Topografinen heterogenia korkeusmalleista laskettuna : tavoitteena biodiversiteetin mallintaminen Rekijoella ja Rokualla
Ujanen, Joonas (2014-05-21)
J. Ujanen
21.05.2014
© 2014 Joonas Ujanen. Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201405231478
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201405231478
Tiivistelmä
Biologisesti monimuotoisten alueiden paikallistaminen ja suojelu ovat globaaleja kysymyksiä yhä nopeammin muuttuvissa ympäristöolosuhteissa. Näihin kysymyksiin voidaan hakea vastausta spatiaalisen esiintymismallintamisen avulla. Mallintamisessa lähtötietoina on perinteisesti käytetty habitaatin keskimääräisiä oloja kuvaavaa tietoa. Vaikka tämän on todettu toimivan hyvin lokaali- ja globaalitasolla, on olemassa vahvaa näyttöä siitä, että habitaattien vaihtelevuus on biodiversiteetin esiintymisen kannalta tärkeämpi tekijä maisematason (meso-) skaalassa.
Työssä laskettiin topografista vaihtelevuutta kuvaavia indeksejä kahdesta erityyppisestä korkeusmallista. Tavoitteena oli mallintaa lasketuilla indekseillä kasvilajirunsauden esiintymistä kahdella erillisellä tutkimusalueella: Rekijoella (Lounais- Suomi) ja Rokualla (Pohjois-Suomi). Tutkimuskysymykset olivat: 1) Millaisia yhteyksiä topografisen heterogenian ja biodiversiteetin välillä havaitaan käytetyillä menetelmillä ja aineistoilla? 2) Mikä yksittäinen topografisen heterogenian indeksi tai muuttujaryhmä selittää biodiversiteetin esiintymistä parhaiten? 3) Parantavatko topografisen heterogenian muuttujat ennustavia malleja, kun niitä käytetään ekologiassa perinteisesti käytettyjen maankäyttö-, kaukokartoitus- ja topografisten keskiarvomuuttujien kanssa? 4) Saavutetaanko hienomman resoluution ja tarkemman korkeustiedon omaavasta korkeusmallista lasketuilla indekseillä selvemmin havaittavia yhteyksiä biodiversiteetin mallintamisessa?
Kasvilajiaineistona oli 25 ha ruuduilta kerätty putkilokasvien lajirunsaus, joissa n=101 (Rokua) ja n=105(Rekijoki). Korkeusaineistona käytettiin strereoilmakuvatulkittua (25 m resoluutio) ja laserkeilattua (2 m resoluutio) korkeusmallia. Topografisten indeksien ja biodiversiteetin vertaamisessa käytettiin korrelaatiokertoimia, hierarkkista ositusta (HP) ja yleistettyjä additiivisia malleja (GAM). Indeksejä verrattiin kasvilajirunsauteen yksittäin, ryhmittäin ja yhdessä perinteisesti käytettyjen muuttujaryhmien (maankäyttö-, kaukokartoitus- ja topografiset keskiarvomuuttujat) kanssa.
Tulokset osoittavat että noin puolet havaituista yhteyksistä oli heterogenia-diversiteetti-suhde (HDR) -oletuksen mukaisesti positiivisia. Yksittäisistä indekseistä profiilikaarevuuden keskihajonta, rinteen kaltevuuden vaihteluväli ja korkeuskäyrien pituus tutkimusruudussa selittivät kasvilajirunsautta parhaiten. Topografisen vaihtelevuuden indeksit paransivat ennustavia malleja myös muiden muuttujien kanssa yhdessä käytettäessä. Tarkemmasta korkeusmallista lasketut indeksit selittivät kasvilajirunsauden vaihtelua pääosin paremmin. Laskettujen indeksien toiminta oli kuitenkin vahvasti myös alue- ja indeksikohtaista.
Tutkimus osoittaa että topografista vaihtelevuutta kuvaavilla indekseillä on mahdollista parantaa kasvilajirunsauden levinneisyyttä kuvaavia malleja. Tämän vuoksi niiden käyttöä ekologisessa mallintamisessa tulisikin lisätä. Myös nopeasti yleistyneellä laserkeilaus-tekniikalla tuotettuja korkeusmalleja tulisi suosia topografisten indeksien laskennassa.
Työssä laskettiin topografista vaihtelevuutta kuvaavia indeksejä kahdesta erityyppisestä korkeusmallista. Tavoitteena oli mallintaa lasketuilla indekseillä kasvilajirunsauden esiintymistä kahdella erillisellä tutkimusalueella: Rekijoella (Lounais- Suomi) ja Rokualla (Pohjois-Suomi). Tutkimuskysymykset olivat: 1) Millaisia yhteyksiä topografisen heterogenian ja biodiversiteetin välillä havaitaan käytetyillä menetelmillä ja aineistoilla? 2) Mikä yksittäinen topografisen heterogenian indeksi tai muuttujaryhmä selittää biodiversiteetin esiintymistä parhaiten? 3) Parantavatko topografisen heterogenian muuttujat ennustavia malleja, kun niitä käytetään ekologiassa perinteisesti käytettyjen maankäyttö-, kaukokartoitus- ja topografisten keskiarvomuuttujien kanssa? 4) Saavutetaanko hienomman resoluution ja tarkemman korkeustiedon omaavasta korkeusmallista lasketuilla indekseillä selvemmin havaittavia yhteyksiä biodiversiteetin mallintamisessa?
Kasvilajiaineistona oli 25 ha ruuduilta kerätty putkilokasvien lajirunsaus, joissa n=101 (Rokua) ja n=105(Rekijoki). Korkeusaineistona käytettiin strereoilmakuvatulkittua (25 m resoluutio) ja laserkeilattua (2 m resoluutio) korkeusmallia. Topografisten indeksien ja biodiversiteetin vertaamisessa käytettiin korrelaatiokertoimia, hierarkkista ositusta (HP) ja yleistettyjä additiivisia malleja (GAM). Indeksejä verrattiin kasvilajirunsauteen yksittäin, ryhmittäin ja yhdessä perinteisesti käytettyjen muuttujaryhmien (maankäyttö-, kaukokartoitus- ja topografiset keskiarvomuuttujat) kanssa.
Tulokset osoittavat että noin puolet havaituista yhteyksistä oli heterogenia-diversiteetti-suhde (HDR) -oletuksen mukaisesti positiivisia. Yksittäisistä indekseistä profiilikaarevuuden keskihajonta, rinteen kaltevuuden vaihteluväli ja korkeuskäyrien pituus tutkimusruudussa selittivät kasvilajirunsautta parhaiten. Topografisen vaihtelevuuden indeksit paransivat ennustavia malleja myös muiden muuttujien kanssa yhdessä käytettäessä. Tarkemmasta korkeusmallista lasketut indeksit selittivät kasvilajirunsauden vaihtelua pääosin paremmin. Laskettujen indeksien toiminta oli kuitenkin vahvasti myös alue- ja indeksikohtaista.
Tutkimus osoittaa että topografista vaihtelevuutta kuvaavilla indekseillä on mahdollista parantaa kasvilajirunsauden levinneisyyttä kuvaavia malleja. Tämän vuoksi niiden käyttöä ekologisessa mallintamisessa tulisikin lisätä. Myös nopeasti yleistyneellä laserkeilaus-tekniikalla tuotettuja korkeusmalleja tulisi suosia topografisten indeksien laskennassa.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [36660]