ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος ΜΑΘΗΜΑ: Γενική Οικολογία 2 η Άσκηση Μέτρηση της βιοποικιλότητας με τη χρήση δεικτών Εισηγητής: Δρ Γιώργος Καρρής (Καθηγητής Εφαρμογών)
Μείωση της βιοποικιλότητας (σε παγκόσμιο επίπεδο) Ιδιαίτερα ανησυχητική κατάσταση όπως φαίνεται και από τα δεδομένα: Από τα τέλη της δεκαετίας του 70 έχει καταστραφεί περιοχή του τροπικού δάσους με έκταση μεγαλύτερη της Ε.Ε. κυρίως λόγω των υλοτομιών, της ανάπτυξης μονοκαλλιεργειών όπως φοινικέλαιου και σόγιας και της εκτροφής ζώων. Πολλοί τύποι οικοσυστημάτων όπως υγρότοποι, ξηρότοποι, νησιωτικά οικοσυστήματα, εύκρατα δάση και κοραλλιογενείς ύφαλοι υφίστανται σημαντικές απώλειες και συρρικνώσεις. Οι ρυθμοί εξαφάνισης των ειδών είναι 100 φορές υψηλότεροι από τους προκύπτοντες από τα διαθέσιμα δεδομένα για τα απολιθώματα και προβλέπεται ότι θα επιταχυνθούν περαιτέρω (κίνδυνος για εκδήλωση φαινομένου «μαζικής εξαφάνισης ειδών»).
Μείωση της βιοποικιλότητας (στην Ευρώπη) Γενική μείωση του αριθμού των ειδών πανίδας: π.χ. στην Ευρώπη το 32% των αυτόχθονων θηλαστικών, το 43% των πτηνών, το 45% των πεταλούδων, το 30% των αμφιβίων, το 35% των ερπετών και το 52% των ψαριών του γλυκού νερού κινδυνεύουν να εκλείψουν 800 φυτικά είδη στην Ευρώπη κινδυνεύουν να εξαλειφθούν παγκοσμίως Ραγδαία συρρίκνωση των αλιευτικών αποθεμάτων Ευρύτατα διαδεδομένη απώλεια της γονιμότητας του εδάφους Έντονες μειώσεις των επικονιαστικών ειδών Σημαντική μείωση των ειδών άγριας ορνιθοπανίδας που ζουν στα αγροτικά οικοσυστήματα Μειωμένη ικανότητα κατακράτησης των πλημμυρικών υδάτων από τους ποταμούς Σημείωση: Η ανθρώπινη επινοητικότητα και η τεχνολογία περιβάλλοντος μπορεί να υποκαταστήσει μόνο μέχρι ένα ορισμένο σημείο της προσφερόμενες υπηρεσίες της βιοποικιλότητας, και στις περιπτώσεις που αυτό είναι δυνατόν, συχνά το κόστος υπερβαίνει τις δαπάνες που απαιτούνται για τη διαφύλαξη της ήδη υφιστάμενης βιοποικιλότητας
Προσαρμογές φρυγανικών ειδών για προσέλκυση επικονιαστών
Έντομα επικονιαστές
Ερώτηση Ποιες κατά τη γνώμη σας είναι οι σημαντικότερες απειλές από τη σύγχρονη τάση για επικράτηση μονοκαλλιεργειών στα αγροτικά οικοσυστήματα σε όλη τη γη?
Πτωτικές τάσεις της ποικιλότητας ειδών ορνιθοπανίδας στα αγροτικά οικοσυστήματα Μεγάλη μείωση ποικιλότητας Μείωση ποικιλότητας Μικρή μείωση ποικιλότητας
Μωσαϊκό ενδιαιτημάτων
Species richness Συσχέτιση της μείωσης της ποικιλότητας σε επίπεδο ειδών ορνιθοπανίδας με την ομογενοποίηση των καλλιεργειών 60 50 40 30 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Arable
Population index (1980 =100) Η πρόσφατη ιστορία της Ε.Ε. (1980-2002) 105 100 95 90 Farmland birds (23 species) 85 80 75 70 65 60 1980 1985 1990 1995 2000 Year RSPB/EBCC/BirdLife
Βασικά αγροπεριβαλλοντικά μέτρα Διατήρηση φυτοφραχτών
Οδηγία για τους τύπους οικοτόπων Η Ευρωπαϊκή περιβαλλοντική πολιτική εστιάζεται στην προστασία των ενδιαιτημάτων Natura 2000 Τυποποίηση των ενδιαιτημάτων ενιαία για όλη την Ευρώπη Καθορισμός δικτύου προστατευόμενων περιοχών
ΔΙΚΤΥΟ NΑTURA 2000 Κοινοτική Οδηγία 79/409/ΕΟΚ Κοινοτική Οδηγία 92/43/ΕΟΚ Ζώνες Ειδικής Προστασίας (ΖΕΠ) Special Protection Areas (SPAs) Προτεινόμενοι Τόποι Κοινοτικής Σημασίας (proposed Sites of Community Importance-pSCIs) Κατάλογος περιοχών από κάθε κράτος μέλος της Ε.Ε. (List of Sites of Community Importance-SCIs) Ειδικές Ζώνες Διατήρησης (EZΔ) Special Areas of Conservation- (SACs)
Μέτρηση Βιοποικιλότητας Ορισμός Βιοποικιλότητας: Βιοποικιλότητα είναι το σύνολο της ποικιλίας που εµφανίζουν οι ζωντανοί οργανισµοί σε όλα τα επίπεδα οργάνωσής τους. Μπορεί δηλαδή κανείς να αναφέρεται σε διαφορετικά επίπεδα, όπως για τη βιοποικιλότητα στο επίπεδο των βιοµορίων, των γονιδίων, των ατόµων, των πληθυσµών, των ειδών, των µεγαλύτερων ταξινοµικών οµάδων (γενών, οικογενειών κλπ), των βιοκοινοτήτων, των ενδιαιτηµάτων κλπ. Παρατηρήσεις: a. Στη σηµερινή χρήση του ο όρος βιοποικιλότητα, έχει αποκτήσει ευρύτερη σηµασία, αφού θέλει να αποτελέσει ποσοτικό µέτρο για το σύνολο των διαφορετικών µορφών εµφάνισης του φαινοµένου της ζωής. b. Είναι αδύνατο (βάσει ορισμού) να µετρήσουµε τη συνολική βιοποικιλότητα µιας περιοχής, αφού θα πρέπει να µετρήσουµε χιλιάδες διαφορετικές παραµέτρους, αλλά και γιατί δεν είναι γνωστό το µεγαλύτερο ποσοστό των ζωντανών οργανισµών που υπάρχουν σε οποιοδήποτε µέρος της γης, πόσο µάλλον να µετρηθεί η ποικιλότητά τους. c. Συνήθως για τη μέτρηση της βιοποικιλότητας, χρησιµοποιούµε κάποια προσέγγιση, όπως είναι ο αριθµός των ειδών ή η γενετική ποικιλότητα.
Η αφθονία των ειδών ως κοινή μονάδα μέτρησης Πρακτική εφαρμογή. Η αφθονία των ειδών μπορεί να μετρηθεί σε μια συγκεκριμένη ταξινομική ομάδα και σε ένα συγκεκριμένο χώρο και χρόνο Υπάρχουσες πληροφορίες. Μια σημαντική βάση δεδομένων με πρότυπα της αφθονίας ειδών έχει ήδη δημιουργηθεί και στηρίζεται σε συλλογές μουσείων φυσικής ιστορίας αλλά κι στη διεθνή βιβλιογραφία Υποκατάσταση. Η μέτρηση της αφθονίας των ειδών συχνά υποκαθιστά άλλες μεθόδους εκτίμησης της βιοποικιλότητας (π.χ. γενετική βιοποικιλότητα, ταξινομική βιοποικιλότητα και οικολογική ποικιλότητα Ευρεία εφαρμογή. Η έννοια του είδους χρησιμοποιείται στο πλαίσιο πρακτικής διαχείρισης, θέσπισης νόμων, πολιτικού διαλόγου κλπ. Για πολλούς ανθρώπους οι μεγάλες τιμές βιοποικιλότητας αντανακλούν και μεγάλη αφθονία ειδών
Δείκτης ποικιλότητας Simpson Ο υπολογισμός της α ποικιλότητας των οικολογικών δομών, δηλαδή της ποικιλότητας που παρουσιάζεται μέσα στο ίδιο το ενδιαίτημα, μπορεί να γίνει με την χρήση του δείκτη Simpson. H τιμή του δείκτη Simpson εξαρτάται όχι μόνο από τον αριθμό των παρατηρούμενων ειδών αλλά και από τον βαθμό κυριαρχίας τους. Ο δείκτης Simpson δίνεται από τον παρακάτω τύπο: D 1 s Σ n ( n 1) i i 1 N( N 1) i όπου Ν : ο συνολικός αριθμός ατόμων στον πληθυσμό και n i : ο αριθμός των ατόμων που ανήκουν στο i είδος.
Ποιοτικός δείκτης ομοιότητας Sorenson Η β ποικιλότητας ορίζεται ως η ποικιλότητα μεταξύ οικολογικών δομώνενδιαιτημάτων, μπορεί να υπολογιστεί με την χρήση συντελεστών ομοιότητας. Μια μεγάλη ποικιλία από ποιοτικούς και ποσοτικούς δείκτες ομοιότητας υπάρχει (Clifford and Stephenson 1975). Ο δείκτης Sorenson αποτελεί έναν ποιοτικό δείκτης ομοιότητας ο οποίος στηρίζεται στην παρουσία/απουσία ειδών και εκφράζεται από τον τύπο: Ποιοτικός δείκτης ομοιότητας Sorenson: 2 j/( a b) όπου j : o αριθμός των κοινών ειδών στο ζεύγος των δειγματοληπτικών σταθμών που μελετάται και α, b: o αριθμός των ειδών σε κάθε δειγματοληπτικό σταθμό του ζεύγους αντίστοιχα.
Ποσοτικός δείκτης ομοιότητας Morisita-Horn Ο ποσοτικός δείκτης ομοιότητας που επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί ήταν αυτός των Morisita-Horn που αποτελεί σύμφωνα και με τις διάφορες μελέτες (Wolda 1981, Smith 1986) τον πιο αξιόπιστο ποσοτικό δείκτη. Ο ποσοτικός αυτός δείκτης επηρεάζεται έντονα από την αφθονία των ειδών και το μέγεθος του δείγματος, ενώ ο μαθηματικός του τύπος δίνεται από την εξίσωση: Ποσοτικός δείκτης Morisita - Horn: C 2 Σ( an * bn )/( da db) an* bn mh i i όπου αν, bn : ο συνολικός αριθμός ατόμων στις περιοχές Α και Β αντίστοιχα, και αni, bni : ο αριθμός των ατόμων που ανήκουν στο i είδος στις περιοχές Α και Β αντίστοιχα, ενώ τα dα και db ορίζονται ως: da Σan an 2 i και 2 db Σbn bn 2 i 2
Εργασία Εκτίμηση της βιοποικιλότητας των ποωδών φυτών σε 8 περιοχές αστικού πρασίνου εντός της πόλης της Θεσσαλονίκης, με χρήση των δεικτών βιοποικιλότητας Simpson και Shannon
Αριθμός ειδών Σχέση αριθμού ποωδών φυτικών ειδών και δειγματοληπτικών σταθμών στην περιοχή της Θεσσαλονίκης 20 19 18 16 16 14 12 12 10 8 10 9 8 6 6 6 4 2 0 Αεροδρόμιο Χ. Δέντρα Τελλόγλειο Κωνστ/τικα Πυλαία Βαρδάρης Γ. Κουλέ Σ. Σταθμός Περιοχές δειγματοληψίας
Δενδρόγραμμα περιοχών με ποώδη φυτά για μεταβλητές (Tree clustering-μεθόδου της ομαδοποιούς ανάλυσης) Η ομαδοποιός ανάλυση περικλείει έναν αριθμό διαφορετικών ταξινομικών αλγόριθμων. Η χρήση ενός τέτοιου τύπου ανάλυσης γίνεται ένα απαραίτητο εργαλείο στην ανάγκη για οργάνωση των παρατηρούμενων δεδομένων σε δομές με σημασία στη συστηματική ή γενικά στην ταξινομική έρευνα. 8000 7000 6000 Απόσταση σύνδεσης 5000 4000 3000 2000 1000 0 Σι δ.σταθμός Τελλόγλειο Πυλαί α Βαρδάρης Γεντί Κουλέ Κωνστ/τι κα Χί λι α Δέντρα Αεροδρόμι ο