Koncept metodiky monitoringu lesných biotopov na Slovensku

1. Koncept metodiky monitoringu lesných biotopovna Slovensku Prof. Ing. Štefan Š m e l k o, DrSc., EFRA Zvolen

2. Východiskové údaje V sústave chránených území európskeho významu NATURA 2000 na Slovensku je : • 19 lesných biotopov, z toho 8 prioritných, • v každom biotope väčší počet lokalít (až 50), • premenlivá výmera (30 - 650 tisíc) , spolu cca 940 tisíc ha, • veľká rôznorodosť, • veľký teritoriálny rozptyl po území SR.

3. Cieľ monitorovania • zisťovať (mapovať a hodnotiť) stav lesných biotopov o p a k o v a n e v dohodnutých časových intervaloch, • porovnávať tieto stavy, • posudzovať vzniknuté zmeny a  • odvodzovať vývojové trendy

4. Všeobecné požiadavky na monitorovanie lesných biotopov 1) Biotopy charakterizovať sústavou parametrov, ktoré by vyjadrovali jednak rozsah (počet a veľkosť) i teritoriálne rozmiestnenie biotopov, jednak stav biotopov a stupeň ich priblíženia sa k žiadanému vopred definovanému priaznivému stavu ochrany. 2) Parametre zvoliť tak, aby boli objektívne, jednoznačné, čo najjednoduchšie, logicky pochopiteľné a dobre interpretovateľné. 3) Zabezpečiť porovnateľnosť údajov o stave biotopov navzájom i v dlhšom časovom slede, na domácej i medzinárodnej úrovni –uplatniť biometrické princípy monitorovania

5. Všeobecné požiadavky na monitorovanie 4) Na mapovanie a hodnotenie stavu biotopov využiť v maximálnej miere všetky dostupné už existujúce informačné zdroje. 5) Celý monitoring metodicky koncipovať tak, abyrešpektoval veľkú rôznorodosť jednotlivých typov lesných biotopov a bol univerzálny a dobre využiteľný nielen pre biotopy európskeho, ale aj národného významu. 6) Výsledky monitoringu o stave biotopov a ich vývoji spracovať a prezentovať vo forme uceleného informačnéhosystému v úzkej väzbe na ostatné s nim súvisiace domáce i medzinárodné informačné systémy.

6. Hierarchické úrovne monitorovania • Slovenská republika (všetky lesné biotopy NATURA2000) • Biotopy • Lokality biotopov • Základné priestorové jednotky lesa (polygóny– prirodzené zoskupenia lesných porastov), na ktorých sa má stav biotopov posudzovať. Údaje o stave biotopov treba zisťovať a postupne agregovať smerom od najnižšej k najvyššej úrovni

7. Mapovanie lesných biotopov • vyhotoviť zoznam biotopovNATURA 2000 a ich predbežnú lokalizáciu na území SR, • pripraviť podklady pre mapovateľa z existujúcich informačných zdrojov, prekryť vrstvy GIS Lesoprojektu, vyhotoviť mapovú dokumentáciu a dať k dispozícii výpis aktuálnych ekologických a porastových charakteristík tých lesných porastov, ktoré príslušný biotop vytvárajú, • v teréne hranice biotopu overiť, skorigovaťa vhodným (dohodnutým) spôsobom vyznačiť, zároveň navrhnúť a  vylíšiť hodnotiace polygónya všetko zdokumentovať, • zistiť výmeru biotopov a lokalít.

8. Hodnotenie stavu biotopov1) Kvalitatívne hodnotenie • zaradenie biotopu - podľa toho ako spĺňa jednotlivé kritériá a indikátory FCS - do 4 kategórií: A,B,C,D napr. A,B – A,D,B,A,C – A,B .......... tab.1 • takéto ohodnotenie vystihuje celkom dobre a rovnakými kritériami najdôležitejšie stránky biotopu, avšak každú z nich izolovane, • neumožňuje rovnako dobre a objektívne zhodnotiť komplexnecelkovýstav biotopu na danej priestorovej jednotke lesa (v hodnotenom polygóne) a potom toto hodnotenie agregovať do vyšších hierarchických rovín • kategórie A,B,C,D sú totiž typické kvalitatívne veličiny, pre ktoré neplatia bežné matematické operácie • okrem toho jednotlivé hodnotiace kritériá a indikátory nemajú rovnakúváhu(významnosť).

9. Tab.1. Príklad konkrétneho kvalitatívneho ohodnotenia stavu biotopu

10. Hodnotenie stavu biotopov2)Kvantitatívne hodnotenie • vyjadrenie stavu biotopu pomocou číselného kvantifikátora: • priemerná bodová hodnota (známka) Z ........ menej vhodný • kvantifikátor Q1 - operátor OR ...................... orientačný • kvantifikátor Q2 - operátor AND ................... nevhodný • kvantifikátor Q3 - kombinácia oper. OR a AND ... najvhodnejší • kategóriám A,B,C,D, kritériám a indikátorom sú pridelené váhy„w“ (pre každý biotop individuálne i zovšeobecnené, môžu sa ľubovoľne meniť), pre automatizovaný výpočet je vyprac. program na PC • kvantifikátor Q svojou hodnotou priamo udáva relatívne priblíženie sa stavu biotopu k želanému „optimu“ = 100% • z hodnoty Q (napr.= 82,9%) možno ľahko znovu prejsť nakvalitatívne hodnotenie - podľa zvoleného kľúča, napr.:

11. Tab.2. Príklad kvantitatívneho hodnotenia stavu biotopu

12. Hlavné menu programu pre výpočet kvantifikátorv Q

13. Metódy monitorovania Treba diferencovať a optimalizovať s ohľadom na: • veľkosť biotopu, • jeho charakter (vnútornú variabilitu), • dôležitosť (vzácnosť výskytu), • disponibilné finančné a personálne zdroje, • úroveň a obsah využiteľných externých informačných zdrojov v čase vykonania monitoringu, • skutočnosť, že základnými priestorovými jednotkami pre hodnotenie FCS majú byť polygóny do 100-150 ha. Uprednostniť postupy, ktoré najlepšie splnia všetky základné požiadavky kladené na monitorovanie.

14. Metódy monitorovania Uvažujú a hodnotia sa tieto možné varianty: 1. Prevzatie údajov z existujúcej databázyLesoprojektu(LHP) a ich doplnenieo chýbajúce údaje 2. Celoplošné zisťovanie 3. Výberové zisťovanie – diferencované podľa veľkostných kategórií biotopov 4. Kombinované dvojfázové zisťovanie 5. Využitie údajov veľkoplošnej národnej inventarizácie lesov SR (2005-2006) 6. Intenzívny monitoring vzácnych biotopov

15. Metódy monitorovania1.Prevzatie údajov z existujúcej databázyLesoprojektu(LHP) a ich doplnenieo chýbajúce údaje • dá sa uskutočniť pomerne jednoducho, rýchlo a hospodárne, • vyžaduje prevod údajov o porastových veličinách (JPRL) na ich prirodzené zoskupenia – polygóny, • vyžaduje doplnenie dosť veľkého počtu chýbajúcich údajov potrebných pre hodnotenie FCS - priamymmeraním alebo približným modelovaním, • môže poskytnúť výsledky len s  veľmi nízkou a úplne neznámou (nekvantifikovateľnou) vypovedacou hodnotou, • je použiteľné len pre všeobecné informatívne účely.

16. Metódy monitorovania2.Celoplošné zisťovanie • bežne používaná metóda, vykonávaná terénnou pochôdzkou po celom hodnotenom území, • môže poskytnú len súhrnné posúdenie jednotlivých indikátorov FCS za celé územie, • nedáva žiadne informácie o vnútornej variabilite FCS po hodnotenej ploche, • neumožňuje stanoviť ani vypovedaciu hodnotu (chybu) výsledného hodnotenia, • môžu vzniknúť oprávnené pochybnosti, či sa hodnotiteľovi v rozsiahlejších územiach podarí dostatočne objektívne určiť „súhrnný výsledok“, • použiteľné je iba pre veľmi malé biotopy, resp. ich lokality do výmery cca 3 až 5 ha.

17. Metódy monitorovania3.Výberové zisťovanie • vychádza z teórie matematicko-štatistických metód, je objektívne a hospodárne, • sústreďuje pozornosť na vhodne zvolené miesta biotopu - tzv. výberové jednotky, • umožňuje z výsledkov hodnotenia kritérií a indikátorov FCS odvodiť všetky požadované parametre biotopu, kvantifikovať mieru ich presnostia spoľahlivosti, • v prípade, že sa výberové jednotky v  teréne vhodne stabilizujú (najlepšie neviditeľne – vreckovým GPS), opakované zisťovanie sa môže robiť vždy na tých istých miestach, získa sa tesná korelácia medzi údajmi a chyba zmeny stavu sa zníži až o 1/2, • Realizácia - diferencovane podľa veľkostných kategórií biotopov v troch samostatných systémoch I, II, III.

18. .3. Výberové zisťovanieVýberový systém I – pre malé územia do 100-150 ha • uplatní sa jednoduchý jednostupňový výber • výberovej jednotky (VJ) - kruhy, pásové úseky, pásy(ich rozmery v teréne nevytyčované – FCS posudzované „na dohľad“) – obr. 1-3, • počet VJ (n) – v závislosti od stupňa variability FCS po ploche biotopu (SR=1,2,3,4) a od požadovanej presnosti výberového výsledku (EQ=7-15%): SR= 1-malý 2-stredný 3-veľký 4-veľmi veľký n = 10 – 8 33 – 18 73 – 36 130 - 64 • rozmiestnenie VJpo hodnotenom území – systematické v konštantných odstupoch (s), • hodnotenie FCS a záznam výsledkov na každej VJ, • výpočet ukazovateľov charakterizujúcich FCS biotopu– podľa špeciálneho algoritmu – tab.3.

19. 3. Výberové zisťovanie Výberové jednotky – vybraté miesta pre hodnotenie FCS biotopu

20. 3. Výberové zisťovanieVýberový systém II. – pre stredne veľké územia od 200 do 5000 ha • uplatní samodel stratifikovaného výberu, • zostaví sa plán výberu– východiskom bude stupeň variability FCS celého územia (napr. 3), podľa neho sa určí celkový počet VJ (napr. n = 75), tie sa rozdelia na jednotlivé polygóny (j) úmerne ich veľkosti, alebo aj variabilite FCS (napr. nj =3-11 ) • vlastné hodnotenie FCS sa vykoná v každom polygóne podobne ako pri systéme I. • ukazovatele FCScelého biotopu sa odvodia agregovanímpolygónových výsledkov – špeciálny algoritmus – tab.4 • postup je veľmi efektívny - zohľadní skutočný stav a vnútornú štruktúru každého vyskytujúceho sa polygónu a celkový výsledok poskytne s vysokou presnosťou • problém – určiť hornú, ešte ekonomicky únosnú hranicu veľkosti územia (počet polygónov v ňom) pre aplikáciu systému II.

21. 3. Výberové zisťovanieVýberový systém III. – pre veľké územia nad 5000 ha • počet 100-hektárových polygónov je v nich taký veľký (50 až vyše 5300), že použitie výberových systémov I a II by bolouž ekonomickyneúnosné • uplatnení sa model dvojstupňového výberu, • v 1. stupni sa z celkového počtu M polygónov vyberie náhodným alebo systematickým spôsobom menší počet m polygónov, • v 2. stupni sa vo všetkých vybratých polygónoch uskutoční zisťovanie výberovým systémom I, • pre celý biotop sa ukazovatele FCS odvodia špeciálnym postupom, ktorý je pomerne zložitý a musí zohľadniť zdroje variability FCS tak vo vnútri polygónov ako aj medzi nimi • problémy – nižšia presnosť, potreba poznať biometrické vlastnosti FCS veľkých biotopov, výskumne doriešiť optimalizáciu nákladov a presnosti

22. Metódy monitorovania4.Kombinované dvojfázové zisťovanie • Ide o vhodné prepojenie viacerých metód a technológií, dostatočne presné a hospodárne, použiteľnévo všetkých veľkostných kategóriách biotopov • v 1. fáze sa údaje o FCS získajú menej presne, ale jednoducho, rýchlo a lacno, a to celoplošne - pre všetky polygóny, • v2. fáze sa uskutoční výber malého počtu n zo všetkých N polygónov a zistí sa v nich stav FCS výberovým systémom I , • výsledky z 2. fázy sa pomocou špeciálnych biometrických postupov využijú na skorigovanie a spresnenie pôvodne„odhadnutých“údajovv 1. fáze zisťovania, • realizácia (asi r. 2015) –predpokladáinováciu LHP (doplnenie o údaje pre FCS), letecké a kozmické snímky s vysokou rozlišovacou schopnosťou, GIS ai.

23. Metódy monitorovania5. Využitie údajov veľkoplošnej národnej inventarizácie lesov SR (2005-2006) • Inventarizácia sa uskutoční v rokoch 2005-2006, • Pokryje všetky lesy na území SR trvalými inventarizačnými plochami (IP) v sieti 4x4 km, • Koncipovaná je tak, že na IP sa zistia o .i. aj všetky znaky potrebné pre hodnotenie stavu lesa podľa kritérií a indikátorovNATURA 2000  • Výsledky umožnia odvodiť súhrnné charakteristiky  FCS vo všetkých lesných ekosystémoch celej SR • Pre územia NATURA , najmä vo veľmi veľkých biotopoch, by bolo potrebné monitorovaciu sieť zahustiť na 2x2 resp. 1x1 km – ako alternatívu k výberovému systému III. • Problém: FCS sa vzťahujú na rozdielne jednotky (na 100 ha polygón a na malú IP a jej najbližšie okolie), ich kompatibilitu treba preskúmať a definíciu FCS podľa potreby inovovať

24. Metódy monitorovania6.Intenzívny monitoring vzácnych biotopov • Prichádza do úvahy pre mimoriadne významné alebo vzácne sa vyskytujúce biotopy a ich lokality • Takéto biotopy môžu slúžiť ako demonštračné objekty pre výskum, výchovno-vzdelávaciu, osvetovú a propagačnú činnosť • Založiť ich treba ako trvalé výskumné plochy, v teréne stabilizovať, stav podchytiť a zdokumentovať komplexne a veľmi detailne, dlhodobo sledovať ich vývoj • Uplatniť pri tom najmodernejšie technológie(Field-Map pre mapovanie, vizualizáciu pre typické štruktúry, simulačné postupy pre prognózovanie vývojaai.)

25. Výsledky monitorovania Výstupné informácie o stave biotopov • Počet biotopov, ich lokalít a hodnotených polygónov (N) • Výmera biotopu a jeho lokalít (P,  ha) - potencionálna a skutočná • Mapa rozmiestnenia biotopov a ich lokalít po území SR • Relatívne plošné zastúpenie biotopov (p%) v jednotlivých FCS kategóriách A, B, C, D a chyba určenia tohto podielu (Ep%), t.j. zhodnotenie stavu biotopov pomocou kvalitatívnych veličín • Číselné kvantifikátory stavu biotopov v jednotlivých kategóriách A, B, C, D i spoločne za všetky kategórie, ich priemerná hodnota (Q), variabilita (sQ) a chyba určenia výsledného kvantifikátora (EQ), t.j. zhodnotenie stavu biotopov pomocou kvantitatívnych veličín • Porovnanie dvoch stavov biotopu– zhodnotenie zmeny parametrov FCS v časovom rade, resp medzi viacerými biotopmi navzájom– špeciálny algoritmus

26. Výsledky monitorovaniaVýstupné informácie o stave biotopov • DiferenciaFCS medzi dvomi porovnávanými biotopmi (1) a (2): • Chyba diferencie (pri 95 = spoľahlivosti): r1,2 - stupeň tesnosti korelácie medzi (1) a (2) stavom biotopu • Posúdenie diferencie (zmeny FSC) :diferenciu považovať za skutočnú (s 95 % spoľahlivosťou za signifikantnú), ak platí, že V opačnom prípade ju považovať iba za náhodnú, spôsobenú chybami zisťovania.

27. Tab.4. Príklad odvodenia parametrov FCS na úrovni jedného polygónu (P = 110 ha, n = 8)

28. Tab.5. Príklad odvodenia parametrov FCS na úrovni jedného biotopu zloženého z 10 polygónov

29. Tab.5. Príklad odvodenia parametrov FCS na úrovni jedného biotopu zloženého z 10 polygónov - pokračovanie

30. Koncept informačného systému pre monitoring FCS lesných biotopov (Fabrika 2004)

31. Frekvencia monitorovania • Projekt NATURA 2000 predpokladá 6 ročný cyklus monitorovania • V SR do úvahy prichádza synchronizácia termínov NATURA s dvomi celoštátnymi aktivitami: - vykonávanie národnej inventarizácie lesa, kde sa počíta s 10 ročným cyklom opakovania (v r. 2005-06, 2015-16 atď.) - vyhotovovanie súhrnných informácií o stave lesov z LHP (kde je cyklus 5–ročný) • Pravdepodobný termín prvého monitoringu lesných biotopov NATURA-SR ..... r. 2007-2009

32. Realizácia monitoringu lesných biotopov Vyžaduje: • vypracovanie metodiky a podrobných pracovných postupov monitorovania a ich experimentálne overenie v modelových územiach, • zriadenie resp. poverenie špecializovanej organizácie (subjektu) pre túto činnosť, • vytvorenie organizačných štruktúr pre rutinné vykonávanie monitoringu (riadiace, koordinačné, odborné skupiny), • výber a zaškolenie pracovníkov pre terénne práce, kontrolu a spracovanie výsledkov monitoringu, • zabezpečenie finančných prostriedkov na overovanie metodík, materiálne a prístrojové vybavenie a vykonanie prvého cyklu monitoringu.