Skocz do treści

Instytut Biologii Ssaków Polskiej Akademii Nauk, Białowieża


Wpływ czynników biotycznych i abiotycznych na przestrzenne rozmieszczenie ssaków kopytnych w Puszczy Białowieskiej - zastosowanie foto-pułapek, teledetekcji satelitarnej i GIS do modelowania nisz środ

Wpływ czynników biotycznych i abiotycznych na przestrzenne rozmieszczenie ssaków kopytnych w Puszczy Białowieskiej - zastosowanie foto-pułapek, teledetekcji satelitarnej i GIS do modelowania nisz środowiskowych dużych ssaków

Projekt realizowany w ramach grantu NCN PRELUDIUM nr: 2012/07/N/NZ8/02651 (2013-2016)

Uczestnicy:

Mgr Jakub W. Bubnicki - kierownik

Dr hab. Dries J.P. Kuijper - wykonawca

Prof. dr hab. Bogumiła Jędrzejewska - wykonawca

Cel:

Celem niniejszego projektu jest rozpoznanie i analiza przestrzennego rozmieszczenia ssaków kopytnych w Puszczy Białowieskiej (PB). Planujemy przetestowanie hipotez dotyczących wpływu struktury środowiska, sezonowości, interakcji biotycznych pomiędzy gatunkami oraz presji antropogenicznej na zmienność rozmieszczenia pięciu gatunków ssaków kopytnych w przestrzeni oraz organizację przestrzenną całego zespołu. Dodatkowo analizowany będzie wpływ skali przestrzennej na wybór środowiska.  Przewidujemy, że proces ten ma charakter wielowymiarowy operując wzdłuż gradientów zmiennych środowiskowych oraz na różnych poziomach przestrzennych, zaczynając od struktury drzewostanu, a kończąc na konfiguracji przestrzennej krajobrazu. Projekt ma również na celu poznanie mechanizmów interakcji biotycznych pomiędzy gatunkami kopytnych w lasach niżu europejskiego.

Metodyka:

Badania zostaną przeprowadzone na obszarze polskiej części Puszczy Białowieskiej (ok. 600 km2), która jako modelowy ekosystem leśny stanowi punkt odniesienia dla pozostałych lasów niżu europejskiego. W PB występuje kompletny zespół rodzimych ssaków kopytnych (jeleń, dzik, żubr, łoś, sarna) oraz ich naturalni drapieżcy tj. wilk i ryś. Do zebrania wielkoobszarowych i długoterminowych danych na temat zespołu ssaków kopytnych PB wykorzystana zostanie mobilna sieć foto-pułapek. Dla każdej lokalizacji foto-pułapki umożliwi to pozyskanie przestrzennej informacji dotyczącej względnego zagęszczenia gatunków, behawioru oraz współwystępowania. Do opisu środowiska PB w kilku skalach przestrzennych wykorzystane zostaną materiały teledetekcyjne oraz techniki przetwarzania obrazów. Źródłem tych danych będą następujące multi-spektralne satelitarne zobrazowania PB: Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM+, RapidEye oraz WorldView2. Dodatkową informacją będą serie czasowe wskaźników wegetacyjnych oraz temperatury powierzchni zarejestrowane przez sensory satelitów MODIS i MERIS. Planujemy również wykorzystanie danych z lotniczego skaningu laserowego PB. Ważnym źródłem danych będą zobrazowania nowego satelity Landsat 8 (LDCM), który zostanie wysłany na orbitę w lutym 2013 r. Analiza przestrzennych wzorców wybiórczości siedliskowej ssaków kopytnych w PB przeprowadzona zostanie z wykorzystaniem technik modelowania rozmieszczenia gatunków w przestrzeni (ang. Species Distribution Modelling, SDM). Wykorzystane zostaną pozyskane teledetekcyjnie i opracowane w różnych skalach przestrzennych mapy środowiskowe PB. Dodatkowymi źródłami danych będą  bazy danych inwentaryzacji drzewostanów LKP PB oraz BPN. W celu uwzględnienia wpływu presji antropogenicznej na wybiórczość środowiskową ssaków kopytnych w proces modelowania włączona zostanie informacja dotycząca obszarów zabudowanych, sieci drogowej oraz pozyskania łowieckiego. W celu przybliżenia mechanizmów interakcji biotycznych pomiędzy gatunkami wykorzystane zostaną opublikowane w ostatnim czasie metody rozszerzające SDM w celu uwzględniania przestrzennych efektów tych interakcji.

Oczekiwane wyniki:

Proponowany projekt umożliwi poznanie mechanizmów warunkujących wzorce rozmieszczenia ssaków kopytnych w ekosystemach niżowych lasów Europy. Projekt poszerzy również ograniczoną obecnie wiedzę dotyczącą interakcji pomiędzy tymi gatunkami. W szczególności niejasne pozostają efekty łącznego oddziaływania struktury środowiska, czynników biotycznych oraz presji antropogenicznej na wybór i użytkowanie środowiska przez ssaki kopytne w różnych skalach przestrzennych. Pytania te dotyczą również innych gatunków i innych systemów ekologicznych. Jakkolwiek w ekologii możemy zaobserwować ostatnio zwiększone zainteresowani interakcjami przestrzennymi pomiędzy gatunkami, liczba badań empirycznych w naturalnych ekosystemach pozostaje ograniczona. Także badania w skali mniejszej niż regionalna należą do rzadkości. Przykłady stosowania technik teledetekcyjnych do testowania hipotez ekologicznych są nieliczne, w szczególności nieokreślony pozostaje problem doboru skali analizy bazującej na materiałach teledetekcyjnych do obserwowanych wzorców rozmieszczenia gatunków w przestrzeni. W Polsce praktycznie brak przykładów zastosowania teledetekcyjnego opisu środowiska w badaniach rozmieszczenia gatunków. Potencjalne praktyczne wykorzystanie wyników proponowanego projektu może mieć miejsce m.in. w leśnictwie, zarządzaniu populacjami dziko żyjących zwierząt i ochronie środowiska. Poza tym oczekujemy, że wynikiem realizacji projektu będą również pewne wytyczne odnośnie standaryzacji metodologii monitoringu zwierząt z wykorzystaniem foto-pułapek oraz wykorzystania technik teledetekcji w ochronie środowiska w Polsce.

Informacja dla wolontariuszy:

W ramach niniejszego projektu istnieje możliwość odbycia praktyk studenckich/wolontariatu, podczas których zainteresowane osoby będą mogły wziąć udział w pracach terenowych i/lub analizie danych:

Prace terenowe:

Analiza danych:

rozstawianie i zbieranie foto-pułapek

klasyfikacja nagrań z foto-pułapek

fotografia hemisferyczna

modelowanie zobrazowań satelitarnych

Inwentaryzacje leśnych powierzchni referencyjnych

modelowanie rozmieszczenia ssaków kopytnych 

Kandydaci zainteresowani analizą danych powinni posiadać doświadczenie w statystycznej analizie danych. Mile widziane będą umiejętności z zakresu technik GIS i teledetekcji satelitarnej.

Szczególnie zapraszamy do współpracy osoby o dużym doświadczeniu/umiejętnościach w statystycznym modelowaniu danych. Umiejętność programowania w jednym lub kilku językach (Python, R lub C, C++) będzie dużym atutem.

Informacja dla programistów:

W ramach niniejszego projektu rozpoczęliśmy rozwój open source'owej, bazodanowej aplikacji internetowej - 'tr@pper'. System ten pomyślany został jako narzędzie integrujące potencjał zdalnych metod pozyskiwania informacji o środowisku i żyjących w nich gatunkach oraz dobrych praktyk naukowych (np. metadane). Rozwijając 'tr@pper'a dążymy do wypracowania efektywnych metod integracji, współużytkowania oraz ponownego wykorzystania danych środowiskowych zbieranych w ramach projektów stricte naukowych oraz istniejących programów monitoringu przyrodniczego. Jako framework wybraliśmy Django (Python). Istnieje możliwość dołączenia do zespołu programistów i czynnego udziału w rozwoju 'tr@pper'a w formie praktyk studenckich (np. studenci informatyki i bioinformatyki) lub wolontariatu.

Kontakt: kbubnicki@ibs.bialowieza.pl

© 2011 Instytut Biologii Ssaków PAN w Białowieży

Wróć do treści