Slide 1 - Deltares Public Wiki

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
high water level
low water level
ecotope
channel (deep)
channel (shallow)
river bank
softwood forest
hardwood forest
lateral channel
oxbow lake
marshland
swamp forest
habitat
river pond weed
sand flat midge
barbel
tree frog
grasssnake
night heron
king fisher
sand martin (nesting)
fish otter
E990609d
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 waterbeheer
andere 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
step 2
step 3
step 4
ecotope
modelling
habitat availability
modelling
habitat suitability
modelling
habitat network
modelling
HABITAT
HABITAT
HABITAT
LARCH
area and spatial
distribution of
available habitat
suitability of
available habitat
connectivity of
suitable habitats
into ecological
network
area and spatial
distribution of
ecotopes
Expert modellen
•
fa c tor
ind ex
op basis van veldkennis over soorten, informatie uit literatuur en
indien beschikbaar ondersteund met veldgegevens
a)
ZEBRA MUSSEL
b)
BARBEL
c)
NIGHT HERON
1.0
0.5
0.0
0
5
10
m in. oxyg en level
in la kes (m g / l)
0
0.5
1.0
1.5
a vera g e strea m veloc ity
in sp a w ning ha b ita t (m / s)
2.0
0
0.15
PCB level in fish
(m g / kg FW)
habitatindex
Omgaan met onzekerheden in expertkennis:
model
average
range
experts
habitatfactor
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
Bullhead adult
Dace adult
Gudgeon adult
1000 m
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
Preferentiemodellen
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