοπονικό είδος κυριαρχούσε. Η ομαδοποίηση αυτή δημιούργησε το τελικό σύστημα ταξινόμησης χρήσεων γης που περιελάμβανε 20 διαφορετικές κατηγορίες, στις οποίες τα δάση ταξινομήθηκαν ανά βαθμό συγκόμωσης (Καρτέρης, 1990).

7 Για τον υπολογισμό των δεικτών υγείας τοπίου του νομού Καστοριάς, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα patch analyst στην έκδοση 4 (Elkie et al., 1999) κατάλληλο για εφαρμογή μέσα από το πρόγραμμα ArcGIS 9,2. Η εφαρμογή αυτή υπολογίζει τους δείκτες τοπίου εφαρμόζοντας πολύπλοκους μαθηματικούς αλγόριθμους στα ψηφιακά δεδομένα των ενοτήτων χρήσεων/κάλυψης γης (McGarigal and Marks 1995, Χουβαρδάς 2007). Οι ενότητες των χρήσεων γης (χωροψηφίδες) εκφράζουν τους διαφορετικούς οικοτόπους που διαρθρώνουν τα τοπία των Δημοτικών Διαμερισμάτων του Νομού. Οι τρεις πρώτες κατηγορίες δεικτών (1, 2 και 3) υπολογίστηκαν με τη χρήση του προγράμματος patch analyst για ψηφιακά δεδομένα μορφής διανύσματος (vector analysis by regions), ενώ τις άλλες κατηγορίες (διασποράς και ποικιλότητας) χρησιμοποιήθηκαν ψηφιακά δεδομένα μορφής κανάβου 30 x 30 μέτρα (patch grid spatial statistics by regions). Επεξεργασίας και χαρτογράφηση των τοπιακών δεικτών και δημιουργία του ενοποιημένου δείκτη υγείας τοπίου. Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα των υπολογισμού του κάθε δείκτη εισήχθησαν στη βάση δεδομένων των Δημοτικών Διαμερισμάτων του νομού και δημιουργήθηκε ψηφιακός χάρτης για κάθε δείκτη μορφής κανάβου (100 x 100 μέτρα). Τα δεδομένα του κάθε δείκτη ταξινομήθηκαν σε 3 ομάδες που αντιστοιχούσαν σε τρεις κατηγορίες υγείας τοπίου (υψηλές, μέτριες και χαμηλές τιμές). Η μέθοδος ταξινόμησης ήταν αυτή των φυσικών ή βέλτιστων ορίων (natural or optimal breaks - jenks) που είναι αντίστοιχη της K-means μεθόδου συσταδοποίησης (K-means clustering method, Borden 1999, ESRI 2006). Για κάθε κατηγορία δεικτών δημιουργήθηκε ενιαίος χάρτης σε επίπεδο νομού με την χρήση της εντολής «Υπολογιστής Κανάβου» (raster calculator) του προγράμματος ArcGIS. Για τον υπολογισμό του ενοποιημένου δείκτη περιβαλλοντικής υγείας έγινε εκ νέου χρήση της ίδιας εντολής, όπου κάθε δείκτης έλαβε διαφορετική βαρύτητα ανάλογα με τη σπουδαιότητά του. Αναλυτικά, οι δείκτες κατάτμησης, κρασπεδικού βιοτόπου, διασποράς και ποικιλότητας έλαβαν την ίδια βαρύτητα (23%). Αντίθετα, ο δείκτης γεωμετρίας-ακανονιστίας αποδόθηκε με 8% βαρύτητα, εξαιτίας του ότι οι γεωμετρικοί δείκτες έχουν πολύ μεγάλη αξία στη διαχρονική παρακολούθηση της υγείας του ίδιου τοπίου, αλλά όχι στην αξιολόγηση διαφορετικών τοπίων στο ίδιο χρονικό διάστημα. Μετά τη συνένωση των 5 δεικτών, ο τελικός ψηφιακός χάρτης επαναταξινομήθηκε σε τρεις ομάδες και παρήγαγε τον ενοποιημένο χάρτη της υγείας του τοπίου.

8 Αποτελέσματα και συζήτηση Από το χάρτη Α της εικόνας 1 συμπεραίνεται ότι η πλειονότητα των γεωργικών καλλιεργειών στο νομό Καστοριάς εντοπίζεται νότια και ανατολικά της λίμνης, ενώ τα δάση αναπτύσσονται κυρίως στα βόρεια και δυτικά τοπία του νομού. Οι υπόλοιπες δασικές εκτάσεις (ποολίβαδα και θαμνολίβαδα) εμφανίζονται διάσπαρτες στο σύνολο των τοπίων του νομού, με εξαίρεση δυο μεγάλες ενότητες από ποολίβαδα που αναπτύσσονται στο νοτιανατολικό και δυτικό άκρο του νομού (περιοχή Γράμμου). Με την εφαρμογή των μαθηματικών αλγορίθμων των δεικτών υγείας υπολογίστηκαν αρχικά οι δείκτες κατάτμησης και κρασπεδικών βιοτόπων και με βάση αυτούς τους υπολογισμούς προέκυψαν οι πίνακες 1 και 2. Πίνακας 1. Αποτελέσματα της ταξινόμησης των δεικτών κατάτμησης: αριθμός χωροψηφίδων (NUMP) και μέσο μέγεθος χωροψηφίδας (MPS) στα τοπία του νομού Καστοριάς. Ομάδα ταξινόμησης NUMP MPS (ha) (αριθμός) Α (χαμηλές τιμές) ,1-47,6 27 Β (μεσαίες τιμές) ,7-94,7 24 Γ (υψηλές τιμές) ,8-322,6 11 Μέσος όρος Άθροισμα (62) Αριθμός τοπίων ανά ομάδα μετά την ομαδοποίηση των δύο δεικτών Πίνακας 2. Αποτελέσματα της ανάλυσης ομαδοποίησης του δείκτη κρασπεδικών βιοτόπων: πυκνότητα περιμέτρου (ED) στα τοπία του νομού Καστοριάς. Ομάδα ED (m/ha) Αριθμός τοπίων ανά ομάδα ταξινόμησης Α (χαμηλές τιμές) Β (μεσαίες τιμές) Γ (υψηλές τιμές) Μέσος όρος 85 Άθροισμα (62) Από τους δύο πίνακες προκύπτει, ότι κατά μέσο όρο κάθε τοπίο της Καστοριάς παρουσιάζει 65 διαφορετικά πολύγωνα χρήσεων γης με μέση έκταση 60 εκταρίων περίπου, ενώ εμφανίζει μέσο μήκος κρασπέδων 85 μέτρων ανά εκτάριο. Η πλειονότητα των τοπίων ως προς το δείκτη κατάτμησης ανήκουν στην ομάδα των χαμηλών τιμών, ενώ ως προς το δείκτη κρασπεδικών βιοτόπων στην ομάδα των υψηλών. Όπως εικονίζεται στους χάρτες Β και Γ της εικόνας 1, τα Δημοτικά Διαμερίσματα (Δ.Δ.) νοτίως και περιφερειακά της λίμνης της Καστοριάς που περιλαμβάνουν εκτεταμένες αγροτικές περιοχές, περιλαμβάνουν τοπία με χαμηλές τιμές κατάτμησης και κρασπέδων και επομένως χαμηλής μωσαϊκότητας και εν δυνάμει χαμηλής βιοποικιλότητας (Farina 2000).

9 A Β Γ Δ Εικόνα 1. Χαρτογραφική απεικόνιση των βασικών χρήσεων γης (Α) και των δεικτών υγείας τοπίου: κατάτμησης (Β), κρασπεδικών βιοτόπων (Γ) και γεωμετρίας ακανονιστίας (Δ) του νομού Καστοριάς.

10 Αντιθέτως, τα Δ.Δ. με κυρίαρχες τις δασικές περιοχές κυρίως στα δυτικά του Νομού παρουσιάζουν υψηλές τιμές. Εξαίρεση στις δυτικές περιοχές του Νομού για τους δείκτες αυτούς αποτελεί η κοινότητα του Γράμμου, η οποία παρουσιάζει χαμηλή σχετικά κατάτμηση και μωσαϊκότητα, καθώς και χαμηλή τιμή κρασπέδων, αφού περιλαμβάνει ένα σχετικά μικρό αριθμό πολυγώνων, εξαιτίας των εκτεταμένων ποολίβαδων. Με αφορμή όμως την περίπτωση του Γράμμου μπορεί να ειπωθεί ότι οι δείκτες αυτοί και κατ επέκταση ο υπολογισμός της κατάτμησης και των κρασπέδων ως κριτηρίων μωσαϊκότητας και υγείας των τοπίων, δε λαμβάνει υπόψη του την αξία και σημασία συγκεκριμένων χωροψηφίδων ιδιαίτερης αξίας, που φιλοξενούν σπάνια είδη φυτών και ζώων, όπως είναι τα ψευδαλπικά λιβάδια του Γράμμου. Πέρα από τη γενική περιγραφή του νομού, ενδιαφέρον παρουσιάζουν και οι ακραίες τιμές που εμφανίζουν οι δείκτες αυτοί, όπως στα Δ.Δ. Δισπηλιού, Τσακόνης, Άργους Ορεστικού και Πολυκάρπης με μονοψήφιο αριθμό χωροψηφίδων, μεγάλης έκτασης και χαμηλής τιμής κρασπέδων. Η χαμηλή τιμή κατάτμησης και επομένως μωσαϊκότητας, καθώς και η χαμηλή τιμή των κρασπεδικών βιοτόπων που εκτιμά το πλούτο των περιοχών εναλλαγής μεταξύ των οικοσυστημάτων (κράσπεδα κρασπεδικοί βιοτόποι, Παπαγεωργίου 1995, Farina 2000), υποδηλώνει μια ιδιαίτερα χαμηλή τιμή υγείας του τοπίου τους. Τοπία με περιορισμένα κράσπεδα συντηρούν λιγοστές περιοχές υψηλής βιοποικιλότητας (Farina 1998, Farina 2000). Από την άλλη, οι ιδιαίτερα υψηλές τιμές κατάτμησης και κρασπεδικών βιοτόπων που εμφανίζονται στα Δ.Δ. Κοτύλης, Νεστορίου, Κυψέλης και Χρυσής συνιστούν περιοχές υψηλής μωσαϊκότητας και υγείας των τοπίων. Από τον υπολογισμού του δείκτη γεωμετρίας ακανονιστίας της απόκλισης σχήματος προέκυψε ο πίνακας 3. Ο δείκτης απόκλισης σχήματος έχει εύρος τιμών από το 1 για απόλυτα γεωμετρικά ή κανονικά σχήματα μέχρι το άπειρο (συνήθως δεν υπερβαίνει την τιμή 3) για απολύτως ακανόνιστα (McGarigal and Marks 1995). Επομένως και λαμβάνοντας υπόψη και τα αποτελέσματα του πίνακα 3 προκύπτει ότι ο μέσος δείκτης μορφής στην περιοχή έρευνας ήταν ίσος με 1,918 υποδηλώνοντας ότι η πλειονότητα των τοπίων του νομού διατηρούν αυξημένη ακανονιστία. Πίνακας 3. Αποτελέσματα της ταξινόμησης του δείκτη απόκλισης σχήματος (MSI) στα τοπία του νομού Καστοριάς. Ομάδα MSI Αριθμός τοπίων ανά ομάδα ταξινόμησης Α (χαμηλές τιμές) 1,352-1, Β (μεσαίες τιμές) 1,842-1, Γ (υψηλές τιμές) 1,970-2, Μέσος όρος 1,918 Άθροισμα (62)

11 Από τον χάρτη Δ της εικόνας 1 και εν μέρει αντίστοιχα με τους χάρτες Β και Γ της ίδιας εικόνας παρατηρείται ένα σημαντικό τμήμα των Δ.Δ. με εκτεταμένες αγροτικές περιοχές νότια και νοτιοανατολικά της πόλης της Καστοριάς να εμφανίζει χαμηλή τιμή ακανονιστίας. Όμως, στην περίπτωση του δείκτη αυτού παρατηρούνται χαμηλές τιμές σε ορισμένα Δ.Δ. που περιλαμβάνουν δασικές περιοχές και υψηλές σε ορισμένα Δ.Δ. που περιλαμβάνουν αγροτικές περιοχές (αντιθέτως με τους προηγούμενους χάρτες). Στις περιπτώσεις αυτές, τα Δ.Δ. που περιλαμβάνουν δασικές περιοχές και χαμηλές τιμές ακανονιστίας ενδεχομένως υποδεικνύουν ανθρώπινες παρεμβάσεις που σχετίζονται με τη δασική διαχείριση (αναδασώσεις), ενώ τα Δ.Δ. που περιλαμβάνουν αγροτικές περιοχές και υψηλή τιμή ακανονιστίας υποδεικνύουν παρουσία υψηλού ποσοστού γεωργικών καλλιεργειών εκτατικής μορφής. Αντίθετα, στο τοπίο της κοινότητας Γράμμου παρουσιάζεται σχετικά υψηλή τιμή ακανονιστίας, ένδειξη της υψηλής φυσικότητας και έλλειψης των ανθρώπινων παρεμβάσεων. Από τον υπολογισμό του δείκτη διασποράς και γειτνίασης προέκυψε ο πίνακας 4. Πίνακας 4. Αποτελέσματα της ομαδοποίησης του δείκτη διασποράς και γειτνίασης (IJI) στα τοπία του Νομού Καστοριάς. Ομάδα ταξινόμησης IJI (%) Αριθμός τοπίων ανά ομάδα Α (χαμηλές τιμές) Β (μεσαίες τιμές) Γ (υψηλές τιμές) Μέσος όρος 60 Άθροισμα (62) Από τον πίνακα αυτό προκύπτει ότι κάθε Δ.Δ. του νομού Καστοριάς παρουσιάζει κατά μέσο όρο 60% διασπορά των οικοτόπων του. Η πλειονότητα των τοπίων ανήκει στη μεσαία και υψηλή ομάδα του δείκτη. Από τον χάρτη Α της εικόνας 2 προκύπτει ότι οι αγροτικές περιοχές των Δ.Δ. νότια της λίμνης της Καστοριάς (πχ. Αυγής, Καλοχωρίου και Πτελέας), περιλαμβάνει τοπία με χαμηλή και μέτρια τιμή διασποράς και υγείας τοπίου. Αντίθετα, τα Δ.Δ. που περιλαμβάνουν δασικές περιοχές στα νοτιοδυτικά και βόρεια βορειοδυτικά του νομού παρουσιάζουν υψηλές τιμές. Εξαίρεση για άλλη μια φορά αποτελούν οι ψευδαλπικές εκτάσεις της κοινότητας Γράμμου εξαιτίας της μειωμένης μωσαϊκότητας. Οι χαμηλές τιμές του δείκτη υποδηλώνουν χαμηλό βαθμό συνδετικότητας και ταυτόχρονα τάση απομόνωσης και διασποράς των χωροψηφίδων οικοτόπων (McGarigal and Marks 1995), στοιχεία που συνιστούν χαμηλή υγεία των τοπίων (Χουβαρδάς 2007). Από τον υπολογισμό των δεικτών ποικιλότητας του Shannon και ομοιογένειας προέκυψε ο πίνακας 5. Από τον πίνακα αυτό προκύπτει, ότι ο μέσος όρος του δείκτη ποικιλότητας (SDI) είναι 1,65 και του δείκτη ομοιογένειας (SEI) 0,64, ενώ η πλειονότητα των τοπίων παρουσιάζουν μεσαίες τιμές ποικιλότητας.

12 Α Β Γ Εικόνα 2. Χαρτογραφική απεικόνιση των δεικτών υγείας τοπίου: διασποράς (Α), ποικιλότητας (Β) και ενοποιημένος δείκτης υγείας τοπίου (Γ) του νομού Καστοριάς.

13 Πίνακας 5. Αποτελέσματα της ανάλυσης ομαδοποίησης των δεικτών ποικιλότητας του Shannon (SDI) και ομοιογένειας (SEI) στα τοπία του νομού Καστοριάς. Ομάδα ταξινόμησης SDI SEI Αριθμός τοπίων ανά ομάδα μετά την ομαδοποίηση των δύο δεικτών Α (χαμηλές τιμές) 0,17-1,30 0,15-0,49 17 Β (μεσαίες τιμές) 1,31-2,17 0,50-0,70 33 Γ (υψηλές τιμές) 2,18-2,86 0,71-0,87 12 Μέσος όρος 1,65 0,64 Άθροισμα (62) Στο χάρτη Β της εικόνας 2 διακρίνεται η χαμηλή ποικιλότητα και υγεία των Δ.Δ. που περιλαμβάνουν εκτεταμένες αγροτικές περιοχές (πχ. Τσακόνης, Χιλιοδένδρου και Μανιακών) νότια της λίμνης της Καστοριάς σε σχέση με την υψηλή ποικιλότητα και υγεία στα τοπία των Δ.Δ. που περιλαμβάνουν δασικές εκτάσεις (πχ. Νεστορίου (Άνω Αλιάκμονα), Επταχωρίου, Χρυσής, Κυψέλης και Κοτύλης) των δυτικών περιοχών του νομού. Γενικά, όμως, τα τοπία των περιοχών με υψηλές τιμές συνιστούν περιοχές υψηλής ποικιλότητας, μωσαϊκότητας και υγείας τοπίου. Ο ενοποιημένος δείκτης υγείας των τοπίων παρουσιάζεται στο χάρτη Γ της εικόνας 2 και αποτελεί την τελική αξιολόγηση της υγείας των τοπίων του Νομού Καστοριάς. Από το χάρτη φαίνεται, ότι η πλειονότητα των Δ.Δ. που περιλαμβάνουν εκτεταμένες αγροτικές περιοχές του νομού, νότια της λίμνης της Καστοριάς παρουσιάζουν χαμηλή τιμή υγείας τοπίου. Αντίθετα η πλειονότητα των τοπίων που καλύπτονται από δάση κυρίως δυτικά και λιγότερο βόρεια του νομού παρουσιάζουν υψηλές τιμές υγείας. Αναλυτικότερα, από το σύνολο των 62 Δ.Δ. του νομού Καστοριάς τα 20 Δ.Δ. που καλύπτουν το 21% του νομού ( εκτάρια) χαρακτηρίζονται από χαμηλή τιμή υγείας τοπίου. Μεσαία τιμή υγείας βρέθηκε σε 23 Δ.Δ. που καλύπτουν το 29% του νομού ( εκτάρια), ενώ υψηλή τιμή υγείας τοπίου διαθέτουν 19 Δ.Δ. ή το 50% του νομού (85651 εκτάρια). Με αφετηρία τους παραπάνω δείκτες μπορεί να εφαρμοστεί διαχρονική παρακολούθηση της υγείας των τοπίων του νομού (πχ. ανά 5 ή 10 χρόνια), ούτως ώστε να παρακολουθούνται οι μεταβολές που επιφέρει ο άνθρωπος. Συμπεράσματα Από τα αποτελέσματα των δεικτών για τη σημερινή εποχή προέκυψε, ότι το μεγαλύτερο ποσοστό του νομού Καστοριάς διατηρεί ένα πολύ υψηλό επίπεδο υγείας τοπίου, εξαιτίας κυρίως της καλή ποιότητας των τοπίων των Δημοτικών Διαμερισμάτων που περιλαμβάνουν δασικές εκτάσεις, κυρίως στα δυτικά του νομού. Με τη χρήση των δεικτών υγείας τοπίου γίνεται δυνατή η εφαρμογή ενός συστήματος παρακολούθησης της κατάστασης του περιβάλλοντος του νομού Καστοριάς. Οι διαχρονικές μετρήσεις των δεικτών αυτών ανά 5 ή 10 χρόνια από την αρχική αποτύπωση και καταγραφή τους μπορούν να αποτελέσουν

14 εργαλεία παρακολούθησης των μεταβολών που επιφέρουν οι ανθρώπινες δραστηριότητες. Εξαίρεση στην καλή ερμηνεία του τοπίου από τους δείκτες αποτελεί η κοινότητα του Γράμμου, όπου η χαμηλή μωσαϊκότητα και ποικιλότητα του τοπίου ελαττώνει την υγεία του, παρότι περιλαμβάνει εξειδικευμένα περιβάλλοντα ιδιαίτερης αξίας όπως τα ψευδαλπικά λιβάδια. Αναγνώριση βοήθειας Η παρούσα έρευνα χρηματοδοτήθηκε κατά 80% από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (Κοινωνία της Πληροφορίας ) και κατά 20% από εθνικούς πόρους. Environmental monitoring system of Kastoria prefecture by using landscape health indicators. D. Chouvardas, D. Bousbouras, I. Ispikoudis, P. Kourakly and M. Daglaroglou Summary The implementation of an environmental monitoring system for broad areas (e.g. a prefecture) could be carried out by using proper indicators which are named landscape health indicators. The specific indicators that were used for the environmental inventory system of the Prefecture of Kastoria are part of a large group of landscape indicators called landscape metrics. These metrics can evaluate the human impact on the structure, shape, dispersal and diversity of the landscapes. The use of these indicators was done at the municipality level with Geographic Information Systems and supported by forest maps and satellite images. The results showed that the Kastoria landscape sustain a landscape of high health due to the high environmental values of the forest areas. The estimation of these indices every 5 or 10 year could be used as a tool for monitoring human pressure on the environment. Key words: landscape metrics, Geographic Informational Systems. Βιβλιογραφία Batistella, M., Landscape change and land-use/land-cover dynamics in Rondonia, Brazilian Amazon. PhD thesis in the School of Public and Environmental Affairs, Indiana University, USA.

15 Borden, D., 1999 Cartography: Thematic Map Design, Fifth Edition. Boston, MA: WCB- McGraw Hill. Corry, R.C. and J.I. Nassauer, Limitations of using landscape pattern indices to evaluate the ecological consequences of alternative plans and designs. Landscape and Urban Planning 72: Elkie, P., R. Rempel, and A. Carr, Patch Analyst User s Manual. A Tool for Quantifying Landscape Structure. NWST Technical Manual TM-002, Ontario, Canada. ESRI, ArcGIS v9.2. Desktop Help. Manual. Environmental Systems Research Institute, Inc. USA. Farina, A., Principles and Methods in Landscape Ecology. Chapman & Hall Ltd. Printed in Great Britain at the University Press, Cambridge. Farina A Landscape Ecology in Action. Kluwel Academic Publishers. The Netherlands. Ferguson, B.K., The Concept of Landscape Health. Journal of Environmental Management 40: Finlayson, C.M., Framework for designing a monitoring program. P In: Vives P.T. (ed.) Monitorning Mediterranean wetlands: a methodological guide. MedWet publication. Wetlands International, Slimbridge, UK and ICN, Lisbon Hellawell, J.M., Development of a rational for monitoring. p: In: Goldsmith F.B. (ed.). Monitoring for conservation and ecology Chapman and Hall, London. Καρτέρης, Μ., Δασική Αεροφωτογραφία. Β Έκδοση. UNIVERSITY STUDIO PRESS. Θεσσαλονίκη. Li H., and J. Wu, Use and misuse of landscape indices. Landscape Ecology 19: Ludwig, J.A., G.N. Bastin, V.H. Chewings, R.W. Eager, and A.C. Liedloff, Leakiness: A new index for monitoring the health of arid and semiarid landscapes using remotely sensed vegetation cover and elevation data. Ecological Indicators 7: McGarigal, K. and B. Marks, FRAGSTATS: spatial pattern analysis program for quantifying landscape structure. Gen Tech. Rep. PNW-GTR-351. Portland, OR: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station. 122p. O'Neill R.V., J.R. Krummel, R.H. Gardner, G. Sugihara, B. Jackson, D.L. DeAngelis, B.T. Milne, M.G. Turner, B. Zygmunt, S.W. Christensen, V.H. Dale and R.L. Graham, Indices of landscape pattern. Landscape Ecology 1 (3):

16 Patil, G,P, R.P. Brooks, W.L. Myers, D.J. Rapport, and C. Taillie, Ecosystem health and its measurement at landscape scale: towards the next generation of quantitative assessments. Technical Report Number The Pennsylvania State University, University Park, PA Παπαγεωργίου, Ν., Οικολογία και διαχείριση άγριας πανίδας. University Studio Press. Θεσσαλονίκη. Rapport, D.J., C. Gaudet, J.R. Karr, J.S. Baron, C. Bohlen, W. Jackson, B. Jones, R.J. Naiman, B. Norton, and M.M. Pollock., Evaluating landscape health: integrating societal goals and biophysical process. Journal of Environmental Management 53: Rutledge, D., Landscape indices as measures of the effects of fragmentation: can pattern reflect process. Doc Science Internal Series 98. Department of conservation. Wellington, New Zealand. Shannon, C. and Weaver, W The mathematical theory of communication. Univ. Illinois Press, Urbana. Σιδηροπούλου, Α. και Ι. Ισπικούδης, Ανάλυση και αξιολόγηση της υγείας του τοπίου στο B.Δ. τμήμα της λεκάνης της Μυγδονίας. Λιβάδια των πεδινών και ημιορεινών περιοχών: μοχλός ανάπτυξης της υπαίθρου (Πλατής και άλλοι, εκδότες). Πρακτικά του 4 ου Πανελλήνιου Λιβαδοπονικού Συνεδρίου. Βόλος, Νοεμβρίου Ελληνική Λιβαδοπονική Εταιρεία. Δημ Νο. 12. Σελ Χουβαρδάς, Δ., Εκτίμηση της διαχρονικής επίδρασης των κτηνοτροφικών συστημάτων και των χρήσεων γης, στα τοπία με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS). Διδακτορική διατριβή της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ.