מיפוי המגוון הביולוגי באמצעות משתני סביבהלירון סטולר-כוורי ויוחאי כרמל

היחידה להנדסת סביבה מים וחקלאות, הטכניון

: נוכח הקצב המואץ של היעלמות השטחים היעד הכוללהפתוחים, ההגנה על מגוון החי דורשת תכנון אופטימלי של

תנאי מקדים לכך הוא מיפוי מלא יתרת השטחים הפתוחים. של מגוון החי.

: הגישות המקובלות הבעייהלמיפוי המגוון הביולוגי לוקות

(, ויישומן איטי ויקרbiasבהטיה )

: פיתוח גישה בלתי מוטה למיפוי המגוון הביולוגי האתגרבמרחב, שתהא כוללנית, מהירה, זולה, אמינה – ותשמש

בסיס לתכנון.

Indicator group

הגישות המקובלות למיפוי המגוון הביולוגי

Indicator species

: תפוצתו של כל תיאורית הנישהגישה זו מתבססת על מין תלויה בסט של משתני הסביבה במרחב )קרקע,

מיסלע, מיקרו-אקלים, טופוגרפיה(.

ייחודי הרכב מינים קיים משתני סביבהלסט נתון של שצפוי להופיע בו.

צפוי הרכב מינים ייחודי. טיפוס-סביבהלכל

)הקשה למיפוי( – המגוון הביולוגיעל מנת לשמור על )נחשב קל יותר טיפוסי-סביבהאפשר לשמור על מגוון

למיפוי(.

ED/BD גישה חדשה )יחסית(:Environmental diversity for biodiversityמגוון סביבתי כמדד מקורב למגוון ביולוגי

Environmental diversity for biodiversityמגוון סביבתי כמדד מקורב למגוון ביולוגי

Wessels et al 1999; Lenton et al 2000; Fairbanks 2000; Araujo et al 2001; Amarnath et al 2003

Belbin 1993; Faith and Walker 1996

יתרונות:

כלי תכנוני המציע הגנה על כלל המגווןבמרחב, ולא רק על 'איזורים חמים'

שימוש במידע זמין מיידיותכלליות

ייצוגיות?

מיפוי טיפוסי סביבהמיפוי טיפוסי סביבה

השיטה המקובלת: ידע מומחים /סיווג ידני

(expert knowledge, manual classification

מפת יחידות צומח 1983)חווה להב,

עבור רשה"ט(

מפת יחידות נוף, עבור 1996)מוטי קפלן,

המשרד לאיכה"ס(

( land classesליצירת מפה של טיפוסי סביבה )ייחודיים

סיווג ממוחשב של משתני הסביבה

השיטה המוצעת כאן למיפוי טיפוסי סביבה:

Topographic data

Soil data

Veg. data

Classification

מפת טיפוסי הסביבה סכימת הייצור

: מטרות המחקר

פיתוח שיטה למיפוי מהיר של מגוון

טיפוסי הסביבה, כמדד עקיף למגוון החי.

יישום השיטה לאזור הר הכרמל.

בדיקת מהימנות השיטה מול מיפוי שדה

של אלמנטים של מגוון החי

שיקולים בבחירת גורמי הסביבה הרלונטים למגוון

: המינים בסקאלה מקומית

גורמי הסביבה המשפיעים על צומח ים תיכוני

גורמי סביבה שמופו ברזולוציה גבוהה בישראל

: גורמי הסביבה שנבחרו במחקר זהטופוגרפיה )גובה, מפנה, מדרון(

קרקע )טרה רוסה, רנדזינה(

צומח )כיסוי צומח מעוצה / עשבוני(

אקלים )טמפרטורות ממוצעות בינואר, באוגוסט, אקלים )טמפרטורות ממוצעות בינואר, באוגוסט,

משקעים(משקעים(

צומח)מעוצה /

עשבוני(

קרקעות

מדרון

גובה

טופוגרפ

י

K-means Classification

Environmental variable A

En

vironm

enta

l variable

B

En

vironm

enta

l variable

B

Environmental variable AMinimum distance decision rule

Environmental variable A

En

vironm

enta

l variable

B

En

vironm

enta

l variable

B

Environmental variable A

K-means Classification

כל צבע במפה מייצג צירוף ייחודי של משתני סביבה

דוגמא: הצבע הכתום מייצג שטחים במפנה צפון-מערבי על מדרון מתון, קרקע טרה-רוסה וכיסוי צומח נמוך

עד בינוני.

שלש קבוצות של טיפוסי סביבה: איזור הכרמל הגבוה )כתום, חום, כחול( איזור

הכרמל הנמוך )אדום, ורוד, תכלת, ירוק( והמישורים.

מפת טיפוסי-סביבה בכרמל: טיפוסים11סיווג ממוחשב ל-

מפות טיפוסי-סביבה בכרמל: טיפוסים12 טיפוסים 20

המבחן האמיתי לטיב השיטה:המבחן האמיתי לטיב השיטה:השוואה למיפוי שדה של מגוון

המיניםתחנות דיגום נבחרו באקראי על פני 110

מרחב הכרמל. בכל תחנה שלש יחידות דיגום, במרחקים של

מ'20

( presence/absence data)נבדק מגוון המינים

של שלש קבוצות ביולוגיות:חלזונו

ת יבשה

גיאופיטים

)צמחי בצל ופקעת(

צומח מעוצה

ריבוע 1X1'מ

יחידת מ'5עיגול ברדיוס הדיגום

סה"כ מינים 175256בדיגום כרמל

ממוצע ±5.9 ±4.214.7 ±1.911 4מינים

ליחידת דיגום

המבחן הסטטיסטיהמבחן הסטטיסטילהלימה בין הנתונים להלימה בין הנתונים הביולוגיים לבין סיווג הביולוגיים לבין סיווג

טיפוסי הסביבהטיפוסי הסביבה

הדימיון מהשערת המחקר נובע: בין אתרים – גם מרוחקים הסביבתי

דימיון ביולוגיגיאוגרפית – ישקף ביניהם.

ניתן לבחון את נכונות ההשערה בשיטה הבאה:

זוג אתרים המשתייכים לאותו טיפוס סביבה יהיו דומים זה לזה

יותר מאשר זוג אתרים מטיפוסים סביבתיים שונים

המבחן הסטטיסטיהמבחן הסטטיסטילהלימה בין הנתונים להלימה בין הנתונים הביולוגיים לבין סיווג הביולוגיים לבין סיווג

טיפוסי הסביבהטיפוסי הסביבה

חישוב מדדי דימיון :א' – זוג אתרים המצויים דימיון סביבתי:

באותו 'טיפוס-סביבה' קיבל את , זוג אתרים המצויים 1הערך

בטיפוסי סביבה שונים קיבל את . 0הערך

השתמשנו במדד דמיון ביולוגי: JACKARD

להבדל בין מידת MANTELב. מבחן

בתוךהדימיון של זוגות אתרים

ביןטיפוסי סביבה למידת הדימיון טיפוסי-סביבה שונים

cba

axxJaccard

),( 21

הדימיון הביולוגי בין זוגות אתרים – מיני צומח הדימיון הביולוגי בין זוגות אתרים – מיני צומח מעוצהמעוצה

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

sim

ilarit

y

חלזונות יבשה

צמחים גיאופיטיםמעוצים

NSNS0.09* יחידותגיאוגרפיות

NS0.074***0.226*** יחידותצומח )חוה

להב(

סיווג ****0.103***0.059***0.034ממוחשב

MANTELמידת המובהקות של מבחן

מאותו טיפוס סביבההדימיון הביולוגי בין אתרים להשוואה בין מטיפוסי סביבה שוניםלעומת הדימיון הביולוגי בין אתרים

* p<0.05 ** p< 0.01 *** p< 0.001 NS – not significant

חלזונות יבשה

צמחים גיאופיטיםמעוצים

NS***0.28 צמחיםמעוצים

NSגיאופיטים

הדימיון הביולוגי בין כל לקורלציה בין MANTELמבחן שתי קבוצות סיסטמטיות

* p<0.05 ** p< 0.01 *** p< 0.001 NS – not significant

צמחים מעוצים

גיאופיטים

חלזונות  יבשה

קרקע, כיסוי צומחטופוגרפיה, ***0.034**0.041****0.103

אקלים, כיסוי צומחטופוגרפיה, **0.045*0.032****0.079

0.079****0.04**NS ,אקלים, קרקעטופוגרפיה

אקלים, קרקע, כיסוי צומח*0.032**0.044**0.127

0.079****0.045*0.049*, אקלים, קרקע, כיסוי צומח

טופוגרפיה

ערכי קורלציה נמוכים, אך מובהקים, מדוע ?

אומדן חסר של מינים מייצגים לטיפוססביבה.

הפער בין הנישה היסודית לנישה הריאליתשל כל מין.

השייכות של שני פוליגונים לאותו טיפוססביבתי אין משמעה זהות מוחלטת ביניהם.

תוצאות:תוצאות:

, כפי שמופו במחקר הטיפוסים הסביבתייםזה בעזרת סיווג ממוחשב של נתוני סביבה

זמינים, משקפים צירופי מינים ביולוגיים יחודיים.

סיפקה K-meansשיטת הסיווג תוצאות מובהקות גם כשבחרנו

מספרים שונים של קטגוריות . 25 ל-8)טיפוסי סביבה( לסיווג, בין

תופעה זו מובהקת בכל שלש הקבוצות הביולוגיות שנבדקו:

, גיאופיטים, צמחים מעוצים.וחלזונות יבשה

תוצאות:תוצאות:

מפת יחידות הנוף הראתה זיקה מסוימת למגוון המינים, פחותה מזו

של מפת הסיווג הממוחשב ומפת יחידות הצומח )על סף המובהקות

הסטטיסטית(.

מפת יחידות הצומח הראתה זיקה גבוהה ומובהקת למגוון מיני

הגיאופיטים והצומח המעוצה. לא נמצאה זיקה מובהקת למיני

החלזונות.

סיכום: יש פוטנציאל (EDBD)המגוון הסביבתי לגישת

ממשי למיפוי מהיר וזול של שטחים בעלי הרכב ביולוגי ייחודי, ולשימוש ככלי לתכנון וממשק

שטחים פתוחים.