Ako sa počíta biodiverzita lesa v rastovom simulátore SIBYLA ?
V rastovom simulátore SIBYLA sa počíta biodiverzita lesného porastu a to druhová a štrukturálna. V rámci druhovej biodiverzity sa určuje druhová bohatosť, rôznorodosť a vyrovnanosť. V rámci štrukturálnej biodiverzity sa určuje horizontálna a vertikálna štruktúra spolu s jej diferenciáciou. Zároveň sa počíta aj zjednodušená celková diverzita. Z hľadiska povahy charakteristík sa počítajú iba súborne za celý porast (simulačnú plochu), bez delenia na porastové zložky a dreviny.
|
Počet druhov je určený na základe počtu drevín v poraste (m). Index R1 je vypočítaný na základe počtu druhov (m) a počtu stromov na hektár (N) podľa (Margalef 1958):
Index R2 je vypočítaný na základe počtu druhov (m) a počtu stromov na hektár (N) podľa (Menhinick 1964):
Indexy R1 a R2 nemajú jednoznačné rámce a nedajú sa relativizovať na rozpätie od 0 po 1. Majú porovnávaciu hodnotu v absolútnych jednotkách medzi viacerými periódami simulácie, prípadne porastami (čím vyššia hodnota, tým väčšia druhová bohatosť). |
|
Index lambda sa vypočíta na základe zastúpenia kruhovej základne jednotlivých druhov drevín (wi) podľa (Simpson 1949):
Entropia H' sa vypočíta na základe zastúpenia kruhovej základne jednotlivých druhov drevín (wi) podľa (Shannon 1948):
pričom ako norma pre druhovo bohatý porast bolo zvolených 10 druhov drevín (viď. Hartleyova miera v menovateli vzorca). Indexy majú hodnoty v rozpätí 0 až 1, pričom 0 znamená minimálnu biodiverzitu a 1 maximálnu (druhý index môže vo výnimočných prípadoch prekročiť aj hodnotu 1, v prípade ak sa v poraste vyskytuje viac ako 10 druhov drevín, ktoré majú rovnomerné zastúpenie; aj v tomto prípade 1 znamená optimálny stav, každá vyššia hodnota potom značí kvalitu nad rámec našich predstáv o optimálnom stave). |
|
Index E1 závisí od entropie (H') a počtu druhov (m) podľa (Pielou 1975):
Index E5 závisí od indexu lambda a entropie (H') podľa (Hill 1973):
Indexy majú hodnoty v rozpätí 0 až 1, pričom 0 znamená minimálnu biodiverzitu a 1 maximálnu. |
|
Index R sa vypočíta na základe vzdialeností všetkých stromov k svojim najbližším susedom (ri), počtu stromov na ploche (N), veľkosti plochy (p) a obvodu plochy (u) podľa (Clark a Evans 1954):
Index sa pohybuje v rozpätí od 0 po 2,15. Hodnota 0 znamená agregovanú štruktúru, t.j. stromy sústredené v zhlukoch. Hodnota 1 znamená úplne náhodné rozdelenie stromov po ploche (tzv. Poissonove) a hodnota 2,15 znamená pravidelné rozmiestnenie stromov po ploche (v šesťuholníkovom spone). |
|
Párkorelačná funkcia Párkorelačná funkcia podľa Stoyana a Stoyanovej (1992) vyjadruje pravdepodobnosť výskytu dvoch stromov v rámci súboru všetkých stromov na simulačnej ploche práve vo vzdialenosti r:
kde K'(r) je derivácia funkcie K podľa premennej r. Ripleyho K-funkcia je definovaná ako množstvo stromov v rámci súboru všetkých stromov na simulačnej ploche nachádzajúcich sa vo vzájomnej vzdialenosti menšej ako r:
kde Ir je indikátor, ktorý nadobúda hodnotu 1 ak vzdialenosť stromov dij je menšia ako r a hodnotu 0 v opačnom prípade, A je veľkosť simulačnej plochy a n je počet stromov. V prípade ak rozmiestnenie stromov na simulačnej ploche je úplne náhodné (podľa Poissonového rozdelenia), tak hodnota parkorelačnej funkcie pre každú hodnotu r je rovná 1. Body funkcie teda ležia na priamke rovnobežnej s osou x, ktorá pretína os y v hodnote 1. Hodnoty nad 1 znamenajú zhlukovanie stromov a pod 1 znamenajú preriedenie stromov. Pre korektnú interpretáciu párkorelačnej funkcie sa robí ešte vyhladzovanie funkcie podľa vhodného filtra a korekcia systematickej chyby z okrajového efektu (napríklad Ripleyov alebo geometrický korektor). |
|
"Arten Profil" index sa vypočíta na základe kruhovej základne i-tej dreviny v j-tej porastovej vrstve (pij) podľa (Pretzsch 1992):
Prvá vrstva v poraste predstavuje stromy, ktoré majú výšku väčšiu ako 80% maximálnej výšky v poraste, druhá vrstva obsahuje stromy od 50% do 80% maximálnej výšky a tretia vrstva obsahuje stromy do 50% maximálnej výšky. Index sa pohybuje v rozpätí od 0 po 1. Čím vyššia je hodnota indexu, tým je vertikálna štruktúra viac rozrôznená. Pri hodnote indexu nad 0,9 sa dá štruktúra považovať za výberkovú. |
|
Hrúbková diferenciácia TMd závisí od pomeru medzi väčšou a menšou hrúbkou všetkých najbližších susedných stromov na ploche (rdij) podľa (Füldner 1995):
Výšková diferenciácia TMh závisí od pomeru medzi väčšou a menšou výškou všetkých najbližších susedných stromov na ploche (rdij) podľa (Füldner 1995):
Index sa pohybuje v rozpätí od 0 po 1. Pri hodnotách do 0,3 ide o malú diferenciáciu štruktúry, index od 0,3 do 0,5 vyjadruje strednú diferenciáciu, od 0,5 do 0,7 znamená silnú diferenciáciu a ak hodnota prekračuje 0,7, tak ide o veľmi silnú diferenciáciu. |
|
Celková diverzita podľa Jaehneho a Dohrenbuscha (1997) je kalkulovaná na základe vzťahov:
Celková diverzita (epsilon) vyjadruje agregáciu parciálnych zložiek diverzity: diverzity druhového zloženia (alfa), diverzity vertikálnej štruktúry (beta), diverzity priestorového rozmiestnenia stromov (chí) a diverzity korunovej diferenciácie (delta). Do výpočtou vstupujú: počet drevín (m), maximálne a minimálne zastúpenie dreviny (Zmax a Zmin), maximálna a minimálna výška stromu v poraste (hmax a hmin), maximálny a minimálny rozostup stromov (rmax a rmin), minimálna výška nasadenia koruny (KAmin) a minimálny a maximálny priemer koruny (KDmin a KDmax). Ak je výsledná hodnota väčšia alebo rovná 9, potom má porast mimoriadne rôznorodú štruktúru, hodnota v rozpätí od 8 do 8,9 značí rôznorodú štruktúru, index od 6 do 7,9 znamená nerovnomernú výstavbu, pri hodnotách v intervale od 4 do 5,9 ide o rovnomernú výstavbu a pri hodnotách pod 4 má porast monotónnu výstavbu. |
Väščina charakteristík biodiverzity sa nachádza v tabuľke Biodiversity v databáze rastového simulátora SIBYLA.
© Copyright doc. Ing. Marek Fabrika, PhD.