A szigetbiogeográfia és a tájökológia természetvédelmi alkalmazása Napjainkban az életközösségeket fenyegető veszélyek közül kiemelkedő jelentősége van a fragmentációnak Nagyobb összefüggő természetes vagy féltermészetes területek ma már nagyon ritkák Ma már inkább a kiterjedt kultúrsivatagokba vannak beágyazva a kisebb-nagyobb természetközeli élőhelyszigetek A szigetszerűség negatívan befolyásolja az életközösségek fennmaradását A fragmentáció ma is zajlik (pl. utak, autópályák építése, területhasználat) A fragmentáció és a vele járó szegélyhatás problémája a közösségek és populációk térszerkezetével kapcsolatos Az illető populációk számára alkalmas élőhelyfoltok, és az ezeket körülvevő alkalmatlan területek léteznek A valóságban azonban rendszerint egy többféle foltból álló mozaikkal van dolgunk A tájökológia feladata a foltmintázat, vagyis a táj struktúrája és a különböző ökológiai folyamatok közötti összefüggések vizsgálata A táj a biocönózis szint felett helyezkedik el, különböző típusú élőhelyek és az itt élő, egymással kölcsönhatásban lévő élőlénytársulások alkotják A fragmentáció közösség szintű hatásai Az egyes metapopulációknak (részpopulációk) viselni kell a populációméret csökkenésének valamennyi káros hatását Előfordulhat az is, hogy több részpopuláció mérete a a minimális életképes populációméret alá esik és ez tömeges kihalást okozhat Ennek közösségszintű következménye a fajszám drasztikus csökkenése, a kulcsfajok elvesztésével járó lavinaszerű fajvesztés és a közösségszerkezet átalakulása A fragmentáció két különböző komponensre bontható: 1) izoláció 2) szegélyhatás 1
Izoláció Szegélyhatás Jól szemlélteti azt a Barro Colorado sziget esete 1914-ben a környező terület elárasztásakor ez a 15,7 km2 hegy szigetté változott, izolálódott a környező területektől A nagyragadozók megfelelő méretű terület hiányában eltűntek a szigetről Ennek következménye elszaporodása volt a kisméretű emlősök A természetes élőhelyek feldarabolódása erdőirtás, beszántás, szennyezés, stb. következtében, mindig együtt jár az effektív területméret csökkenésével Az élőhelyek külső zónájában az életfeltételek (fényviszonyok, hőmérséklet, szennyezés, zaj, stb.) oly mértékben megváltozhatnak, hogy az számos populáció számára alkalmatlan lesz Ezek az emlősök fosztogatták a földön fészkelő madarak fészkeit, így a 1938 és 1970 között a 208 madárfajból 45 eltűnt Azon madarak száma is csökkent, amelyek a hangyák által felvert rovarokkal táplálkoztak Szegélyhatás Szegélyhatás Gyakran előfordul azonban, hogy a természetes élőhelyfoltok peremén meglepően nagy a fajgazdagság, a fragmentáció a fajszám növekedését okozza A betelepülő fajok nagy része azonban kozmopolita, igénytelen, kis természetvédelmi értékkel bíró inváziós faj, amely az értékesebb fajok kipusztulását is meggyorsíthatja Ezért ez a fajszámnövekedés természetvédelmi szempontból nem értékes Léteznek olyan értékes fajok, amelyek bizonyos típusú szegélyekben érzik jól magukat, de itt az élőhelyek elkülönülése természetes, hosszantartó folyamat eredménye Pl. az erdőfoltokat határoló bokorszegély énekesmadár faunája kimondottan gazdag 2
Szegélyhatás Egyes értékes növények is kifejezetten szegélytársulásokhoz, ún. ecotonokhoz kötődnek A fajok eltérő érzékenysége A különböző fajok eltérő érzékenységgel reagálnak a fragmentációra Különösen érzékenyek azok a fajok, amelyeknek 1) nagy a területigényük 2) kicsi a diszperziós, kolonizációs potenciáljuk 3) specializálódottak 4) a táplálékláncban magasabban helyezkednek el Diamond és May (1974) tanulmánya kimutatta, hogy a kisebb testű, generalista növényevők több szigethegyen maradnak meg, mint a nagyobb testű specialisták, vagy ragadozók A szigetbiogeográfia főbb törvényszerűségei MacArthur és Wilson (1967) kidolgoztak egy elméletet, amely a tengeri szigeteken kialakuló életközösségekre vonatkozott Elméletük kisebb módosításokkal szárazföldi élőhelyszigetekre is alkalmazható Területhatás Minél nagyobb egy sziget, annál több fajt képes eltartani: S = ca z ahol S a fajszám, A a sziget területe, z és c pedig állandók Ha mindkét oldal logaritmusát vesszük: Log S = log c + z log A egyenes egyenletét kapjuk Az állandók értéke megfelelő számú minta esetén lineáris regresszió alkalmazásával kiszámítható 3
Területhatás Területhatás Sok vizsgálat alapján megállapították, hogy z állandó értéke meglehetősen szűk határok között mozog, általában 0.18 és 0.35 közötti érték Gallé és mtsai (1990) hangyákra érvényes összefüggést kaptak (z = 0.22), növényekre és növényeken élő, szívogató kabócákra viszont nem volt érvényes a törvény Ennek lehetséges oka, hogy a környező területekről betelepülő gyomok növelték meg a fajszámot kis területű élőhelyszigetek esetén Távolsághatás A szárazföldtől, ill. a kolonizációs forrástól távolabbi szigetek fajszáma kisebb, mint a közelebbieké Pl. Hawaii-szigetek és Krakatau sziget növényvilága A Hawaii-szigetek a kontinenstől 4000 km távolságra vannak, míg Krakatau szigete a kolonizációs forrásnak tekinthető Jáva és Szumátra szigetektől 40 km távolságra van Egyensúlyi fajszám A szigetek kontinenstől való távolságuktól és nagyságuktól függően meghatározott számú fajt képesek eltartani egyensúlyi állapotban, amikor a betelepülés és a kihalás azonos mértékű 4
A szigetbiogeográfia alkalmazása védett területek tervezésénél A szigetbiogeográfia alkalmazása védett területek tervezésénél Wilson és Willis (1975) felismerték, hogy a szigetbiogeográfia törvényszerűségeinek fontos következményei vannak a védett területek tervezésénél Kedvezőbb, ha egy védett terület, a) egy tömbben van b) ha kerek, vagyis kicsi a kerület/terület arány c) ha fragmentált, akkor a részek közel vannak egymáshoz d) és ha folyosók kötik össze őket Ezt a véleményt sokan vitatták Egyesek szerint az egyetlen nagy, mások szerint a több kicsi védett terület a kedvezőbb (SLOSS-vita: Single Large or Several Small? ) A szigetbiogeográfia alkalmazása védett területek tervezésénél Több kicsi Többféle betelepülési sorrend többféle közösség összetétel Többféle populációméret többféle közösség összetétel Relative több átmeneti élőhely Nagyobb diszturbancia gyakoriság Kisebb célpont de szélesebb eloszlás Populáció genetikai differenciáció, endemizmus kialakulásának lehetősége Többféle kihalási sorrend többféle közösségösszetétel Járványok izolálódása Egy nagy Nagyobb egyensúlyi fajszám Lassúbb fajvesztés Bizonyos élőhelyek csak nagyobb területen férnek el Több zavartalan, belső élőhely Nagyobb területigényű fajok fennmaradási lehetősége Környezetszennyezési hatások kisebb valószínűsége Kisebb diszturbancia gyakoriság Természetes foltdinamika lehetősége A szigetbiogeográfia alkalmazása védett területek tervezésénél Egyik elrendezés mellett sem lehet egyértelműen dönteni Előnyös ha nagy a védett terület és több van belőle Választási kényszer esetén az aktuálisan jelenlévő, megőrzendő fajok és közösségek alapján kell választani Hazánkban jelenleg olyan kevés természetes és természetközeli terület van, hogy valamennyi fennmaradását biztosítani kell Nehezen terjedő fajok nagyobb esélye 5
A tájökológia és természetvédelmi alkalmazásai A tájökológia célja, hogy feltárja a táj mintázatát és vizsgálja ennek hatását a tájban élő életközösségekre és populációkra Ennek ismeretében a természetvédelem olyan tájmintázat megőrzésére vagy kialakítására törekszik, amely az adott terület természeti értékeinek fennmaradását szolgálja A táj mintázatának feltárása, tájindexek megállapítása Egy adott terület természetvédelmi szempontból releváns foltmintázatként való leképezéséhez el kell döntenünk: a) milyen térskálát választunk b) a foltokat milyen kritériumok alapján különítjük el Ezen döntések függenek attól, hogy, a) milyen objektumot vizsgálunk b) milyen kérdésre keressük a választ c) milyen időléptékben kívánunk dolgozni A foltmintázatot leggyakrabban az előforduló vegetációtípusok alapján állítják elő Pl. ható faktorok térképének és az előfordulási térképeknek az összevetése segíthet a védendő objektum viselkedésének megértésében A táj mintázatának feltárása, tájindexek megállapítása Hangyák, gyíkok esetében ha a napi mozgásra vagyunk kíváncsiak, akkor a terület hőképét kell előállítanunk Ha a növények elterjedését vizsgáljuk, akkor viszont talajtérképek szükségesek A foltmozaiknak dinamikája van, időben különböző hatásokra (pl. diszturbanciák miatt) változik Természetvédelmi problémák megoldására jól használhatók a Nemzeti Élőhely-osztályozási Rendszer (á-nér) élőhelytípusai, mint folttípusok Egy vizsgált kérdéshez és az adott objektumhoz adekvát foltmintázat tulajdonságait számszerűen kifejezhető formában kell megadni A táj mintázatának feltárása, tájindexek megállapítása Erre azért van szükség, hogy a különböző jelenségeket és folyamatokat egzakt módon vizsgálhassuk Erre alkalmasak a tájindexek, amelyek nagy része a foltok tulajdonságain alapul, ezek a táj fiziognómiai struktúráját jellemzik: 1) méret megoszlás 2) kerület/terület arány 3) a határok lefutása 4) a foltok irányultsága 5) a szomszédos foltok típusa 6) a foltok kontrasztja 7) a foltok összefüggősége 6
A táj mintázatának feltárása, tájindexek megállapítása A táj mintázatának feltárása, tájindexek megállapítása A kerület/terület arányát és a határok lefutását gyakran az ún. fraktál dimenzióval jellemzik Ezzel a módszerrel egyetlen szám segítségével jól megkülönböztethetjük a kerekded, sima határvonalú foltokat és a bonyolult alakú, kacskaringós határvonalú foltokat Tájindexek másik része az egész mozaikra vonatkozik és a táj kompozíciós struktúráját írják le: 1) foltdiverzitás (két komponens: folttípusok száma és gyakorisági megoszlása) 2) térbeli diszperzió (az aggregáltság mértéke) 3) a mintázat előrejelezhetősége (szabályossága) A tájmintázat funkcionális vizsgálata A mintázat objektumfüggősége Természetvédelmi szempontból az a legfontosabb, hogy a fentiek alapján jellemzett táj tulajdonságait összefüggésbe hozzuk a populációk és közösségek viselkedésével, túlélési esélyeikkel A populációk és közösségek tolerencia-tulajdonságaik alapján képezik le az élőhelyeket Ez azt jelenti, hogy bizonyos paraméterek térbeli változása egyes élőlények számára fontosak ezek heterogénnek érzékelik az élőhelyet Más élőlények számára ezek a különbségek nem fontosak, így ők homogénnek találják ugyanazt a területet Az hogy egy élőlény hogyan minősít egy élőhelyet több tényezőtől függ: 1) táplálékforrás 2) ragadozó hatása 3) kompetíció hatása 4) fiziológiai igények 5) magatartási kényszerek Ezen összefüggések felismerése segít a természetvédelmi kezelések megtervezésében és a tájstruktúra változásainak természetvédelmi objektumokra gyakorolt hatásainak előrejelzésében 7
A mintázat objektumfüggősége A populáció mintázatát ezeken kívül az élőhelyfoltok térbeli tulajdonságai is befolyásolják Wiens és mtsai (1993) szerint mozgó élőlényeknél az egyedek területhasználata alapján áll össze a populáció términtázata és dinamikája Néhány funkcionális tájellemző Dunning és mtsai (1992) szerint a táj fiziognómiai és kompozíciós struktúrája 3 fontos ökológiai alapfolyamatot befolyásol Ezeknek nagy szerepe van a populációk dinamikájának és a közösségek struktúrájának alakításában: 1) komplementáció 2) szupplementáció 3) source-sink dinamika Tájszintű komplementáció Tájszintű szupplementáció Ha egy fajnak olyan egymással nem helyettesíthető igényei vannak, amelyek két különböző élőhely foltban elégíthetők ki, ott ahol a két folt viszonylag közel van egymáshoz több egyedet képes eltartani, mint ahol az egyik típus ritka A vonalkázott területek a faj számára alkalmas területeket jelentik. A és B folt túl kicsi ahhoz, hogy egyedül eltartson egy populációt. Azonban az A foltban élők használhatják a közeli többi foltot, míg B foltot nem tudja a faj huzamosabb ideig elfoglalni 8
Source-sink viszonyok A tájszintű folyamatok befolyásolják a populációk előfordulását, így hatva a közösségek szerveződésére A tájökológiai folyamatok alapján azt mondhatjuk, hogy a természetvédelem nem korlátozódhat csak a védett területekre, hanem valamennyi természeti területet figyelembe kell venni Ezek sorsa ugyanis jelentősen befolyásolja a védett területek élővilágának alakulását is A vonalkázott foltok olyan gazdag élőhelyeket jelentenek, amelyek képesek fölös egyedeket produkálni (source habitatok), míg az üres foltok nem képesek egy helyi populációt fenntartani (sink habitatok), így a közeli source foltokból távozó egyedek biztosítják az utánpótlást A földrajzi információs rendszerek alkalmazása a tájszintű természetvédelmi kezelésben A földrajzi információs rendszer (GIS) egy számítógépes térinformatikai program, amelyen egy terület különböző szempontok alapján előállított términtázata, a populációk és közösségek előfordulása tetszőleges kombinációban megjeleníthető, összefüggéseik vizsgálhatók Megfelelő modellek alkalmazásával kísérletek végezhetők GIS segítségével Pl. ha egy környezeti paraméter értéke és annak térbeli elrendeződése változni fog és ismert a vizsgálandó populáció érzékenysége, valamint términtázata, előrejelezhető a sorsa A földrajzi információs rendszerek alkalmazása a tájszintű természetvédelmi kezelésben 9
A tájökológia humán-orientált értelmezése A tájökológia humán-orientált értelmezése Egy adott táj arculatát ma már jelentősen befolyásolják az emberi hatások Sokszor egy mozaikstruktúra leképezésének legfontosabb kritériuma a területhasználati típusok megkülönböztetése Természetvédelmi szempontból nagyon fontos az emberi tényezők figyelembevétele is, hiszen a közösségek védelmét és a területhasználat szempontjait állandóan egyeztetni kell Pl. fontos érvényesíteni a differenciált területhasznosítás elveit A tájökológia humán-orientált értelmezése A tájökológia humán-orientált értelmezése Többen elvetik a tájökológia biocentrikus értelmezését, és a tájat elsősorban emberi élettérnek tekintik Ezt a célt össze kell hangolni a tájban élő emberek igényeivel, és megtalálni mind a természeti, mind az emberi értékeket megtartó harmóniát Ezen értelmezés alapján a tájökológia egy interdiszciplináris tudomány és az ökológián kívül földrajzi, szocio-pszichológiai, közgazdasági, kulturális és területhasználati vonatkozásai is vannak Fő célja az ember és a táj kapcsolatának vizsgálata, a tájtervezés, kezelés, fejlesztés és helyreállítás elméleti alapjainak megteremtése, a táj mint emberi élettér egészségének és integritásának biztosítása A tájszintű természetvédelem valóban nem nélkülözheti a társadalmi szempontok figyelembevételét sem, de a természeti értékek megőrzése az elsődleges feladat 10