Nemli biyotop bitki toplumları ve haritalaması; Belgrad ormanı örneği
The plant communities of humid biotopes and their mapping: example of Belgrade forest
Yazar: NÜLÜFER ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. GÜLEN ÖZALP ALAGÖZ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Silvikültür Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Bitki çeşitliliği = Plant variety ; Bitki örtüsü = Vegetation ; Biyotoplar = Biotopes ; Transekt = Transect

Özet:
Önemli bir yaşam ve biyoçeşitlilik alanı olan nemli biyotopların bitki toplumlarının belirlenmesi ve selektif biyotop haritacılığı yöntemiyle haritalanması amacıyla, bir doğa ve kültür mirası olan Belgrad Ormanı araştırma alanı olarak belirlenmiştir. Bu amaçla, bendler, sulu ve kuru dereler ile nemli biyotop özelliği gösteren taban araziler içerisinde, insan etkisinin en az olduğu alanlar belirlenmiştir. Araştırma, Sultan Mahmud Bendi, Ayvad Bendi, Kömürcü Bendi ve Topuzlu Bend'i besleyen havzalardaki kuru ve sulu dereler ile Sultan Mahmud Bendi ve Ayvad Bendi'nin bend kenarı alanları ile Büyük Bend'i besleyen sulu dere ve Bakraç Dere kenarındaki taban arazilerde seçilen örnek alanlarda vejetasyon alımları yapılmıştır. Vejetasyonun örneklenmesinde Braun-Blanquet yöntemi kullanılmıştır. Çalışmada örnek alanlar, meşcerenin floristik-ekolojik homojenliğine göre subjektif bir tahminle dağıtılmıştır. Örnek alanların dağılımında, topoğrafik yapı dikkate alınmış, ayrıca her bitki toplumunun yeterli düzeyde temsil edilmesine özen gösterilmiştir. Orman vejetasyonu örneklemesinde 400 m², çalı vejetasyonu için 50 m², otsu vejetasyonda ise 25 m²'lik örnek alan büyüklüğü kullanılmıştır. Çalışmada örnek alanların şekli, alımın yapılacağı yerin ve vejetasyonun özelliğine göre kare ya da dikdörtgen olarak belirlenmiştir. Bitki toplumları arasındaki geçişlerin tespit edilebilmesi amacıyla, transekt ekseni üzerinde otsu vejetasyon için 1 m², çalı vejetasyonu için 25 m², orman vejetasyonu için ise 100 m²'lik vejetasyon örnek alanları alınmıştır. Her transekt, yamacın veya derenin uzunluğuna bağlı olarak farklı uzunlukta transekt eksenine sahiptir. Taban arazilerde 16, bend kenarı alanlarda 15, sulu dere kenarında 16, kuru dere kenarında ise 15 adet olmak üzere toplam 62 adet vejetasyon alımı yapılmıştır. Ayrıca, 17 adedi yamaçlara doğru uzanacak şekilde, 5 adedi sulu dere boyunca, 5 adedi kuru dere boyunca olmak üzere toplamda 27 farklı transekt ekseni üzerinde toplamda 88 örnek alan alınmıştır. Genel toplamda ise 150 örnek alanda vejetasyon alımı yapılmıştır.
Bitki toplumlarının belirlenmesi için, vejetasyon verisi ilk olarak TURBOVEG programına girilmiştir. Daha sonra, veri sınıflandırma ve çeşitli analizler yapmak için JUICE programına aktarılmıştır. Vejetasyon verisi otsu ve orman vejetasyonu olarak iki fizyonomik gruba ayrılarak her bir tip kendi içerisinde sınıflandırılmıştır. Vejetasyon verisinin sınıflandırılmasında TWINSPAN yöntemi kullanılmıştır. Bitki toplumlarının tanıtıcı, ayırıcı ve egemen türleri JUICE programıyla belirlenmiş, her bir örnek alanın ve bitki toplumlarının tür çeşitlilikleri ortaya konulmuştur. Ordinasyon analizi olarak, dolaylı ordinasyon tekniklerinden Eğilimsiz Uyum Analizi (DCA) ve doğrudan ordinasyon tekniklerinden Kanonik Uyum Analizi (CCA) kullanılmış ve bu analizler CANOCO 5 programında gerçekleştirilmiştir. DCA, tür ve örnek alanların çevresel gradyentler üzerindeki dağılımını ortaya koymayı amaçlamaktadır. CCA ise, bitki toplumları kompozisyonu ile çevre değişkenleri arasındaki ilişkiyi ortaya koymayı amaçlar. Bitki toplumlarının ekolojik özelliklerini karşılaştırmak amacıyla JUICE programında bitki türlerinin Ellenberg - Pignatti değerleri vejetasyon verisine atanarak örnek alanların ortalama gösterge değerleri hesaplanmıştır. Toplumların ortalama gösterge değerleri, MoPeT (Modified Permutation Test) kodunu kullanarak JUICE-R fonksiyonu ile karşılaştırılmıştır. Tür çeşitliliğinin hesaplamasında, bir ekosistemdeki hem tür sayısını hem de türlerin yoğunluğunu ölçen Shannon - Wiener çeşitlilik indeksi kullanılmıştır. JUICE programı yardımıyla vejetasyon alımlarının Shannon - Wiener çeşitlilik indeksine göre bitki tür çeşitliliği değerleri elde edilmiştir ve her bir örnek alanın ve bitki toplumunun tür çeşitliliği ortaya konulmuştur.
Araştırma alanı içerisinde yer alan sulu, mevsimsel kuru derelerin tabanları ile akarsu yatağını oluşturan vadilerin taban genişlikleri saptanmıştır. Ortalama dere tabanı genişlikleri ve akarsu yatağı vadi genişlikleri belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda elde edilen ortalama dere tabanı genişlikleri ve akarsu yatağı vadi genişlikleri, ormanlık alanlarda akarsuyun geçtiği arazi kullanım tipleri ile vejetasyon tiplerinde, koruma zonlarının genişlikleri ve standartlarının belirlenmesinde kullanılmıştır.
Belgrad Ormanı'ndaki nemli biyotopların bitki toplumlarının haritaları; haritalar ve uydu fotoğrafları ile transekt alımlarının verilerinin birlikte değerlendirilmesi sonucunda CBS programı ile oluşturulmuştur.
Vejetasyon örnekleme çalışmaları sonucunda, 67 familyaya ait 258 takson belirlenmiştir. Bu taksonlardan 8'i Pteridophyta bölümünde, 250'si ise Spermatophyta bölümünün Angiosperma alt bölümünde yer alırlar. Bunların ise 52'si Monokotiledon, 198'si Dikotiledon sınıfına aittir. Bitki taksonlarının 99 tanesi Avrupa - Sibirya, 15 tanesi ise Akdeniz fitocoğrafik bölgesine aittir. 3 tanesi ise kozmopolit olup dünya ölçeğinde yaygın dağılış göstermektedir. Çalışma alanında tespit edilen bitki taksonlarının 4'ünün endemik olduğu tespit edilmiştir. "IUCN Kırmızı Liste Sınıfları ve Ölçütleri"ne göre 8 adet endemik ve nadir türün kırmızı liste kategorileri belirlenmiştir. Lathyrus undulatus (Endemik), Arum byzantinum, Ilex aquifolium, Lilium martagon, Symphytum tuberosum ssp. nodosum taksonları soyu tükenme tehlikesindeki türlerden olup, Hassas (VU) kategorisindedir. Euphorbia amygdaloides var. robbiae (Endemik) ve Dorycnium graecum Neredeyse tehlike altında (NT) kategorisinde bulunmaktadır.
Vejetasyon fizyonomisi gereği otsu ve odunsu vejetasyon ayrı olarak değerlendirilmiş, otsu vejetasyonda iki, orman vejetasyonunda beş tane olmak üzere toplamda 7 farklı bitki toplumu belirlenmiştir. Otsu vejetasyon; Lythrum salicaria - Lycopus europaeus ve Carex remota - Galeobdolon luteum olmak üzere iki toplum altında sınıflandırılmıştır. Orman vejetasyonu ise; Alnus glutinosa toplumu altında yer alan Fraxinus angustifolia - Alnus glutinosa alt toplumu ve Alnus glutinosa tipik toplumu; Carpinus betulus toplumu altında Allium sicilum (Nectaroscordum sicilum)-Carpinus betulus alt toplumu ve Carpinus betulus tipik toplumu ile son olarak da Quercus petraea-Fagus orientalis toplumu şeklinde sınıflandırılmıştır.
Otsu vejetasyondaki bitki tür çeşitliliği incelendiğinde, en yüksek tür çeşitliliğinin taban arazilerde olduğu görülmektedir. Bend kenarı alanlar ve sulu dere kenarlarında tür çeşitliliği birbirine oldukça yakın olup, tür çeşitliliği açısından taban arazilerin hemen ardından gelmektedirler. Kuru dere kenarı alanların ise, otsu vejetasyonda en düşük tür çeşitliliğine sahip alanlar olduğu tespit edilmiştir. Otsu vejetasyonda; bentlerin kenarındaki (taşkın alanlarındaki) yüksek eğimin etkisiyle eğim arttıkça tür çeşitliliğinin arttığı doğrusal bir ilişki belirlenmiştir. Orman vejetasyonunda da benzer şekilde taban araziler en yüksek tür çeşitliliğine sahip alanlar olarak tespit edilmiştir. Sulu dere kenarı alanlar ikinci en yüksek tür çeşitliliğine sahiptir. Kuru dere vejetasyon alanları ise orman vejetasyonunda da en düşük tür çeşitliliğine sahip alanlar olduğu ortaya çıkmaktadır. Orman vejetasyonunda eğim ve yükselti ile tür çeşitliliği arasında ters bir ilişki belirlenmiş, eğim ve yükselti arttıkça, tür çeşitliliğinin azalma eğilimi olduğu ortaya konmuştur.
Bitki toplumlarının tür çeşitlikleri incelendiğinde, orman vejetasyonunda Allium sicilum - Carpinus betulus toplumunun en yüksek tür çeşitliliğine sahip olduğu belirlenmiştir. Lythrum salicaria - Lycopus europaeus toplumunun ise Carex remota - Galeobdolon luteum toplumuna göre biraz daha yüksek tür çeşitliliğine sahip olduğu belirlenmiştir.
Araştırma alanındaki taban araziler ile su kenarlarının tür bileşimi, çevresindeki alanlardan önemli oranda farklılık göstermektedir. Endemik türlerin bazılarının yine bu nemli biyotoplarda bulunduğu belirlenmiştir. Bu alanlar, bazı türler için çok önemli yaşam alanlarından olup, tür çeşitliliği açısından da zengin alanlardır ve mutlaka bu bitkilerin yerinde korunması (In-situ) gerekmektedir.
Kuru dereler, nemli bitki toplumları arasında tür çeşitliliği bakımından en düşük düzeyde tür çeşitliliğine sahip alanlar olarak belirlenmiştir. Daha çok yüzeysel akışa geçen suların taşınmasını sağlayan ve sürekli su taşımayan bu derelerin taban genişliği kadar hassas koruma kuşağına sahip olması uygun olacaktır. 1 numaralı akarsu tipinde (kuru derelerden veya kaynaklardan beslenen sulu dereler),  akarsu dere tabanı genişliği 1,9 m, akarsu yatağı vadisi genişliği ise 22,5 m olarak saptanmıştır. 1 numaralı akarsu tipi için, akarsuyun her iki tarafında 11'er metrelik bir mutlak koruma zonunun bırakılması önerilmektedir. Bu mutlak zona ek olarak da akarsu vadisinin eğim durumu ile meşcere kapalılık durumu da dikkate alınarak asgari 22 m'lik bir koruma kuşağı bırakılmalıdır. 2 numaralı akarsu tipi için (en az iki sulu derenin birleşmesiyle oluşan sulu dereler), akarsu yatağı genişliği 2,8 m, akarsu vadisi genişliği ise 24,5 m olarak belirlenmiştir. Dolayısıyla 2 numaralı akarsu tipi için ortalama dere genişliği ve akarsu vadisi genişliği dikkate alındığında, akarsuyun her iki tarafında yaklaşık 13 metrelik bir mutlak koruma zonu ile akarsu vadisinin eğim durumu da dikkate alınarak asgari 25 m'lik bir koruma kuşağının bırakılması gereklidir.
Nemli biyotopların bitki toplumlarının yayılışını sınırlayan birçok doğal faktörün yanında insan kaynaklı yoğun faydalanmaların ve yapay oluşumların da oldukça etkili olduğu gözlenmiştir. İstanbul gibi bir metropolde böylesine önemli bir alanın yoğun bir şekilde, taşıma kapasitesi gözetilmeden rekreasyon alanı olarak kullanılması çok sakıncalıdır. Bu hassas ekosistemlerin kırılganlığını azaltmak için, doğal yapının bozulmadığı alanlarda sürdürülebilirliğin sağlanması için koruma önlemlerinin alınması, bozulduğu alanlarda ise rehabilitasyon çalışmalarıyla doğal yapının yeniden oluşturulması sağlanmalıdır.
Bu araştırma sonuçlarına dayanarak, silvikültür ve amenajmanın esas aldığı meşcere amaç kuruluşu gibi uzun vadeli amaçların belirlenmesinde nemli biyotopların bitki toplumları; planlamalarda, gerekli silvikültürel uygulamalarda, ekolojik restorasyon uygulamalarında ana altlık olarak alınmalıdır.

Abstract:
Belgrade Forest, which is a natural and cultural heritage, was selected as a research area for determining the plant communities of humid biotopes which are important habitat and biodiversity areas and mapping those communities by selective biotope mapping method. For this purpose, areas with the least human impact were determined among the dams, wet and dry streams, and the bottomlands showing humid biotope characteristics. The research was conducted by vegetation sampling on the dry and wet streams in the watersheds feeding Sultan Mahmud Dam, Ayvad Dam, Kömürcü Dam and Topuzlu Dam, and the areas on the bank of Sultan Mahmud Dam and Ayvad Dam, and the wet stream feeding the Grand Dam, and the bottomlands in the riparian areas of Bakrac Creek. The Braun-Blanquet method was used for vegetation sampling. In the study, the sample plots were distributed with a subjective estimation according to the floristic-ecological homogeneity of stands. The topographical structure was considered for the distribution of the sample plots, considering the representation of each plant community adequately. The sample sizes used for forest vegetation, shrub vegetation, and herbaceous vegetation were 400 m², 50 m², and 25 m², respectively. In the study, the shape of the sample plots was determined as square or rectangular according to the site and vegetation characteristics. Sample plots along the transect axis were taken 1 m² for herbaceous vegetation, 25 m² for shrub vegetation, and 100 m² for forest vegetation in order to determine the transitions between plant communities. Each transect has a different length of transect axis depending on the length of the slope or stream. A total of 62 vegetation plots were taken, of which 16 were on the bottomlands, 15 on the dam side, 16 on the wet riparian areas, and 15 on the dry riparian areas. In addition, a total of 88 plots were taken on 27 different transect axes, 17 of which extend towards the slopes, 5 along the wet stream, and 5 along the dry stream. In general, a total of 150 vegetation sample plots were taken.
For the determination of plant communities, vegetation data was first entered into the TURBOVEG software. Then, the data was transferred to the JUICE software for classification and analysis. The vegetation data were divided into two physiognomic groups as herbaceous and forest vegetation, and each type was classified separately. TWINSPAN method was used for the classification of vegetation data. The diagnostic, constant and dominant species of plant communities were determined using the JUICE software, and the species diversity of each sample plot and plant community was calculated. Detrended Correspondence Analysis (DCA) as an indirect ordination technique and Canonical Correspondence Analysis (CCA) as a direct ordination technique were used and these analyzes were implemented using CANOCO 5 software. DCA aims to reveal the grouping of species and samples along environmental gradients. Whereas CCA aims to reveal the relationship between plant community composition and environmental variables. For comparing the ecological characteristics of plant communities, the average indicator values of the sample plots were calculated by assigning the Ellenberg - Pignatti values of plant species to the vegetation data in the JUICE software. The average indicator values of the communities were compared with the JUICE-R function using the MoPeT (Modified Permutation Test) code. Shannon - Wiener diversity index, which measures both the number and the density of species in an ecosystem, was used for the calculation of species diversity. Plant species diversity of sample plots was calculated using Shannon - Wiener index under JUCE software, and the species diversity of each plant community was compared. 
The bottom widths of the wet and seasonal dry streams and the valleys forming the stream bed in the research area were determined. Average stream bottom widths and streambed valley widths were determined. The average stream bottom widths and streambed valley widths obtained as a result of the study were used to determine the widths and standards of the protection zones in the land use types and vegetation types where streams pass through forest areas. 
Plant community maps of humid biotopes in Belgrade Forest were created with the GIS program as a result of the evaluation of the maps, satellite images and the data of the transect samples.
As a result of vegetation sampling, 258 taxa belonging to 67 families were determined. Eight of these taxa belong to the Pteridophyta division and 250 in the Angiosperma subdivision of the Spermatophyta division. 52 taxa belong to Monocotyledon and 198 to Dicotyledon classes. Of the plant taxa, 99 belong to Euro–Siberian, and 15 belong to the Mediterranean phytogeographic region. 3 of them are cosmopolitan and show a widespread distribution on the world scale. 4 taxa were determined as endemic in the study area. According to the "IUCN Red List Categories and Criteria", the red list categories of 8 endemic and rare species have been determined. Lathyrus undulatus (Endemic), Arum byzantinum, Ilex aquifolium, Lilium martagon, Symphytum tuberosum ssp. nodosum are endangered species and under Vulnerable (VU) category. Euphorbia amygdaloides var. robbiae (Endemic) and Dorycnium graecum are in the Near Threatened (NT) category. 
Herbaceous and woody vegetation were evaluated separately due to vegetation physiognomy, and a total of 7 different plant communities were determined of which 2 in herbaceous vegetation and 5 in forest vegetation. Herbaceous vegetation was classified under two communities, Lythrum salicaria - Lycopus europaeus and Carex remota - Galeobdolon luteum. The forest vegetation was classified as Fraxinus angustifolia - Alnus glutinosa sub-community and Alnus glutinosa typical community under Alnus glutinosa community; Allium sicilum (Nectaroscordum sicilum)-Carpinus betulus sub-community and Carpinus betulus typical community under Carpinus betulus community; and finally Quercus petraea-Fagus orientalis community. 
When the plant species diversity of herbaceous vegetation was analyzed, the highest species diversity was found on the bottomlands. This was followed by dam sides and wet riparian areas which were close to each other in terms of species diversity. It was determined that the dry riparian areas had the lowest species diversity in herbaceous vegetation. In herbaceous vegetation, a positive relationship was determined between slope and species diversity with the effect of the steep slope on the dam sides (in the floodplains). Similarly, it was also determined that forest vegetation on bottomlands had the highest species diversity. Wet riparian areas had the second highest species diversity. Forest vegetation on dry stream areas had also the lowest species diversity. A negative relationship was determined between slope, elevation and species diversity in forest vegetation, and it was revealed that as the slope and elevation increased, the species diversity tended to decrease. 
When the species diversity of plant communities was examined, it was found that Allium sicilum - Carpinus betulus community had the highest species diversity among forest communities. Lythrum salicaria - Lycopus europaeus community had a slightly higher species diversity compared to Carex remota - Galeobdolon luteum community. 
Species composition of bottomlands and riparian areas in the research area differs considerably from surrounding areas. Some of the endemic species were also found in these humid biotopes. These areas are very important habitats for some species and have a high species diversity which require in situ conservation. 
Dry streams were determined as the areas with the lowest level of species diversity among humid plant communities. It would be appropriate to have a sensitive protection zone as much as the bottom width of these streams which allows the transport of surface runoff and does not carry water permanently. In the river type 1 (wet streams fed by dry streams or springs), the width of the stream bottom was determined as 1.9 m, and the width of the stream bed valley was 22.5 m. For stream type 1, it is recommended to take an absolute protection zone of 11 meters on both sides of the stream. In addition to this absolute zone, a protection zone of at least 22 m should be left, considering the slope of the river valley and the stand closure. For stream type 2  (wet streams formed by the merging of at least two wet streams), the width of the stream bed was determined as 2.8 m and the width of the stream valley was determined as 24.5 m. Therefore, considering the average stream width and the river valley width of stream type 2, an absolute protection zone of approximately 13 m on both sides of the stream and a minimum protection zone of 25 m depending on the slope of the stream valley are required. 
In addition to many natural factors that limit the distribution of plant communities of humid biotopes, human-induced intensive utilization and artificial formations are also very effective. In a metropolitan city like Istanbul, it is very unfavorable to use such an important area as a recreational area intensively, regardless of carrying capacity. In order to reduce the fragility of these sensitive ecosystems, protection measures should be taken to ensure sustainability in the areas where the natural structure is not degraded, and the natural structure should be reconstructed through rehabilitation efforts in degraded areas. 
Based on the results of this research, plant communities of humid biotopes should form the basis in the planning, appropriate silvicultural practices, and ecological restorations for determining long-term goals such as desired stand structure based on silviculture and forest management.