Δείκτες για την αξιολόγηση των πιέσεων και αξιών σε Βιοτόπους και Προστατευόμενες Περιοχές.

Από RemoteSensing Wiki

Δείκτες για την αξιολόγηση των πιέσεων και αξιών σε Βιοτόπους και Προστατευόμενες Περιοχές. Μία ολοκληρωμένη Αλλαγή στην Προσέγγιση των Βιοτόπων και της Χρήσης Γης σε Εθνικό Πάρκο στα βουνά της Τανζανίας.

Περίληψη

Εκτιμώντας την κατάσταση και παρακολουθώντας την τάση για την κάλυψη γης σε προστατευόμενες περιοχές είναι από τα πιο σημαντικά στοιχεία που πρέπει να λάβουν υπόψη αυτοί που παίρνουν τις αποφάσεις. Επιπλέον, για την υποστήριξη του Στρατηγικού Πλάνου της Σύμβασης για την Βιοποικιλότητα (CBD – Convention on Biological Diversity), συμπεριλαμβανομένων των στόχων Aichi για την βιοποικιλότητα, διαπιστώνεται ότι αυτές οι προσπάθειες είναι απαραίτητες για να δημιουργηθεί το πλαίσιο που θα επιτύχει τους συμφωνημένους εθνικούς, τοπικούς ή διεθνείς στόχους. Η ενσωμάτωση της χρήσης των δεδομένων χρήσης γης (LULCC – land use/ cover change) με πληροφορίες οικοτόπων και πληθυσμιακής πυκνότητας, είναι το μέσο για να εκτιμηθούν τα αποτελέσματα της υποβάθμισης και διατάραξης από ανθρωπογενή δραστηριότητα, όπως γεωργία και επέκταση αστικών περιοχών. Αυτή η μελέτη εκτιμά το LULCC για 20 χρόνια (1990-2000-2010) χρησιμοποιώντας τα δωρεάν στοιχεία εικόνων του Landsat και μίας μεθόδου και εργαλείων από το Εθνικό Πάρκο Βουνών της Udzungwa (UMNP – Udzungwa Mountains National Park) και μία ζώνης 20 Km στην Τανζανία. Στοιχεία για τους οικοτόπους συγκεντρώθηκαν από το Digital Observatory for Protected Areas (DOPA – Digital Observatory for Protected Areas) της Ε.Ε. και επιπλέον από υπηρεσίες διαδικτύου που χρησιμοποιήθηκαν για να επιτελέσουν την οικολογική διαστρωμάτωση της περιοχής μελέτης και να αναπτύξουν χάρτες ομοιότητας με τα οικόσιτα είδη έξω από τις προστατευόμενες περιοχές. Τελικά, ενσωματώθηκαν τα οι χάρτες ομοιότητας με τα δεδομένα του LULCC, έτσι ώστε να εκτιμηθούν πιθανές πιέσεις από διαφορετικά είδη μέσα στο εθνικό πάρκο και οι διάδρομοι που συνδέουν το UMNP και άλλες προστατευόμενες περιοχές, όσο αφορά την κίνηση και την μετανάστευση της άγριας πανίδας.

Εισαγωγή

Οι Προστατευόμενες Περιοχές (PAs – Proteted Areas) είναι απαραίτητες για την διατήρηση της βιοποικιλότητας και είναι η βασική ελπίδα για την των φιλόδοξων παγκόσμιων στόχων διατήρησης, όπως η πρόληψη της εξαφάνισης των ειδών. Οι προστατευόμενες περιοχές χαρακτηρίζονται ανάλογα με τα είδη που φιλοξενούν, το είδος του οικοσυστήματος και πόσο κρίσιμες είναι οι απειλές που θέτουν στους οργανισμούς και εάν είναι ζωτικής σημασίας. Η Λαϊκή Δημοκρατία της Τανζανίας (στο άρθρο καταγράφεται Τανζανία), χαρακτηρίζεται ως μία από τις πέντε βιολογικά πλούσιες χώρες της Αφρικής. Η Τανζανία έχει μία από τις πλουσιότερες επιφάνειες που διατίθενται για την διατήρηση της βιοποικιλότητας (28%), σε σχέση με όλες τις Χώρες Παγκοσμίως. Η αστικοποίηση, η ανάπτυξη των υποδομών και οι γεωργικές πρακτικές είναι οι κύριες ανθρωπογενείς δραστηριότητες στο έδαφος και εκπροσωπούν τις κύριες πιέσεις στις Προστατευόμενες Περιοχές και τους συνδετικούς διαδρόμους τους. Η Αύξηση του πληθυσμού στην Τανζανία ήταν πολύ μεγάλη τις τελευταίες δεκαετίες. Από 12 εκατομμύρια το 1967, σε 38 εκατομμύρια το 2005 κα 49 εκατομμύρια το 2013. H κυβέρνηση της Τανζανίας έχει δημιουργήσει ένα «Greenprint» για να επιταχύνει την ανάπτυξη της διατηρήσιμης (sustainable) γεωργίας. Αυτή η πρωτοβουλία ενσωματώνει τις ανάγκες των μικροκαλλιεργητών να προωθήσουν σύγχρονες τεχνικές και συστήματα διαχείρισης, με σκοπό να υπάρχει «Γεωργία Πράσινης Ανάπτυξης» σε μία γεωργία που εντατικοποιείται διατηρήσιμα. Παράλληλα, διατηρούνται οι φυσικοί πόροι και μειώνονται οι πιέσεις σε δάση, νερό και βιοποικιλότητα. Στην παρούσα μελέτη καταγράφεται ότι είναι πολύ σημαντική η χρήση γεωχωρικών δεδομένων και ιδίως οι εικόνες τηλεπισκόπησης, έχει βρεθεί ότι έχουν δώσει λύσεις στην παρακολούθηση των σημείων. Σημαντική είναι και τα δορυφορικά δεδομένα, τα οποία παρέχουν πληροφορίες για διαφορετικές χωρικές, φασματικές και χρονικές κλίμακες, σε μεγάλες περιοχές, με τρόπο επαναλαμβανόμενο και αντικειμενικό. Συγκεκριμένα, LULCC όπως εφαρμόστηκε στην τηλεπισκόπηση, είναι ένα από τους πιο εμφανείς και ανιχνεύσιμους δείκτες για τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του εδάφους. Η παρακολούθηση της LULCC στον χρόνο, παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για θέματα που έχουν να κάνουν με την διαχείριση της γης, προβλέποντας απειλές για την βιοποικιλότητα και στις Προστατευόμενες Περιοχές από την μετατόπιση των ανθρώπων και τις αλλαγές στις γεωργικές πρακτικές. Ένα άλλο όφελος από την τηλεπισκόπηση είναι η ικανότητα να γίνει ποσοτικοποίηση πιθανής διάλυσης και απουσίας των εναπομεινάντων ενδιαιτημάτων και ο υπολογισμός οικονομικών μετρήσεων, όπως η αποθήκευση του άνθρακα. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι η ανάλυση των πιθανών επιπτώσεων στην ανάπτυξη projects όπως στην πρωτοβούλια SAGCOT στα βουνά του εθνικού πάρκου της Udzungwa (UMNP) και οι περιφερειακές ζώνες (20km), με συγκεκριμένη προσοχή στους διαδρόμους της άγριας ζωής, οι οποίοι συνδέουν τις PA με άλλες προστατευόμενες περιοχές.

Μεθοδολογία

Περιοχή Μελέτης Γίνεται περιγραφή της περιοχής και παρουσιάζεται ο σχετικός χάρτης του σχήματος 1. Ενδιαφέρον έχει το δεδομένο ότι η κοιλάδα Κιλομπέρο, πλέον καλλιεργείται στο 50%, με το 77% των αγροτών να είναι μεγάλης κλίμακας και μόνο το 23% μικροκαλλιεργητές. Το UMNP έχει χαρακτηριστεί εθνικό πάρκο από το 1992 και βρίσκεται σε υψόμετρο από 250m έως 2000m πάνω από την θάλασσα. Το κλίμα του ποικίλει. Η βροχόπτωση ανέρχεται σε 2000-3000mm το έτος στις ανατολικές μεριές και 500mm στις πιο ξηρές. Η θερμοκρασία είναι το ελάχιστο 21°C τον Ιούλιο, με μέγιστο 31°C τον Οκτώβριο. Περιγράφονται τα είδη που υπάρχουν στις προστατευόμενες περιοχές. Συγκεκριμένα περισσότερα από 500 είδη πουλιών, 159 θηλαστικά και 2500 είδη φυτών (25% είναι ενδημικά).

Σχήμα1. Το εθνικό ορεινό πάρκο της Ουντζούντα (UMNP), Προστατευόμενες περιοχές (PAs) και διάδρομοι άγριας ζωής που συνδέονται στο UMNP. Η θέση του UMNP μέσα στα αναπτυσσόμενα συγκροτήματα (φαίνονται ως έλλειψη) στην περιοχή SAGCOT της Τανζανίας. Το συγκρότημα του Κιλομπέρο είναι η Νοτιότερη έλλειψη.

Επίσης γίνεται περιγραφή των τριών διαδρόμων που υπάρχουν και είναι σημαντικοί για την σύνθεση των προστατευόμενων περιοχών, με άλλες γειτονικές περιοχές, πλούσιες σε βιοποικιλότητα. Στο σχήμα φαίνονται οι διαδρομές Ruipa και Nyangange, όπου μεγάλα θηλαστικά, όπως ελέφαντες, βουβάλια ή διαφόρων ειδών αντιλόπες. Επίσης υπάρχει και ένας ακόμα διάδρομος στα Βόρεια (Mwanihana), όπου δεν έγινε ανάλυση των δεδομένων, λόγω πυκνής νεφοκάλυψης, όταν λήφθηκαν οι εικόνες.

Βήματα Επεξεργασίας και Περιβάλλον Εργασίας

Σχήμα2. Διαδικασίες που συμπεριλαμβάνουν τους λειτουργικούς τύπους των βιοτόπων (HFT), Χάρτες Ομοιότητας Τοπίου και Σιτηρέσιο (LSR), χρήση γης/ κάλυψη γης (LULC) και εκτίμηση χρήση γης/ αλλαγή κάλυψης (LULCC). Τα δύο επεξεργαζόμενα περιβάλλοντα (eHabitat+ και IMPPACT) σημειώνονται με σκούρο και ανοιχτό γκρι αντίστοιχα.

Αρχικά, εφαρμόστηκε οικολογική διαστρωμάτωση για να ληφθεί η περιοχή ενδιαιτήματος. Από αυτήν, χάρτες ομοιότητας της πιθανής παρουσίας συγκρίσιμων τύπων οικοτόπων σημιουργήθηκαν. Επόμενο βήμα η δημιουργία LULCC χαρτών (χρήσεων γης και μετατροπών), μέσα στο εθνικό πάρκο και στην ορισμένη ζώνη περιφερειακά. Τέλος, οι χάρτες ομοιότητας των οικοτόπων συγκεντρώθηκαν στα δεδομένα του LULCC, με σκοπό να εκτιμηθούν πιθανές πιέσεις στα ενδιαιτήματα και στους διαδρόμους σύνδεσης των οικοτόπων. Τα διάφορα βήματα περιγράφονται στο σχήμα 2, ενώ υπάρχει μεγαλύτερη ανάλυση σε παράρτημα.

Μορφές Λειτουργικότητας Βιοτόπου (HFT – Habitat Funtional Types) Οι Προστατευόμενες περιοχές συγκροτούνται από ετερογενή τοπία, που περιλαμβάνουν διαφορετικά λειτουργικά ενδιαιτήματα, τα οποία χρειάζεται να αναγνωριστούν για την αξιολόγηση των διαρθρωτικών (π.χ. είδος φυτικής κάλυψης) και λειτουργικών χαρακτηριστικών (π.χ. φαινότυπος βλάστησης που βασίζεται σε χρονοσειρές NDVI) του οικοσυστήματος. Επιπλέον οι LULC χάρτες που λήφθηκαν από την εργαλειοθήκη IMPACT, το eHabitat+ χρησιμοποιήθηκε για να ερευνηθεί η παρουσία διαφορετικής λειτουργικότητας τύπων στη συγκεκριμένη προστατευόμενη περιοχή, βασιζόμενο στην ποσοτικοποιημένη βιοφυσική προσέγγιση. Στην μελέτη, πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή για τον τρόπο που διαχωρίστηκαν οι 9 περιβαλλοντικές μεταβλητές και πως δημιουργήθηκαν οι χάρτες.

Χρήση Γης και Αλλαγές Κάλυψης Γης (LULCC) Για την παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκε η εργαλειοθήκη IMPACT. Περιγράφεται ο τρόπος που λήφθηκαν και επεξεργάστηκαν οι εικόνες από τον δορυφόρο Landsat TM και ETM+. Οι έξι συχνότητες (1-5 και 7) των εικόνων Landsat TM και ETM+ χρησιμοποιήθηκαν για προεπεξεργασία και το θερμικό υπέρυθρο (6) χρησιμοποιήθηκε για την κάλυψη των νεφών. Τελικά, μία πλήρης αυτοματοποιημένη κατάτμηση των εικόνων και αλγόριθμος ταξινόμησης, χρησιμοποιήθηκε για να παράγει τους θεματικούς LLC χάρτες της περιοχής. Η ταξινόμηση των εικόνων έγινε με τον ταξινομητή Baazt, ο οποίος είναι διαθέσιμος στο «Inpe’s TerraLib Operators». Τα πολύγωνα που δημιουργούνται, επισημαίνονται αυτόματα, σύμφωνα με την τάξη πλειοψηφίας που λαμβάνεται από τα την ταξινόμηση σύμφωνα με τα pixel.

Στον Πίνακα 1 καταγράφεται η ταξινόμηση που γίνεται από την εργαλειοθήκη IMPACT, ανάλογα με τις χρήσεις γης.

Πίνακας 1. Ταξινόμηση ορισμένων τάξεων χρήσης γης.

Επιπλέον, περιγράφεται ότι οι χάρτες LULC, παρήχθηκαν για τρεις χρονιές (1990, 2000 και 2010) και οι LULCC αξιολογήθηκαν για τις δεκαετίες 1990-2000 και 2000-2010, ως ποσοστό και έκταση που τροποποιήθηκε (km²). Κυρίως ελέγχθηκαν η αποψίλωση δασών και ο καθαρισμός περιοχών με θάμνους ή ξυλώδη βλάστηση, όπως και η καταπάτηση από αγροτική και αστική περιοχή, μέσα και γύρω από την προστατευόμενη περιοχή. Επιπλέον, προσοχή δόθηκε στους διαδρόμους Udzungwa-Selous και τις ανθρωπογενείς πιέσεις που δέχονται.

Αποτελέσματα

Χρήσεις Γης/ Κάλυψη Γης και Βιότοποι στο UMNP

Σχήμα3. Χάρτης Λειτουργικών Τύπων Βιοτόπων (HFT) οι ομάδες που λαμβάνονται στο PA επικαλύπτονται με το χάρτη LULC αντιπροσωπεύει μόνο φυσική βλάστηση. Οι περιοχές με λευκό συμβολίζουν χώρους χωρίς φυσική βλάστηση (π.χ. γεωργικές).

Σχήμα 4. Κανονικοποιημένες Μέσες Τιμές των μεταβλητών της μελέτης σε κάθε αναγνωρίσιμο HFT. Οι τίτλοι των μεταβλητών: ποσοστό των δένδρων (Woody) και κάλυψη βλάστησης (Grassland), κλίση (Slope), ξηρό (Aridity), βιοθερμοκρασία (BioTemp), κατακρήμνιση (Precip), Μέγιστος και Ελάχιστος Δείκτης Κανονικοποιημένης Διαφοράς Βλάστησης (NDVI_MAX και NDVI_MIN, αντίστοιχα) και Κανονικοποιημένος Δείκτης Διαφοράς Νερού (NDWI)

Πίνακας 2. HFT (είδη προστατευόμενης περιοχής) που ανιχνεύθηκε εντός της PA (προστατευόμενη περιοχή). LSR: Δείκτης Ομοιότητας Τοπίου για κάθε περιοχή. Αριθμός των όμοιων περιοχών σε κάθε HFT που βρέθηκαν εκτός της PA. Περιοχή για κάθε HFT μέσα στην PA.

Πίνακας 3. LULC και εξέλιξη της κάλυψης γης στο UMNP. km² και % αλλαγής.

Κάλυψη Γης και Αλλαγές Χρήσεις Γης σε ζώνη 20km γύρω από το UMNP Η τεχνική κάλυψη γης στην ζώνη των 20km έξω από τις προστατευόμενες περιοχές, αυξήθηκε από 33,7km² σε 38,5 km² (14,24%) μέσα σε 20 έτη (Πίνακας 4). Αυτή η αύξηση των αστικών περιοχών σχετίζεται άμεσα με την αύξηση και την εντατικοποίηση των καλλιεργειών γύρω από το UMNP. Η χρησιμοποιούμενη γεωργική γη, αντιπροσωπεύει μόνο το 11% της συνολικής ζώνης το 1990, η οποία αυξήθηκε στο 30% το 2010. Αυτή η αύξηση ήταν μεγαλύτερη την πρώτη δεκαετία (124%) από την δεύτερη (18,1%).

Πίνακας 4. LULC στις ζώνες γύρω από το UMNP. km² και % αλλαγής μεταξύ 1990-2000 και 2000-2010.

Ο Πίνακας 5 δείχνει πως αυξήθηκε η έκταση της καλλιεργούμενης γης, σε βάρος της φυσικής βλάστησης.

Πίνακας 5. Αλλαγές στην κάλυψη γεωργικής γης στις ζώνες γύρω από το UMNP. km² και % της ολικής αγροτικής αλλαγής.

Συνολικά η φυσική βλάστηση (δένδρα, άλλα ξυλώδη είδη, θαμνοσκεπείς εκτάσεις και λοιπές εκτάσεις) στην ζώνη των 20 km του UMNP, αντιπροσωπεύει το 74% το 1990, η οποία μειώθει στο 58% το 2010. ΟΙ αλλαγές φαίνονται στην εικόνα 5.

Σχήμα 5. Αλλαγές στην κάλυψη γεωργικής γης 1990-2010 μέσα σε μία ζώνη 20 km².

Χρήσεις Γης και Αλλαγές Κάλυψης Γης σε διαδρόμους Udzungwa – Selous Στον Πίνακα 6 και στο Σχήμα 6, περιγράφεται η τροποποίηση των διαδρόμων σύνδεσης μεταξύ Προστατευόμενων Περιοχών. Γενικά, φαίνεται ότι κυρίως η αύξηση της καλλιεργούμενης έκτασης και η παράλληλη αύξηση της καλλιεργούμενης έκτασης, είναι ο κύριος λόγος των ανθρωπογενών πιέσεων που δέχεται ο διάδρομος Ruipa. Στην Ruipa υπήρξε αύξηση του πληθυσμού σχεδόν 100%, ενώ στην Nyangange 45%. Συνολικά 73,4km² φυσικής βλάστησης έχουν μετατραπεί σε γεωργική γη, μέσα σε 20 χρόνια, στον διάδρομο της άγριας ζωής της Ruipa. Έτσι, ο διάδρομος της Nyangange έχει επηρεαστεί λιγότερο από την ανάπτυξη της γεωργίας.

Σχήμα 5. Πίνακας 6. Γεωργικές αλλαγές από φυσικές περιοχές στους διαδρόμους Ruipa και Nyangange. km² και % από τις συνολικές αλλαγές στην γεωργική γη.

Σχήμα 6. Εξέλιξη χρήσεων γης/ κάλυψης (LULC) στους διαδρόμους Νιανγκακε (a) και Ρουϊπα (b)

Εφαρμογές της ομοιότητας της χρήσης γης/ Χαρτών αλλαγής χρήσης γης (LULCC – Similarity and Land Use/ Cover Change) για την χαρτογράφηση των διαδρομών των ζώων. Η ανάλυση των όμοιων περιοχών της HFT, οι οποίες προσδιορίστηκαν σε αυτήν την προστατευόμενη περιοχή, έδειξαν ότι τρεις από αυτές είναι ισχυρά σχετικές με την ύπαρξη διαδρόμων ζώων γύρω στην προστατευόμενη περιοχή.

Σχήμα 7. Όρια των τεσσάρων Λειτουργικών Τύπων Οικοτόπων (HFT) φαίνονται με κόκκινο και οι χάρτες με ομοιότητες τοπίου, όπου κάθε pixel συνδέεται με μία τιμή όπου 1 = υψηλό και 0 = μη σημαντικό στις περιοχές. Οι χάρτες χρησιμοποιούνται για να ληφθεί ο Δείκτης Ομοιότητας Τοπίου (LSR) για κάθε HFT.

Συζήτηση

Πραγματοποιείται μία εκτενής συζήτηση για τους λόγους που πραγματοποιείται η μείωση τη έκτασης της προστατευόμενη περιοχής και των διαδρόμων, καθώς επίσης πως προκύπτουν οι ανθρωπογενείς πιέσεις στον χώρο. Επιπλέον τονίζεται ότι η χρήση της τηλεπισκόπησης είναι πολύ σημαντική και βοηθάει στον προσδιορισμό των προβλημάτων και στον σχεδιασμό επίλυσής τους.

Συμπεράσματα

Η παρακολούθηση προστατευόμενων περιοχών για την αξιολόγηση της επιτυχίας των πρακτικών διαχείρισης της διατήρησης και για την πρόβλεψη των μελλοντικών προβλημάτων διατήρησης, αποτελεί βασική προτεραιότητα για την διατήρηση των οικοτόπων και των ειδών. Επιπλέον, η συγκεκριμένη παρακολούθηση PA, είναι αντίστοιχη με το Στρατηγικό Πλάνο Δράσης της Σύμβασης για την Βιολογική Ποικιλότητα (CBD), συμπεριλαμβανομένων των στόχων για την βιοποικιλότητα Aichi. Ωστόσο, η παρακολούθηση των σημείων πρέπει να επεκταθεί πέρα από τις προστατευόμενες περιοχές, έτσι ώστε να αναγνωριστούν και να διατηρηθούν οι διαδρόμοι των οικοτόπων και να προσδιοριστεί η ανθρωπογενής πίεση στις γύρω περιοχές από τις περιοχές που είναι σημαντικές να διατηρηθούν. Η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων από το εργαλείο eHabitat+, παρέχεται από το DOPA με παρακολούθηση LULCC, όπως περιγράφεται από το εργαλείο IMPACT, το οποίο επιτρέπει την εκτίμηση για δυναμικότητα κάποιου πάρκου να διακριθούν τα διαφορετικά οικοσυστήματα, προσδοριορίζονταςς παρόμια ενδιαιτήματα και διαδρόμους έξω από το πάρκο και παρακοουθώντας την κατάσταση και πιθανή πίεση αυτών των ενδιαιτημάτων, όπως προκύπτει από την ανάλυση LULCC. Αναπτυξιακά έργα όπως η πρωτοβουλία SAGCOT «Γεωργική Πράσινη Ανάπτυξη», θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε αυτήν την περίπτωση και να επωφεληθούν από τον ολοκληρωμένο οικότοπο και την παρακολούθηση τύπου LULC, όπως προτείνεται από την παρούσα μελέτη. Επίσης, εφαρμόζοντας τις στρατηγικές τους προκειμένου να επιτευχθούν οι στόχοι για «βιώσιμη εντατικοποίηση της γεωργία, όταν παράλληλα διατηρούνται οι φυσικοί πόροι και μειώνονται οι πιέσεις σε δάση, νερό και βιοποικιλότητα. Η νέα στρατηγική της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την διατήρηση της βιοποικιλότητας στην Αφρική, η οποία εστιάζει στα τοπία κλειδιά και όχι στις μεμονωμένες, ανεξάρτητα προστατευόμενες περιοχές, είναι ένα πρώτο βήμα προς την κατεύθυνση μιας τέτοιας κοινής στρατηγικής μεταξύ ανθρώπου – άγριας ζωής.

Βιβλιογραφία

Πηγή:Indicators for Assessing Habitat Values and Pressures for Protected Areas—An Integrated Habitat and Land Cover Change Approach for the Udzungwa Mountains National Park in Tanzania.

Συγγραφείς: Andreas B. Brink, Javier Martinez-Lopez, Zoltan Santoi, Pablo Poreno-Atencia, Andrea Lupi, Lucy Bastin and Gregoire Dubois

Δημοσίευση:Remote Sens. 2016, 8, 862

Link: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271606001286