CURSUS HABITAT:
inleiding tot habitatmodellen
Harm Duel
8 september 2004
inleiding tot habitatmodellen
• basisbegrippen en uitgangspunten• optimumcurven, niche, habitatkwaliteit, draagkracht,
ecologische potentie
• korte schets van historie• internationaal• nationaal -> waterbeheer
• verschillende typen habitatmodellen
Basisbegrippen en uitgangspunten
• Niche = plaats die soort inneemt in ecosysteem of levensgemeenschap
• Habitat = woonplek van een soort• Leefgebied = “landschap” waarin soort leeft • Ecotoop = ruimtelijk indeling van ecotoop of landschap op
basis van abiotische factoren en vegetatiestructuur• Ecologisch optimum = die omstandigheden in ecosysteem
of landschap waarbij de kans op voorkomen maximaal is (natuurlijke omstandigheden)
• Fysiologisch optimum = maximale potentie op basis van aanpassingsvermogenm van soort
basisbegrippen en uitgangspunten
• referentiedichtheid = maximale dichtheid onder natuurlijke omstandigheden in ecosysteem
• draagkracht (carrying capacity) = maximale omvang van de populatie van een soort in gebied of watersysteem
• habitatfactoren = alle milieufactoren die de kwaliteit van de habitat bepalen
• ecologische potentie = de berekende draagkracht in een gebied of watersysteem op basis van habitatkwaliteit en habitatbeschikbaarheid
basisbegrippen en uitgangspunten
habitatmodelleren > beschikbaarheid en kwaliteit van habitats
alleen milieufactoren die relevant zijn voor bepalen van beschikbaarheid en kwaliteit van habitats worden in beschouwing genomen
lineair verband tussen habitatkwaliteit en kans op voorkomen
habitatkwaliteit = 1 dan habitatkwaliteit = optimaal
habitatkwaliteit = 0 dan habitatkwaliteit = ongeschikt
habitatkwaliteit = kwaliteit van de meest beperkende milieufactor (habitatfactor) bepaald de habitatkwaliteit
korte historische schets: internationaal• US Fish and Wildlife Service (1980)
• Habitat Evaluatie Procedure (HEP)• Habitatgeschiktheidsmodellen (HSI-modellen)• expertmodellen• modellen met veelal veel milieufactoren
• IFIM (instream flow incremental methodology)• HEP-uitwerking voor stromende wateren• combinatie van macrohabitat en microhabitat aanpak
• PHABSIM (physical habitat simulation)• microhabitat aanpak binnen IFIM• primair habitatbeschrijving op basis van substraat,
stroomsnelheid en waterdiepte
korte historische schets: nationaal waterbeheer• HEP: habitatmodellen voor (NW3) amoebesoorten
• expertmodellen (beschrijvingen) TNO + OVB• MORRES
• spreadsheet-model• oorspronkelijk bepalen van natuurlijke referentie soorten door
ecotopen – habitat koppeling• uitgebreid met meren en deltawateren• later ook GIS-koppeling
• EKOS• instrument waarrin HEP-modellen worden opgenomen• geleidelijk uitgebreid• geen GIS-koppeling
• HABITAT• kwaliteitstoets HEP-instrumentarium• integratie bestaande instrumenten, zo generiek mogelijk, GIS-gestuurd
raamwerk habitatevaluaties waterbeheer
E990609d
ecotope
habitat
channel (deep)
low water level
river pond weed
channel (shallow)
sand flat midge
river bank
barbel
softwood forest
tree frog
hardwood forest
grass snake
lateral channel
night heron
oxbow lake
king fisher
marshland
sand martin (nesting)
swamp forest
fish otter
high water level
korte historische schets: nationaal waterbeheer• HEP: habitatmodellen voor (NW3) amoebesoorten
• expertmodellen (beschrijvingen) TNO + OVB• MORRES
• spreadsheet-model• oorspronkelijk bepalen van natuurlijke referentie soorten door
ecotopen – habitat koppeling• uitgebreid met meren en deltawateren• later ook GIS-koppeling
• EKOS• instrument waarrin HEP-modellen worden opgenomen• geleidelijk uitgebreid• geen GIS-koppeling
• HABITAT• kwaliteitstoets HEP-instrumentarium• integratie bestaande instrumenten, zo generiek mogelijk, GIS-gestuurd
historische schets: nationaal waterbeheerandere relevante ontwikkelingen:• (ecohydrologische) vegetatiemodellen (o.a. DEMNAT,
ICHORS, MOVE, NTM, MACROMIJ …..)
• landschapecologische modellen: ECOMIJ, LEDESS
• netwerkmodellen: LARCH
raamwerk habitatevaluaties waterbeheer
ecological rehabilitation measures
hydrodynamics morphodynamics
vegetation succession
environmental factors
related to habitat
step 1
ecotope modelling
step 2
habitat availability modelling
step 3
habitat suitability modelling
step 4
habitat network modelling
HABITAT HABITAT HABITAT LARCH
area and spatial distribution of
ecotopes
area and spatial distribution of
available habitat
suitability of available habitat
connectivity of suitable habitats into ecological
network
Expert modellen
• op basis van veldkennis over soorten, informatie uit literatuur en indien beschikbaar ondersteund met veldgegevens
1.0
0.5
0.00 0 0.1505 0.5 2.01.51.010min. oxygen levelin lakes (mg/l)
factorindex ZEBRA MUSSEL
a)BARBELb)
NIGHT HERONc)
PCB level in fish(mg/kg FW)
average stream velocityin spawning habitat (m/s)
Omgaan met onzekerheden in expertkennis:
habitatfactor
hab
itat
ind
ex
modelaverage range experts
omgaan met onzekerheden in expertkennis
Fuzzy logic modellen
• kwalitatieve informatie kwantificeerbaar maken via een set van fuzzy regels• bv: soort komt optimaal voor in helder water
• structuur kennisregel is dan:• ALS water = helder DAN soort = optimaal
• fuzzy regels voor milieufactoren en habitatkwaliteit• vervagen van klassengrenzen• bv. helder water = 100% bij >2 meter doorzicht
0% bij <1 meter doorzicht
troebel water = 100% bij < 1 meter doorzicht
0% bij >2 meter doorzicht
Fuzzy logic modellen
verschillende technieken: fuzzy logic
• CASIMIR toepassing in CFR-studie voor Gamerensche Waard
1000 m Bullhead adult Dace adult Gudgeon adult
Preferentiemodellen
• veel toegepast in PHABSIM-benaderingen• uitgebreide meetcampagne nodig• habitatmodellen worden veelal ontwikkeld door combineren
van veldgegevens en hydraulische modelsimulaties• Stap 1: verzamelen van gegevens over rivierkenmerken:
• bathymetrie, substraat, stroomsnelheid• Stap 2: opzet hydraulisch model (GIS-gebaseerd)• Stap 3: veldinventarisatie soorten• Stap 4: voorkomen soorten relateren aan
modelresultaten (run voor bepaalde afvoer)• Stap 5: afleiden habitatpreferentie op basis van
habitatuse en habitatbeschikbaarheid
Preferentie-modellen
logistische regressiemodellen
• multivariate / multi-stress modellen
• veel data nodig
• model beschrijft kans op voorkomen op basis van beperkt aan milieufactoren
ANN gebaseerde habitatmodellen
• Habitatfuncties worden afgeleid met behulp van artificial neurale netwerk technieken
• grote datasets nodig
• black box modellen
• inputdata (milieufactoren) wordt via transferfuncties uiteindelijk gekoppeld aan kans op voorkomen van soorten
ANN gebaseerde habitatmodellen
meer informatie over habitatmodellen:
www.eamn.org