Fraktální dimenze plošek

Transkript

1 Fraktální dimenze plošek Fraktální dimenze vyjadřuje komplexitu obvodu plošek - je vyjádřená jako poměru logaritmu obvodu (P) a plochy (A) d log P 2 log A Nízké hodnoty indexu d vyjadřují jednoduché tvary s rovnými okraji, naopak vyšší hodnoty vyjadřují složitější struktury (Kochova křivka)

2 Stabilita krajiny a metody jejího hodnocení

3 Na základě dynamického chování zvolené podstatné ekologické charakteristiky lze rozlišovat čtyři základní typy ekologické stability : Konstantnost - ekologický systém sám od sebe nekolísá nebo jen v zanedbatelném rozsahu. Cykličnost (cyklická stabilita) - ekologický systém vykazuje sám od sebe pravidelné změny. Rezistence - ekologický systém je vůči cizímu faktoru odolný, takže nedochází k velkým změnám ani kolísání. Resilience (elasticita) - ekologický systém se působením cizího faktoru mění, ale navrací se působením autoregulačních mechanismů do výchozí pozice. Kolísání podstatné ekologické charakteristiky Ekologicky cizí faktory nepůsobí Ekologicky cizí faktory působí malé (nepodstatné) konstantnost rezistence velké (prakticky významné) cykličnost resilience (elasticita) SUKCESE

4 princip stability krajiny: stabilita se může zvyšovat třemi rozdílnými způsoby: směrem k fyzikální stabilitě (charakterizována nepřítomností biomasy) směrem k rychlému zotavení po narušení (přítomno malé množství biomasy) směrem k velké odolnosti k narušení (obvykle přítomno velké množství biomasy)

5 Ekologickou stabilitu je možné definovat dvojím způsobem. 1. stabilita je schopnost ekologického systému přetrvávat i za působení rušivého vlivu ve stavu ekologické rovnováhy a reprodukovat své podstatné charakteristiky v podmínkách narušovaných zvenčí (Míchal 1992). minimální změnou během působení rušivého vlivu spontánním návratem do výchozího stavu, resp. na původní vývojovou trajektorii po případné změně 2. vysvětlení principů stability, je její popis na základě využití variačních křivek (popisují změny krajiny jako funkci času). Charakterizovány mohou být třemi nezávislými parametry: obecným trendem změny růst, pokles, úroveň, relativní amplitudou oscilace kolem obecného trendu malá, velká, rytmem oscilace pravidelným, nepravidelný. Během vývoje krajiny dochází k různým kombinacím těchto základních charakteristik, což vede k tvorbě základních ekologických systémů.

6 Na základě variačních křivek lze celkovou ekologickou stabilitu prostředí definovat následně - krajina je stabilní tehdy, když: je možné dlouhodobou variabilitu jejích parametrů znázornit přímkou, která svým směrem sleduje směr osy x, je možné statisticky popsat amplitudu a stupeň periodicity oscilací kolem osy.

7 Výchozy hornin, dlážděné koridory apod. jsou "nejstabilnější" - tj. mají stabilitu fyzikálního systému (bod A na) se zanedbatelnou plochou fotosyntetizujícího povrchu či energií shromážděnou v biomase. Složky s "nízkou metastabilitou" (bod B) představují pružnost či stabilitu zotavení, s poměrně malým množstvím biomasy a mnoha krátce žijícími, rychle se množícími druhy. "Vysoce metastabilní" složky (bod D) představují stabilitu odolnosti, charakterizovanou velkým množstvím biomasy a mnoha dlouhověkými druhy, jako jsou stromy a velcí savci.

8 TEORETICKÉ POZNATKY výchozí předpoklady Stabilita = schopnost ekosystému odolávat narušení zvenčí 7. princip krajinné stability 3 základní druhy stability fyzikální, resilience a rezistence Stabilita lze určit variačními křivkami Metastabilita = je typem stability, je kombinací nestability a stability,

9 Stabilita x metastabilita metastabilita je typem stability, který nám umožňuje žít, a vlastně je základem všech biologických fenoménů. metastabilita není přechodným stavem mezi nestabilitou a stabilitou, ale spíše kombinací obou s novými vlastnostmi

10 HODNOCENÍ STABILITY ÚZEMÍ základní myšlenka Princip hodnocení vychází z podobnosti fungování KRAJINY A LIDSKÉHO TĚLA Obecně lze říci, že prvky nemusí být nutně jednotlivě stabilní, aby fungovala krajina jako systém V krajině může docházet k lokálním projevům nestability (lability) v případě, že není narušena stabilita celku Jde o poznání míry stability a funkčnosti skladebných prvků (úroveň metastability, umístění v sukcesy, podmínky) a následně celé utvořené krajiny (díky trendu změn)

11 Principy hodnocení stability území Podle aktuálního stavu prvku Podle funkčnosti prvku v rámci celku Princip stanovištní stability Princip vertikální stability

12 HODNOCENÍ STABILITY ÚZEMÍ principy stability a vývoje kulturní krajiny Hodnocení vychází z definovaných principů stability a vývoje kulturní krajiny: 1. Princip jednoznačného funkčního určení 2. Princip krajinných vývojových trendů 3. Princip historického kontextu 4. Princip stanovištní stability 5. Princip vertikální stability 6. Princip podmíněné stability zavlečených prvků 7. Princip lidského vlivu na stabilitu krajiny

13 Principy hodnocení podle aktuálního stavu prvku a jeho schopnosti udržovat své charakteristiky: prvky přirozeně stabilní prvky podmíněně stabilní prvky nestabilní (labilní) podle funkčnosti prvku v rámci existence krajinného celku: prvky stabilizující prvky neutrální prvky destabilizující

14 4. Princip stanovištní stability stanovištní stabilitu určují stanovištní podmínky a prvky na něm se vyskytující. Vhodně umístěný prvek do krajinné struktury může stanovištní stabilitu posílit, nevhodně umístěný prvek může stanoviště zásadně destabilizovat. 5. Princip vertikální stability při nevhodném umístění labilního prvku na nejvyšší vertikální úroveň krajinné struktury se tato labilita může propagovat i do nižších úrovní a tím zásadně destabilizovat celý krajinný systém. Z tohoto principu vychází strukturního hodnocení vhodnosti umístění prvků v krajině a hodnocení stavu konkrétních charakteristik prvků.

15 HODNOCENÍ STABILITY ÚZEMÍ globální úroveň hodnocení 1. stanovení základních identifikačních znaků krajinných charakteristik provádí se základní hodnocení z pohledu struktury krajiny, funkčního propojení zastoupených prvků a míry zanášených změn v důsledku využívání území člověkem Struktura: Morfologické hodnocení začlenění do bioregionů, určení hlavní funkčnosti krajinná matrice, Heterogenita, fraktální dimenze, velikosti prvků, délky hranic Funkce Stanovištní rozbor vzájemného uspořádání prvků (STG) v kombinaci s vertikálním rozborem prvky : Žádoucí, přijatelné, (podmíněně) a nevhodné Změna Určení trendu vývoje krajiny v závislosti na vývojových scénářích využití území.

16 5 6 A 1-3 A 4-5 B 1-3 C 1-3 jedlosmrčina, borosmrčina, smrková jedlobučina rašelinná nelesní vegetace buková jedlina, jedlová bučina jasanová a jilmová javořina orná půda, pastvina rašelinná pastvina nebo louky pastvina pastvina D 1-3 modřínový bor x A B 1-3 C 1-3 jedlosmrčina, borosmrčina březová olšina, rašeliníková smrčina jedlová bučina, buková jedlina jilmová a jasanová javořina orná půda (výjimečně), pastvina rašelinové louky a pastviny orná půda (výjimečně), pastvina orná půda (výjimečně), pastvina D 1-3 borová modřínina skalnaté pastviny smíšená jehličnatolistnatá kmenovina jedlová smrčina, blatková a borová kmenovina smíšená jehličnatolistnatá kmenovina smíšená jehličnatolistnatá kmenovina modřínová nebo borová kmenovina smrková kmenovina smrková a borová kmenovina, blatková kmenovina smrková kmenovina smrková kmenovina modřínová nebo borová kmenovina

17 HODNOCENÍ POUŽÍVANÝCH METOD výsledek hodnocení + KES K K ESM LP VP TTP Pa Mo Sa Vi OP AP Ch p n k p pn 1,5 A B 0,5C 0,2D 0, E ES A 8 SES V SES N A i * F II F i H H ES roste : díky trendu záměn OP TTP LP Celková retence krajiny a heterogenita klesá metoda KES 0,76 0,84 0,89 1,06 K ES-M 0,48 0,52 0,53 0,55 K ES-A 0,54 0,61 0,63 0,77 SES 2,15 2,20 2,22 2,32 2,5 2 1,5 1 0, KES KES-M KES-A SES N A 1795,6 1795,6 H 0,81 0,89 H 1,04 1,04 V 17,83 12,31

18 HODNOCENÍ STABILITY ÚZEMÍ lokální úrovně hodnocení 2. hodnocení stavu zastoupených prvků provádí se posouzení lokálního stavu stability jednotlivých prvků, toto posouzení slouží pro možnost zhodnocení celkového stavu území a jeho dalšího potenciálního vývoje, OP Řešení PEO, transportní procesy TTP Stav ploch, pastevní režim LP Využití dat z ÚHUL, porostních map...

19 HODNOCENÍ STABILITY ÚZEMÍ ověření na modelovém povodí Parametr (jednotka); Stav v roce Hodnocení Zastoupení stabilních prvků v povodí (%) Zastoupení podmíněně stabilních prvků v povodí (%) Zastoupení labilních prvků v povodí (%) ,25 25,99 32,23 79,38 66,14 60,63 10,37 7,86 7,13 Během sledované doby Zastoupení došlo k pozorovatelnému stabilních 80 prvků v povodí nárůstu stabilních ploch (%) hlavně díky postupným 75 změnám v zapojení doprovodné vegetace a remízů 70 Zastoupení labilních do krajinné struktury, zároveň prvků velkou v povodí měrou přispěla 65 (%) započatá sukcese na ladem ležících pastvinách a 60 loukách a pozvolná změna Zastoupení druhové skladby lesních 55 porostů. fraktální dimenze 6 1,655 1,947 1,758 Sledované 850 strukturní charakteristiky vypovídají fraktální dimenze krajinné matrice 1,499 1,477 1,533 3 velikost prvku (ha) 2,48 4,88 2,27 délka hranice mezi prvky (m) Fraktální dimenze prvku 1,264 1,204 1,330 Výměra pozemků s ztrátou půdy > 4 t.ha -1.r -1 (ha) výměra zem. pozemku (ha) Maximální výměra prvku (ha) ,64 3,96 1,48 177,5 134,8 105,3 0 Fraktální dimenze max.prvku 1,419 1,358 1,294 v návaznosti na obecně platné krajinné principy 800 (uvedené v kapitole 2), Æ že během fraktální sledované dimenze doby došlo 750 k postupné stabilizaci krajinné krajiny, matrice neboť se zvětšila délka hranice mezi prvky, což obecně přispívá 700 Æ velikost prvku k nárůstu biodivetzity a (ha) tudíž ke stabilizaci krajiny. Æ délka hranice mezi prvky (m) Během sledovaných let došlo k nárůstu erozní ohroženosti pozemků, její vliv je však k rozloze pozemků s vyšší ztrátou půdy než je přípustná míra zanedbatelný. Z uvedených hodnot je patrný trend z nedálné 180 Æ výměra zem. pozemku minulosti, kdy došlo ke scelování pozemků, pokles 160 (ha) velikosti pozemku v současném Fraktální stavu dimenze je dán tím, že 140 max. prvku veliké scelené pozemky leží ladem a pro posouzení 120 Maximální výměra nebyly z toho důvodu uvažovány. Míra vlivu člověka je na úrovni umožňující postupný sukcesní vývoj společenstev a není tudíž potřebné jí omezovat, OP není v místě destabillizace systému podmíněně stabilních prvků v povodí (%) Æ fraktální dimenze Fraktální dimenze Æ prvku prvku (ha)

20 Stabilita prvků

21 Kostra ekologické stability Míchal Miklós Agroprojekt Rohon

22 Kostra ekologické stability Míchal Použit v metodice tvorby ÚSES Metoda založena na zatřídění prvku do skupiny stabilních/labilních Neumožňuje hodnocení stavu konkrétního prvku Miklós Agroprojekt Rohon

23 POSUZOVÁNÍ STABILITY LP VP TTP Pa Mo Sa Vi KES OP AP Ch stabil. ekosystémy nestabil. ekosystémy

24 POSUZOVÁNÍ STABILITY KES LP VP TTP Pa Mo Sa Vi OP AP Ch stabil. ekosystémy nestabil. ekosystémy KES < 0,10 : území s maximálním narušením přírodních struktur, základní ekologické funkce musí být intenzívně a trvale nahrazovány technickými zásahy 0,10 < KES < 0,30 : území nadprůměrně využívané, se zřetelným narušením přírodních struktur, základní ekologické funkce musí být soustavně nahrazovány technickými zásahy 0,30 < KES < 1,00 : území intenzívně využívané, zejména zemědělskou velkovýrobou, oslabení autoregulačních pochodů v ekosystémech způsobuje jejich značnou ekologickou labilitu a vyžaduje vysoké vklady dodatkové energie 1,00 < KES < 3,00 : vcelku vyvážená krajina, v níž jsou technické objekty relativně v souladu s dochovanými přírodními strukturami, důsledkem je i nižší potřeba energo-materiálových vkladů KES > 3,00 : přírodní a přírodě blízká krajina s výraznou převahou ekologicky stabilních struktur a nízkou intenzitou využívání krajiny člověkem

25 Kostra ekologické stability Míchal Miklós Jednodušší dělení krajiny Snaha diferencovat ekologickou významnost Agroprojekt Rohon

26 kde: p n - výměra jednotlivých kultur k pn - koeficient ekologické významnosti kultur p - výměra katastrálního (zájmového) území K esm p n k p pn koeficient nabývá pro landuse následujících hodnot: pole - 0,14, louky - 0,62, pastviny - 0,68, zahrady - 0,50, ovocné sady - 0,30 lesy a voda - 1,00, ostatní - 0,10.

27 Kostra ekologické stability Míchal Miklós Agroprojekt Rozdělení prvků do skupin podle kvalityrohon Rohon

28 K 1,5 A B 0,5C 0,2D 0, E es A 8 kde: A - % plochy o 5. stupni kvality (nejlepší) B - % plochy o 4. stupni kvality C - % plochy o 3. stupni kvality D - % plochy o 2. stupni kvality E - % plochy o 1. stupni kvality (nejhorší, nejméně stabilní) K es < 0,1 devastovaná krajina 0,1 < K es < 1,0 narušená krajina schopná autoregulace K es 1,0 vyvážená krajina 1,0 < K es < 10,0 krajina s převažující přírodní složkou K es > 10,0 krajina přírodní nebo přírodě blízká

29 POSUZOVÁNÍ STABILITY KES LP VP TTP Pa Mo Sa Vi OP AP Ch stabil. ekosystémy nestabil. ekosystémy KES < 0,10 : území s maximálním narušením přírodních struktur, základní ekologické funkce musí být intenzívně a trvale nahrazovány technickými zásahy 0,10 < KES < 0,30 : území nadprůměrně využívané, se zřetelným narušením přírodních struktur, základní ekologické funkce musí být soustavně nahrazovány technickými zásahy 0,30 < KES < 1,00 : území intenzívně využívané, zejména zemědělskou velkovýrobou, oslabení autoregulačních pochodů v ekosystémech způsobuje jejich značnou ekologickou labilitu a vyžaduje vysoké vklady dodatkové energie 1,00 < KES < 3,00 : vcelku vyvážená krajina, v níž jsou technické objekty relativně v souladu s dochovanými přírodními strukturami, důsledkem je i nižší potřeba energo-materiálových vkladů KES > 3,00 : přírodní a přírodě blízká krajina s výraznou převahou ekologicky stabilních struktur a nízkou intenzitou využívání krajiny člověkem

30 Stupeň ekologické stability 0 bez významu 1 s velmi malý 2 malý 3 střední 4 velký 5 velmi velký význam SES SES i * F F i Typ formace aktuální vegetace Klasifikace Význam pro ekologickou stabilitu Zpřesňující charakteristika Pole Orná půda 1 Intenzivně využívané a každoročně orané zemědělské pozemky Vinice a- maloplošné 2 Vinice na úzkých terasách b-velkoplošné 1 Vinice na orné půdě včetně drobné držby

31 Kostra ekologické stability Míchal Miklós Agroprojekt Rohon

32 POSUZOVÁNÍ STABILITY KES Http Hlp Hv Hrz Hza Hmo Hop Hos Hap Hch Funkčnost segmentu (plošky, ekosystému) H = ΣHx*A Koeficient funkčnosti: 1 neplní svou funkci 2- plní funkci omezeně z hlediska krajinotvorného 3 plní funkci omezeně z hlediska ekologie, ale je krajinotvorný 4 plní jak funkci ekologickou, tak krajinotvornou

33 HODNOCENÍ POUŽÍVANÝCH METOD konečné zhodnocení metoda použitelnost Hlavní problém KES K ES-M K ES-A SES Nelze dynamiku, málo objektivní, současný stav Kombinace KES a SES, výsledek v rozmezí 0-1 Zohledňující kvalitativní charakteristiky Větší objektivita a porovnatelnost konečném rozdělení na stabilní a labilní, nedostatečné dělení do skupin, hodnoty ve škále 0 13, obtížné porovnávají mezi sebou jedné hodnoty váhového koeficientu bez možnosti přesnějšího stanovení, výměry OP bez možnosti změny, výměry Výměry, OP bez změn heterogenita Doplňující Při GIS velký počet prvků v závislosti na podrobnosti a způsobu přípravy dat Nelze vytvořit jeden vše zahrnující vzorec, samostatně jsou rovněž obtížně použitelné je nutná kombinace postupů a jejich propojení

34 Intenzita antropogenního ovlivnění K aov I II III IV V VI Kategorizace geobicenóz podle intenzity antropogenních vlivů

35 HODNOCENÍ STABILITY ÚZEMÍ celkové hodnocení celkové vyhodnocení stavu krajiny zahrnuje celkové hodnocení stavu krajiny a určení míry lidského vlivu pro zajištění dynamiky vývoje daného území při zachování jeho současné funkčnosti. Výsledkem hodnocení je verbální posouzení stavu krajiny, míry lidské činnosti a jejího vlivu na potenciální vývoj hodnocené krajiny

36 Vazba na cvičení/průzkum Pro jednotlivé plošky stanovit jejich funkci z hlediska stability Pro různé modely určení jejich Antropogenizující vliv