Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie

Prezentacja na temat: "Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie"— Zapis prezentacji:

1 Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
Wydział Biologii i Nauk o Ziemi Instytut Nauk o Ziemi Zakład Ochrony Środowiska Marcin Kozieł Uwarunkowania zmian struktury i funkcjonowania krajobrazu w dolinie Wieprza w Nadwieprzańskim Parku Krajobrazowym Promotor: dr hab. Józef Superson, prof. UMCS Recenzenci: dr hab. Mariusz Kistowski, prof. UG (Uniwersytet Gdański) dr hab. Maciej Pietrzak, prof. AWF (Akademia Wychowania Fizycznego w Poznaniu) Lublin, 19 listopada 2008

2 Wprowadzenie Termin „krajobraz” w naukach geograficznych rozumiany jest jako „część epigeosfery (zewnętrznej strefy Ziemi), stanowiąca złożony przestrzennie geokompleks o swoistej strukturze i wewnętrznych powiązaniach” (Kondracki, Richling 1983) Struktura krajobrazu jest to „zespół składników, tworzących krajobraz i wzajemne między nimi relacje” (Kondracki, Richling 1983) Funkcjonowanie krajobrazu (geokompleksów) to zespół wszystkich procesów powodujących wymianę oraz transformację materii, energii i informacji pomiędzy elementami i komponentami środowiska przyrodniczego, które prowadzą do zmiany stanu układów przyrodniczych (Richling, Solon 1998)

3 Obszar badań Nadwieprzański Park Krajobrazowy (NPK) położony jest w centralnej części województwa lubelskiego; chroni najcenniejszy pod względem przyrodniczym i kulturowym fragment środkowej części doliny Wieprza. Północno-zachodnia część Parku znajduje się w granicach Płaskowyżu Świdnickiego, południowa – w obrębie Obniżenia Dorohuckiego. NPK, mimo że wraz z otuliną ma charakter typowo dolinny, odznacza się wyraźnym zróżnicowaniem krajobrazowym. 1 — granica parku, 2 — granica osłony parku, 3 — projektowane rezerwaty, 4 — wody, 5 — łąki, pastwiska, 6 — lasy, 7 — pomniki przyrody, 8 – punkty widokowe, 9 – ostoje ptaków, 10 – stanowiska rzadkich gatunków roślin, 11 — zabytek architektury, 12 – zabytkowy kościół

4 Cele pracy Określenie uwarunkowań zmian struktury krajobrazu doliny Wieprza w czasie ostatnich lat. Ocena związków i mocy powiązań użytkowania terenu z trzema abiotycznymi komponentami środowiska przyrodniczego. Określenie zmian (z jednoczesnym wyjaśnieniem ich przyczyn), jakie zaszły w funkcjonowaniu krajobrazu doliny Wieprza. Sprawdzenie w praktyce nowoczesnych metod ilościowej i jakościowej oceny struktury (kompozycji i konfiguracji) krajobrazu.

5 Analiza struktury krajobrazu – Metoda badań

6 Materiały źródłowe Materiały kartograficzne Materiały teledetekcyjne
Mapy topograficzne w skali 1:10000 w układzie 1965 (koniec lat 70-tych) oraz układzie 1992 (początek XXI w.) Mapy topograficzne w skali 1: (m.in.: WIG, WZKart) Mapy glebowo-rolnicze w skali 1:25000 Mapy geologiczne w skali 1:50000 Materiały teledetekcyjne Ortofotomapy Dane statystyczne: Bank Danych Regionalnych ( Raporty o stanie środowiska województwa lubelskiego Wyniki pomiaru zanieczyszczeń wód Wieprza i jego dopływów z lat – WIOŚ Lublin Dokumenty archiwalne, opracowania archeologiczne i historyczne

7 Podział doliny Wieprza w granicach NPK
Spiczyn Kijany Nowogród Łęczna Ciechanki Krzesimowskie Łańcuchów Milejów Jaszczów Siostrzytów Pełczyn źródło: Landsat 7 Pseudo geocover 2000 – NASA World Wind

8 Wybór pól testowych W odcinku północnym wyznaczono cztery pola testowe, w równoleżnikowym – dwa, w południowym – cztery. Powierzchnia każdego z pól testowych w odcinku północnym wynosi 500 ha, w dwóch pozostałych odcinkach – 750 ha. Łączna powierzchnia objęta badaniami to 6500 ha. 1 – Pola testowe: A – Spiczyn, B – Nowogród, C – Karolin, D – Kolonia Trębaczów, E – Zakrzów, F – Ciechanki, G – Łańcuchów, H – Klarów, I – Kolonia Jaszczów, J – Siostrzytów 2 – dolina Wieprza, 3 – obszar NPK, 4 – granice między odcinkami doliny Wieprza Podział obszaru badań na pola testowe

9 Mapa krajobrazowa (geokompleksów)

10 Mapa krajobrazowa (geokompleksów)

11 Analiza ilościowo-jakościowa struktury krajobrazu
Do analiz struktury krajobrazu zastosowano następujące miary i wskaźniki: miary powierzchni płatów – powierzchnia (AREA); miary gęstości i rozmiaru płatów – liczba płatów (NUMP), średnia wielkość płata (MPS); miary krawędzi – łączna długość granic (TE), gęstość granic (ED), średnia długość granic (MPE); miary kształtu – średni wskaźnik kształtu (MSI), średni rozmiar fraktalny płata (MPFD); wskaźniki różnorodności i rozkładu – miara średniej odległości do najbliższego sąsiada (MNN), miara zróżnicowania granic (IJI), wskaźnik różnorodności płatów Shannon’a (SDI), wskaźnik rozkładu przestrzennego i liczby płatów (SEI).

12 Wyniki

13 Typy krajobrazu doliny Wieprza (NPK)
Spiczyn Kijany Nowogród Łęczna Ciechanki Krzesimowskie Łańcuchów Milejów Jaszczów Siostrzytów Pełczyn źródło: Landsat 7 Pseudo geocover 2000 – NASA World Wind

14 Wyniki Fragmentacja Pole testowe „Nowogród”
Przełomowy odcinek Wieprza – Góra Spichlerzowa w Nowogrodzie

15 Wyniki Brak zmian Pole testowe „Ciechanki”
Równoleżnikowy odcinek Wieprza – Wola Łańcuchowska

16 Wyniki Scalanie Pole testowe „Kolonia Jaszczów”
Południowy odcinek Wieprza – Siostrzytów

17 Wyniki

18 Zmiany w funkcjonowaniu koryta Wieprza
W południowej części doliny Wieprza w granicach NPK obserwuje się dużą dynamikę zmian morfologii koryta. Największe zmiany położenia linii brzegowej miały miejsce w pobliżu miejscowości Ciechanki Krzesimowskie. W latach nadbudowywanie brzegów miało przewagę nad niszczeniem. Efektem silnej migracji bocznej koryta jest wzrost szerokości pasa meandrowego, który w południowym fragmencie doliny Wieprza wynosił w 1977 roku od 120 do 350 m, zaś w 2001 roku od 130 do 370 m. Zmiany biegu koryta Wieprza w latach

19 Zmiany jakości wód Wieprza
Wyniki analiz z dziewięciu punktów pomiarowych, pozwoliły prześledzić zmiany chemizmu wód Wieprza na odcinku od Trawnik po Serniki, a także wód w odcinkach ujściowych jego dopływów. Wybrano cztery parametry, które pozwalają na przedstawienie warunków tlenowych oraz biogenicznych wód śródlądowych. Parametry chemizmu wód rzecznych Wieprza oraz jego dopływów określono dla lat Wyniki analiz zestawiono z danymi pochodzącymi z lat Lokalizacja punktów poboru wód na Wieprzu i jego dopływach 1 – punkt pomiarowo-kontrolny wód Wieprza; 2 – punkt pomiarowo-kontrolny wód dopływów Wieprza

20 Zakres zmienności średniego rocznego: a) stężenia tlenu rozpuszczonego, b) obciążenia substancją organiczną, c) stężenia azotu amonowego, d) stężenia fosforanów wód Wieprza w latach

21 Zakres zmienności średniego rocznego: a) stężenia tlenu rozpuszczonego, b) obciążenia substancją organiczną, c) stężenia azotu amonowego, d) stężenia fosforanów wód trzech dopływów Wieprza w latach

22 Akumulacja metali ciężkich w aluwiach doliny Wieprza
Lokalizacja poboru prób osadów aluwialnych 1 – punkt poboru próby

23 Akumulacja metali ciężkich w aluwiach doliny Wieprza

24 Akumulacja metali ciężkich w aluwiach doliny Wieprza
Pionowe zróżnicowanie Cd, Cu, Pb i Zn w dziesięciu profilach pobranych w dolinie Wieprza

25 Wnioski Struktura przestrzenna krajobrazów w dolinie Wieprza charakteryzuje się złożonością, która jest efektem nakładania się wpływu czynników biotycznych, abiotycznych i antropogenicznych. Najbardziej zmiennym elementem składowym struktury krajobrazu jest użytkowanie terenu, które w sposób istotny determinuje kształt, wielkość oraz częstość występowania wydzielonych geokompleksów. Liczba typów geokompleksów wydzielonych w obrębie doliny jest znacznie większa niż na obszarze do niej przyległym. Liczba oraz typ poszczególnych geokompleksów zależy od warunków środowiskowych danego obszaru (może być traktowana jako wyraz zróżnicowania środowiska). W latach , w odcinku północnym doliny Wieprza doszło do fragmentacji krajobrazu, zaś w południowym – do scalenia. W odcinku równoleżnikowym, w tym samym czasie, nie odnotowano istotnych zmian mozaiki krajobrazowej. W latach liczba powiązań silnych, średnich i słabych pomiędzy użytkowaniem terenu, a trzema abiotycznymi komponentami: rzeźbą terenu, utworami powierzchniowymi i pokrywą glebową zasadniczo nie uległa zmianie. We wszystkich polach testowych dominują powiązania słabe; najmniej stwierdzono powiązań przeciętnych (średnich). Porównanie wartości wskaźników powiązań między parami komponentów tworzących strukturę krajobrazu, uzyskanych dla 1977 i dla 2005 roku, pozwala na wskazanie osłabionych układów powodujących zmniejszenie jej stabilności.

26 Wnioski Wahania stanu wód w rzece wyznaczają rytm funkcjonowania doliny i mają bezpośredni wpływ na rozwój jej krajobrazu, zwłaszcza w strefie meandrowania rzeki. Pobór wód Wieprza przez kanał Wieprz-Krzna przyczynia się do spadku przepływu oraz zmniejszenia ilości wody w korycie rzeki, a zatem wpływa na tempo zmian przebiegu koryta rzeki. Przeprowadzone badania zmian biegu koryta Wieprza w granicach NPK, wykazały, że procesy korytowe mają największą siłę w południowym odcinku badanej doliny, o czym świadczy stwierdzona wielkość przesunięć poziomych brzegów koryta Wieprza oraz duża liczba „aktywnych” i „martwych” starorzeczy. W latach stwierdzono znaczną poprawę jakości parametrów fizykochemicznych wód Wieprza i jego dopływów, w stosunku do okresu Jednocześnie wykazano, że dopływy mają istotny wpływ na stosunki chemiczne i stan jakości wód Wieprza. Podwyższona koncentracja metali ciężkich w warstwach przypowierzchniowych wskazują na aktywność człowieka, choć wiadomo, że obszar NPK w przeszłości, jak i obecnie, nie podlegał intensywnej antropopresji. Na tym etapie badań (brak datowań, wartość pH i substancji organicznej określono tylko dla warstwy powierzchniowej) trudno jest jednoznacznie wskazać główne źródło zanieczyszczeń, a mobilności pierwiastków w profilach pionowych nie można tłumaczyć jedynie na podstawie wyników frakcji aluwiów.

27 Wnioski Dziękuję za uwagę
Wykorzystanie technik GIS otwiera nowa możliwości w badaniach krajobrazowych. Zastosowane w pracy oprogramowanie (Arc View) pozwoliło na stworzenie bazy danych o środowisku dla badanych pól testowych. Zbudowanie takich baz danych metodami tradycyjnymi jest wręcz niemożliwe ze względu na ogromną praco- i czasochłonność. Różnorodne metryki krajobrazowe wyrażają istniejące relacje oraz pozwalają na wykrywanie zaistniałych zmian w krajobrazie. Ogromna liczba dostępnych metryk sprawia, że wiele z nich jest niepotrzebnie dublowana w opracowaniach (charakteryzują to samo zjawisko). Patch Analyst, podobnie jak inne programy np. FRAGSTATS stanowi cenny zestaw narzędzi przydatnych nie tylko do badań krajobrazowych, ale również może być z powodzeniem stosowane w praktyce, w postaci aplikacji z zakresu zarządzania, planowania i ochrony środowiska. Wyniki otrzymane dla poszczególnych miar i wskaźników krajobrazowych obliczonych dla dwóch formatów danych: wektorowych i rastrowych mogą się między sobą różnić. Największe rozbieżności dotyczą miar długości granic, gdyż dane rastrowe nie pozwalają na obliczenie długości granic wewnętrznych w obrębie płata. Bardziej wiarygodne (dokładniejsze) wyniki zapewnia model wektorowy niż model rastrowy. Rezultaty uzyskiwane na danych rastrowych zależą w znacznym stopniu od wielkości pola podstawowego (pixela), do którego przypisane są atrybuty. Dziękuję za uwagę