Metody określania bioróżnorodności w badaniach rolniczych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Metody określania bioróżnorodności w badaniach rolniczych"

Dagmara Kowalewska
5 lat temu
Przeglądów:

1 Metody określania bioróżnorodności w badaniach rolniczych Prof. dr hab. Piotr Stypiński Dr inż. Dorota Sienkiewicz- Paderewska Katedra Agronomii SGGW 1

Stawicka i in. (2010) przytaczają 25 różnych definicji bioróżnorodności.

2 Historia KONIEC XX WIEKU WSPÓŁCZESNOŚĆ Bioróżnorodność to obecnie jedno z najpopularniejszych zagadnień skupiających uwagę naukowców. Stawicka i in. (2010) przytaczają 25 różnych definicji bioróżnorodności. W internecie możemy znależć tysiące rekordów związanych z hasłem bioróżnorodność 2

oraz w zespołach ekologicznych, których są częścią.

3 Definicje bioróżnorodności Konwencja o różnorodności biologicznej (Rio de Janeiro, 1992) Różnorodność biologiczna przedstawiona jest jako zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów występujących na Ziemi w ekosystemach lądowych, morskich i słodkowodnych oraz w zespołach ekologicznych, których są częścią. Dotyczy to różnorodności w obrębie gatunku, pomiędzy gatunkami oraz różnorodności ekosystemów. Fot. D.Sienkiewicz-Paderewska Fitocenoza gruntu ornego Fot. D.Sienkiewicz-Paderewska Fitocenoza użytku zielonego 3

4 Bioróżnorodność to zmienność życia obejmująca: zróżnicowanie genowe zmienność gatunkową zmienność funkcjonalną (ekosystemową) różnorodność krajobrazową fot. D. Sienkiewicz-Paderewska fot. P. Stypiński fot. D. Sienkiewicz-Paderewska 4

5 Poziomy bioróżnorodności Trzy rodzaje zmienności międzygatunkowej α - diversity =różnorodność gatunkowa wewnątrz jakiegoś obszaru lub ekosystemu (np. liczba gatunków na danym obszarze lub ekosystemie). β - diversity =różnorodność gatunkowa między ekosystemami (np. liczba gatunków unikalnych, specyficznych dla danego ekosystemu). γ - diversity = bioróżnorodność oceniana na dużych obszarach lub w całym regionie ( np. liczba gatunków w krajobrazie). Whittaker i wsp

6 Jak zmierzyć i wycenić bioróżnorodność? 6 fot. D. Sienkiewicz-Paderewska

7 Wskaźniki bioróżnorodności TOPICS Introduction Diversity indicators Succession Species Carbon stocks From: Duelli & Obrist (( ) (2003 (2003)

8 Wskaźniki bioróżnorodności wg Eurostatu Opracowano listę 28 rolniczo-środowiskowych wskaźników, (AEI), zaproponowanych do monitorowania aspektów środowiskowych w realizacji wspólnej polityki rolnej UE (CAP). W kontekście 'Renewed EU Sustainable Development Strategy', wskaźniki te pomagają w : dostarczaniu informacji o środowisku rolniczym pokazaniu wpływu rolnictwa na środowisko; ocenie wpływu rolnej i środowiskowej polityki na zarządzanie farmami podejmowaniu decyzji w zakresie rolnictwa i polityki środowiskowej; przedstawianiu relacji rolno-środowiskowych opinii publicznej Eurostat ( Agri-environmental indicators (AEI) stocks

9 Bioróżnorodność w rolnictwie Określając bioróżnorodność w rolnictwie najczęściej badamy zróżnicowanie gatunków, ewentualnie ras, czy odmian w obrębie ekosystemu, typu krajobrazu, obszaru, regionu geograficznego, gospodarstwa etc. A large majority of EU citizens agree that agriculture contributes to the beauty of the countryside (86%), helps to preserve and protect rural areas (89%), and is beneficial for the environment (81%). Special Eurobarometer 389,

10 Rolnictwo a bioróżnorodność ASPEKTY NEGATYWNE Niszczenie naturalnych siedlisk i zastępowanie ich przez agrocenozy Intensywne zwalczanie chwastów i chorób obniża obecność wielu gatunków Migracja środków chemicznych ( nawozy i pestycydy) do środowiska ASPEKTY POZYTYWNE Zwiększenie bioróżnorodności krajobrazu Ekstensywne rolnictwo zwiększa udział roślin wieloletnich Wypas zwiększa bogactwo gatunkowe ekosystemów Ekstensywne sady wpływają na wzrost obecności gatunków półnaturalnych 10

11 Wskaźniki bioróżnorodności Opracowano wiele wskaźników bioróżnorodności, a nowe metody wciąż powstają, często coraz bardziej skomplikowane, co zdecydowanie nie umniejsza roli najprostszych i najczęściej na razie stoswanych wskaźników, do których należą: Bogactwo gatunkowe (Species richness) to liczba gatunków w zbiorowisku (na danych obszarze etc.). Oceniamy liczbę gatunków obecnych na danym terenie ( w danym siedlisku, ekosystemie etc. ) Można w ten sposób np. szacować straty na zdefiniowanym obszarze np. metoda Species Area Relationship SAR ( stosowana np. przy ocenie deforestacji lasów tropikalnych ) He and Legendre 1996 Względny udział gatunku w zbiorowisku (Relative abundance) to procentowy udział osobników danego gatunku w zbiorowisku (na danych obszarze etc.) względem łącznej liczby osobników zbiorowisku. 11

12 Współczynnik bioróżnorodności Simpsona diversity N( N 1) ni( ni 1) Współczynnik Shannona-Wienera (Weavera) H Wskaźniki bioróżnorodności c.d. S i 1 p i ln p i N łączna liczba osobników wszystkich gatunków ni łączna liczba osobników i-tego gatunku H miara różnorodności gatunkowej zbiorowiska S liczba gatunków pi procent względnego pokrycia i-tego gatunku w zbiorowisku Nizinna łąka śmiałkowa w Polsce fot. D. Sienkiewicz-Paderewska Współczynniki bioróżnorodności tych fitocenoz trawiastych będą się wyraźnie różnić Łąka górska w Pirenejach fot. A. Chodkiewicz 12

13 Zastosowanie mierników bioróżnorodności określanie poziomu różnorodności gatunkowej wszelkich organizmów na obszarze ich występowania zarówno w ekosystemach rolniczych, jak i pozostałych (leśnych, wodnych, gruntów ornych, populacji mikroorganizmów w ich środowisku życia, etc.). Np. określanie różnorodności gatunków roślin trwałych użytków zielonych, określanie gatunkowego zróżnicowania populacji chwastów w uprawach rolniczych, określania bogactwa miedz śródpolnych, opisywanie ornitofauny lub fauny motyli na wybranym obszarze etc.) 13

14 Metody ramkowe Określanie zmian w obecności, nieobecności lub rozproszenie pojedynczych gatunków roślin na danej przestrzeni Smith i wsp Kwadrat 1 m x 1 m (obecność i stopień pokrycia gatunków) wewnątrz kwadratu 2x2 m ( obecność pozostałych gatunków,) pięć kwadratów w transekcie jednego pola C.N Critchley

15 Metody stosowane w agroekosystemach Metody oceny zachwaszczenia ( metody ramkowe, ocena liczby chwastów, ich świeżej lub suchej masy itp., fitosocjologiczne) Ocena banku nasion w glebie Wielkość banku nasion oceniana jest na podstawie liczby nasion w próbie gleby (np. metoda Worobjewa w mod. Pawłowskiego 1963). Ocena wielkości banku nasion w oparciu o zagęszczenie siewek wschodzących z nasion, które znajdują się w glebie pobranej w warunkach naturalnych, a następnie umieszczonej w szklarniach lub laboratoriach Obserwacja wschodów siewek w warunkach naturalnych na przygotowanych uprzednio poletkach Metody fitosocjologiczne (waloryzacja przyrodnicza, ocena stopnia synantropizacji, użytkowo - rolnicza, siedliskowa, turystycznorekreacyjna, obecność form życiowych i in.) Metody mikrobiologiczne 15

16 Metody mikrobiologiczne Całkowita biomasa mikroorganizmów w glebie Stosunek biomasy grzybów do biomasy bakterii w glebie ( Bardgett i wsp.1996) Współczynnik różnorodności nematod glebowych Inne metody i narzędzia Metody biochemiczne (oznaczanie wolnych kwasów tłuszczowych, ergosterolu, enzymów itp.) Metody matematyczne, bioinformatyczne, modele komputerowe, metody graficzne Technika satelitarna, zdjęcia lotnicze, drony, wideo rejestratory, GPS 16

17 17

18 Sukcesja Sukcesja jest niezależnym od zmian sezonowych kierowanym i ciągłym procesem zasiedlania i jednocześnie wymierania populacji istniejących na danym obszarze. Begon et al

19 Metody oceny stopnia degradacji Metoda faz degeneracyjnych Falińskiego Fazy : 1) zmniejszenie się ilościowości gatunków charakterystycznych dla zespołu 2) zanik gatunków charakterystycznych zespołu 3) zanik gatunków charakterystycznych dla danego rzędu 4) zanik gatunków typowych dla danej klasy 5) zanik gatunków towarzyszących 6) zmiana formacji Metoda faz antropizacyjnych Kostrowickiego 19

20 Sukcesja na nieużytku porolnym 20 fot. D. Sienkiewicz-Paderewska

21 ioróżnorodność krajobrazu 21

22 Ocena bioróżnorodności krajobrazu INRA Francja 22

Szacowanie wartości bioróżnorodności Usługi ekosystemowe

rośliny uprawne, ryby, grzyby, drewno, owoce leśne,

zaopatrzeniowe, regulacyjne, wspomagające i kulturowe) M.

23 Szacowanie wartości bioróżnorodności Usługi ekosystemowe (ecosystems services ES) a) zestaw wytworów (np. rośliny uprawne, ryby, grzyby, drewno, owoce leśne, zwierzyna łowna) b) funkcje ekosystemowe (świadczenia zaopatrzeniowe, regulacyjne, wspomagające i kulturowe) M. Staniak, B. Feledyn-Szewczyk 2016 fot. D. Sienkiewicz-Paderewska; Global Diversity Outlook 23

24 Metody szacowania wartości ekonomicznej ekosystemów Usługi zaopatrzeniowe (płody rolne, zwierzęta, drewno) na podstawie cen rynkowych Usługi kulturowe ( wartości estetyczne, rekreacyjne, edukacyjne ) wyceniane za pomocą kosztów podróży do danego miejsca Usługi regulacyjne (utrzymanie jakości wody, powietrza, ochrona przed erozją, regulacja klimatu) wycena kosztów budowy wałów przeciwpowodziowych, stacji uzdatniania wody itp. 24

25 Metody szacowania wartości ekonomicznej ekosystemów Aesthetic View Water quality Road City Recreation Species habitat zoning Regulating services 25

26 Fauna a bioróżnorodność Gatunki i rasy miejscowe zwierząt hodowlanych Gatunki dzikie Owady i motyle Ptaki fot. D. Sienkiewicz-Paderewska fot. D. Sienkiewicz-Paderewska fot. Z.M. Raczkowscy fot. D. Sienkiewicz-Paderewska 26

27 27

28 Ptaki terenów rolniczych Badanie trendów populacyjnych 37 wyselekcjonowanych gatunków ptaków, które są charakterystyczne dla europejskich terenów rolniczych Ptaki terenów rolniczych mogą być wskaźnikiem i barometrem zmian w bioróżnorodności krajobrazów rolniczych w Europie. Ptaki są dobrym wskaźnikiem dostępności środowiska dla dzikiej przyrody a zwłaszcza przydatności terenów rolniczych dla gniazdowania w okresie ich sezonu rozrodczego Ocena zmian trendów w populacji charakterystycznych gatunków ptaków może pomóc w określeniu jakości siedlisk rolniczych i określić jak wartość tych siedlisk zmienia się w czasie. 28

30 Dziękuję Państwu za uwagę

Podobne dokumenty

Znaczenie zadrzewień śródpolnych dla ochrony różnorodności biologicznej krajobrazu rolniczego. Krzysztof Kujawa

Znaczenie zadrzewień śródpolnych dla ochrony różnorodności biologicznej krajobrazu rolniczego Krzysztof Kujawa Różnorodność biologiczna Zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów występujących na Ziemi