Οικολογική συνδεσιμότητα σε Ευρωπαϊκά τοπία: μελέτη χωρο-χρονικών μεταβολών
Creators: name: Πέτσας, Παναγιώτης Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Οικολογική συνδεσιμότητα
Θεωρία κυκλωμάτων
Προστατευόμενες περιοχές
Ecological connectivity
Circuit theory
Protected areas

description: Η δυνατότητα των οργανισμών να μετακινούνται στο χώρο τους επιτρέπει να καλύψουν ένα σύνολο από βιοτικές ανάγκες, όπως την αναζήτηση τροφής, το ζευγάρωμα, και τη μετανάστευση. Παράλληλα η ελεύθερη πρόσβαση σε ενδιαιτήματα επιτρέπει μπορεί να συνεισφέρει σε μηχανισμούς προσαρμογής. Καταλυτικό ρόλο για την επιτυχημένη μετακίνηση έχει η συνδεσιμότητα των κατατμημάτων του τοπίου. Παράλληλα, δεδομένου ότι οι Προστατευόμενες Περιοχές αποτελούν πλέον οριοθετημένες επιφάνειες όπου οι οργανισμοί μπορούν να βρίσκουν καταφύγιο από σύνολο πιέσεων, η ικανότητα σύνδεσης αυτών αποτελεί σημαντική προτεραιότητα για έναν αποτελεσματικό σχεδιασμό διατήρησης. Στη παρούσα εργασία μελετήθηκαν τα πρότυπα συνδεσιμότητας των προστατευόμενων περιοχών που βρίσκονται στα νότια Βαλκάνια. Πιο συγκεκριμένα, η έκταση της περιοχής μελέτης θα περιλαμβάνει τέσσερις χώρες, την Αλβανία, τη Βουλγαρία, τη Π.Γ.Δ.Μ., αλλά και το χερσαίο κομμάτι της Ελλάδας. Η συνδεσιμότητα μελετήθηκε για τρία εικονικά είδη, τα χαρακτηριστικά των οποίων (πχ ικανότητα διασποράς, απαιτήσεις χώρου κτλ.), βασίστηκαν στο λύκο, το ελάφι και την αλεπού, είδη απειλούμενα σε αυτή τη περιοχή. Η μελέτη της συνδεσιμότητας έγινε με τη χρήση της θεωρίας ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Με βάση τη πιθανή συμπεριφορά και απόκριση των ειδών σε ένα σύνολο χωρικών παραμέτρων, κατασκευάστηκαν επιφάνειες αντιστάσεων, δηλαδή χάρτες που υποδηλώνουν τη δυσκολία της μετακίνησης σε κάθε σημείο του χάρτη. Αυτές οι επιφάνειες εισάχθηκαν στο Circuitscape, ένα λογισμικό που χρησιμοποιεί αλγορίθμους της θεωρίας ηλεκτρικών κυκλωμάτων για να προβλέψει τη συνδεσιμότητα σε ετερογενή τοπία. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αφορούν ομάδες χαρτών που φανερώνουν διαδρόμους επικοινωνίας μεταξύ περιοχών του κάθε είδους. Παράλληλα ως αποτέλεσμα λαμβάνουμε την ουσιαστική αντίσταση (effective resistance), ένα νέο μέτρο απόστασης, η οποία υποδηλώνει το κατά πόσο δύσκολη είναι η μετακίνηση από τη μία περιοχή στην άλλη, συνυπολογίζοντας όλα τα πιθανά μονοπάτια μεταξύ τους. Δοκιμάστηκαν διάφορες παραμετροποιήσεις των ειδών ως προς τη συμπεριφορά τους στη χρήση γης. Κατασκευάστηκαν δίκτυα προστατευόμενων περιοχών χρησιμοποιώντας την ουσιαστική αντίσταση ως βάρος ακμής. Σε αυτά τα δίκτυα κρατήθηκαν συνδέσεις με χαμηλή ουσιαστική αντίσταση. Στη συνέχεια, συγκρίθηκαν με αυτά που έχουν ως κριτήριο για την ύπαρξη ακμής μεταξύ περιοχών την πραγματική απόσταση. Η σύνδεση μεταξύ δυο περιοχών σε αυτά τα δίκτυα υπάρχει εάν η πραγματική απόσταση τους δεν υπερβαίνει μια συγκεκριμένη απόσταση, η οποία εξαρτάται από τις ικανότητες διασποράς του εκάστοτε εικονικού είδους. Για κάθε είδος δημιουργήθηκε ένας νέος χάρτης διαδρομών βασισμένος στα αποτελέσματα, όπως αυτά προέκυψαν από τα εναλλακτικά σενάρια των αντιστάσεων, ενώ σε τελικό στάδιο κατασκευάστηκε ένας καθολικός χάρτης που αναδεικνύει διαδρόμους επικοινωνίας στο τοπίο και για τα τρία εικονικά είδη. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης μας επιτρέψαν τη διάκριση διαδρόμων επικοινωνίας για κάθε είδος μεταξύ των αντίστοιχων προστατευόμενων περιοχών τους κάτω από διαφορετικά σενάρια παραμετροποίησης. Διάδρομοι με υψηλή συχνότητα εμφάνισης εντοπίστηκαν. Η ουσιαστική αντίσταση είχε χαμηλή συσχέτιση με τη πραγματική απόσταση για δυο εικονικά είδη που φέρουν τα χαρακτηριστικά της αλεπούς και του ελαφιού, ενώ είχε υψηλή συσχέτιση με τις αποστάσεις περιοχών για το εικονικό είδος που φέρει τα χαρακτηριστικά του λύκου. Μέσω των τελικών συμπληρωματικών χαρτών εντοπίστηκαν οι πιο συχνές διαδρομές κοντά στην οροσειρά της Πίνδου και στο Tsentralen Balkan της Βουλγαρίας, με τμήμα αυτών να βρίσκεται διάσπαρτο στην υπό μελέτη επιφάνεια. Τα δίκτυα με βάση την ουσιαστική αντίσταση έχουν περισσότερες συνδέσεις σε σχέση με αυτά της πραγματικής απόστασης. Αυτό υποδεικνύει ότι τα δίκτυα που βασίζονται στην ουσιαστική απόσταση είναι πιο εύρωστα σε σχέση με αυτά που βασίζονται στην απόσταση. Ο εντοπισμός διαδρομών επικοινωνίας αλλά και τα πρότυπα της συνδεσιμότητας όπως αυτά αναδεικνύονται από τη συγκεκριμένη εργασία μπορεί να τροφοδοτήσουν μελλοντικούς σχεδιασμούς και προτάσεις για αποτελεσματικότερη εφαρμογή της διατήρησης σε διακρατικό επίπεδο.
description: The ability of species to move around allows them to meet a range of living needs such as food search, mating, and migration. At the same time, free access to habitats allows it to contribute to adaptation mechanisms. A catalytic role for successful movement has the connectivity of landscape fragments. At the same time, since Protected Areas are now delineated areas where organizations can find shelter from a set of pressures, their ability to connect is an important priority for an effective conservation plan. In this paper we studied the connectivity patterns of the protected areas in the southern Balkans. More specifically, the area of the study area will include four countries, Albania, Bulgaria, FYROM and the land area of Greece. Connectivity was studied for three virtual species whose characteristics (such as dispersion capacity, space requirements, etc.) were based on wolf, deer and fox, species threatened in this area. The connectivity study was done using the theory of electrical circuits. Based on the possible behavior and response of the species in a set of spatial parameters, resistance surfaces were constructed, that is, maps suggesting the difficulty of moving to every point on the map. These surfaces were introduced into Circuitscape, a software that uses algorithms of electrical circuit theory to predict connectivity to heterogeneous landscapes. The results of the analysis concern groups of maps showing corridors of communication between areas of each species. At the same time, we obtain the effective resistance, a new measure of distance, which indicates the difficulty of moving from one area to another, taking into account all the possible paths between them. Various species parameterizations were tested for their land use behavior. Protected areas networks were built using the effective resistance as the edge weight. These networks retained connections with low effective resistance. They were then compared to those that have as a criterion the existence of an edge between areas the geographical distance. The connection between two areas in these networks exists if their geographical distance does not exceed a certain distance, which depends on the dispersion capacities of the particular virtual species. For each species a new current map was created based on the results as they emerged from the alternative scenarios of the resistances, while at the final stage a universal map was constructed that highlights communication corridors in the landscape for all three virtual species. The results of our analysis allowed the identification of communication corridors for each species between their respective protected areas under different parameterization scenarios. High-frequency corridors were detected. The effective resistance had a low correlation with the geographical distance for two virtual species bearing the characteristics of the fox and the deer, while it had a high correlation with the distances of the areas for the virtual species bearing the characteristics of the wolf. Through the final supplementary maps, the most frequent corridors were found near the Pindus mountain range and the Tsentralen Balkan in Bulgaria, with some of them being scattered on the surface under study. Networks based on effective resistance have more connections than geographical distance. This indicates that networks based on substantial distance are more robust than those based on geographical distance. The identification of communication routes as well as the connectivity patterns as highlighted by this work can fuel future planning and proposals for more effective implementation of transnational conservation.