Tempo zmian zachodzących we współczesnym świecie i ich wpływ na środowisko przyrodnicze często budzą niepokój. Zdaniem niektórych badaczy postępująca antropopre-sja może doprowadzić do bezpowrotnej utraty części elementów krajobrazów (Lowenthal 1997; Austad 2000; Fairclough & Rippon 2002; Partyka & Żółciak 2005). W celu ochrony najcenniejszych wartości przyrodniczych, kulturowych i krajobrazowych powoływane są różnorodne formy ochrony obszarowej (parki narodowe, krajobrazowe, obszary chronionego krajobrazu, rezerwaty, obszary Natura 2000, geoparki, zespoły przyrodniczo-krajobrazowe) oraz punktowej (pomniki przyrody, stanowiska dokumentacyjne przyrody nieożywionej, użytki ekologiczne). Z uwagi na znaczne rozmiary (powyżej 1000 ha), a także kompleksowe podejście do problemu ochrony przyrody, największe znaczenie mają parki narodowe. Celem ich funkcjonowania jest ochrona całej przyrody oraz walorów krajobrazowych, a w szcze-gólności „zachowanie różnorodności biologicznej, zasobów, tworów i składników przyrody nieożywionej i walorów krajobrazowych” (Dz.U. 2004 nr 92, poz. 880, 6). Parki narodowe charakteryzują się strukturą, w której wyróżniają się elementy zasadnicze, położone w ich wnę-trzu, które najczęściej decydowały o powstaniu parku, oraz elementy zewnętrzne istniejące na ich obrzeżach nazywanych otulinami, w których dopuszczalne są niektóre formy działalności człowieka w warunkach zrównoważonego rozwoju. Działalność człowieka i jego potrzeby rodzą na linii gospodarka – krajobraz różnorodne napięcia i konflikty (Łuczyńska-Bruzda 1970). W szczególnym stopniu dotyczy to obszarów chronionych położonych w pobliżu dużych aglomeracji miejsko-przemysłowych. Naturalne procesy migracyjne ludności z ośrod-ków miejskich na ich atrakcyjne obrzeża stymulują w otulinach parośrod-ków rozwój osadnictwa i komunikacji. Są z tym powiązane zmiany użytkowania ziemi, rozwój infrastruktury, sieci handlu i usług, a także przemysłu. Wszystkie aspekty gospodarczej działalności człowieka stanowią potencjalne zagrożenia i mogą prowadzić do zaburzeń w funkcjonowaniu obszarów objętych ochroną (Hibszer & Partyka 2005; Gradziński 2007; Sołtys-Lelek i in. 2010).
2.1. Cele i założenia
Głównym celem rozprawy było opracowanie metodyki opisu i oceny różnorodności abiotycznych elementów krajobrazu obszarów chronionych bądź kwalifikowanych do obję-cia ochroną prawną. Postawione zadanie wymagało zdefiniowania założeń, wyboru obszaru
badań empirycznych, sformułowania celów szczegółowych i określenia zakresu wykorzy-stywanych metod.
Układy krajobrazowe w swej abiotycznej części charakteryzują się złożoną strukturą.
W myśl stosowanej tu definicji Lwa Berga, objawia się ona w jakościowym i ilościowym przestrzennym zróżnicowaniu: budowy geologicznej, rzeźby terenu, hydrosfery, pokrywy glebowej i klimatu oraz w zachodzących pomiędzy nimi interakcjach (Berg 1962). Prezento-wana praca wykorzystuje holistyczną definicję georóżnorodności, która jest rozumiana jako przejaw zróżnicowania dostrzegalnych bądź ukrytych właściwości przestrzennych środowiska, determinujących aktualną postać i ewolucję krajobrazu. Stosowane jest podejście analitycz-ne. Georóżnorodność całkowita została określona jako suma różnorodności cząstkowych wyżej wymienionych elementów krajobrazu. Jej składowymi były: różnorodność budowy geologicznej, morforóżnorodność, pedoróżnorodność, hydroróżnorodność oraz różnorod-ność klimatyczna. Heterogeniczróżnorod-ność każdego elementu krajobrazu zdefiniowano jako sumę zróżnicowania szeregu ilościowych i jakościowych właściwości przestrzennych nazywanych kryteriami oceny.
Analizy krajobrazowe powinny cechować się wysokim obiektywizmem, powtarzalno-ścią wyników oraz umożliwiać dokonywanie porównań w różnych obszarach. O ich jakości decydują zakres badanych cech krajobrazu oraz opis za pomocą odpowiednich właściwości.
W trosce o zachowanie dziedzictwa przyrodniczego szczególną rzetelnością powinny odzna-czać się oceny istniejących bądź projektowanych obszarów chronionych. Analizy takie winny wyróżniać się wykorzystaniem wielu badanych cech krajobrazu i zastosowaniem licznych kryteriów. Podejście kompleksowe umożliwia pełniejszy opis środowiska, gwarantuje wy-soką wiarygodność oceny i dostarcza mocnych argumentów dla podejmowanych decyzji.
Współczesne syntezy krajobrazowe wyróżnia ekspercki dobór uwzględnianych właściwości krajobrazowych, dlatego wyjątkowo cenna byłaby konfrontacja wyników analiz georóżno-rodności wykorzystujących pełny zestaw zdefiniowanych kryteriów, pakiet kryteriów nienad-miarowych oraz okrojony zbiór najważniejszych kryteriów kluczowych. Porównanie takie umożliwi szacunek poziomu błędów wynikających z zastosowania odpowiedniej strategii metodycznej: klasycznej – nieuwzględniającej redundacji danych, koncepcji uwzględniającej taką nadmiarowość oraz scenariusza uproszczonego.
Wraz ze zdefiniowaniem celu metodycznego określono cel poznawczy. Było nim opra-cowanie studium abiotycznych elementów wybranego krajobrazu. Jego realizacja wymagała utworzenia modeli zmienności przestrzennej możliwie dużej liczby cech krajobrazu i kryteriów oceny, poddanie ich analizom morfometrycznym, obliczenia wskaźników georóżnorodności cząstkowych oraz ich ewaluacji i oceny georóżnodorodności całkowitej. Przyjęty zakres prac rozszerzono o analizy wybranych interakcji jakościowych oraz zależności przestrzennych zachodzących pomiędzy parami czynników. Pierwsze, typowe dla podejścia kompleksowego, wzbogacają opis krajobrazu. Drugie umożliwiają weryfikację poprawności doboru kryteriów oceny georóżnorodności.
Do szczegółowej analizy wytypowano obszar Ojcowskiego Parku Narodowego (OPN).
O jego wyborze zadecydowały kryteria analityczne, geometryczne, przyrodnicze i ekolo-giczne. Do pierwszych zaliczono: możliwość łatwej weryfikacji wyników badań z aktualnym stanem form ochrony przyrody parku oraz dostępność niezbędnych danych i opracowań.
Do sprzyjających kryteriów geometrycznych zaliczono względnie niewielki obszar parku (około 2145 ha) oraz skomplikowaną linię granic (około 55 km), umożliwiającą włączenie do analiz mniej zróżnicowanych obszarów, położonych w jego otulinie. Zastosowanie kry-teriów przyrodniczych wynikało z przyjętej hipotezy o potencjalnie wysokim zróżnicowaniu abiotycznych form przyrody w obrębie jaru doliny Prądnika i jego najbliższych okolic.
Zastosowanie kryterium ekologicznego miało charakter formalny i wynikało z ustawowych celów projektowania obszarowych form ochrony przyrody, a w szczególności zachowa-nia najbardziej wartościowych ekosystemów wrażliwych na zjawisko silnej antropopresji (Dz.U. 2004 nr 92, poz. 880).
W ocenie różnorodności nieożywionych składników krajobrazu OPN i jego okolic wy-korzystano wszystkie pięć elementów krajobrazu, które w wariancie analizy kompleksowej opisano za pomocą 43 kryteriów. Wysoki poziom obiektywizmu i powtarzalność wyników zapewniło zastosowanie nowoczesnych metod i narzędzi badawczych. Zasadnicza część analiz została przeprowadzona z zastosowaniem dwóch alternatywnych podejść metodologicz-nych – wykorzystujących względne i bezwzględne wskaźniki georóżnorodności. Umożliwiło to dokonanie porównań wyników obu metod, a w przyszłości ułatwi zestawienia ewaluacji z rezultatami innych badań.
Wysoki poziom zróżnicowania abiotycznych elementów środowiska potraktowany jako walor może decydować o celowości objęcia krajobrazu ochroną prawną. Analizy wskaźni-ków georóżnorodności można w związku z tym wykorzystać do ewaluacji bądź delimitacji obszarów chronionych. W opracowaniu poddano ocenie georóżnorodność najważniejszych, obszarowych form ochrony przyrody OPN oraz przeprowadzono analizę zróżnicowania abio-tycznych elementów części jego otuliny. Jej silnie urozmaicone fragmenty mogą w przyszłości zostać włączone w obszar parku. Zmiany użytkowania ziemi, które zachodziły w obszarze OPN po jego powstaniu (np. zalesienia, zarastanie naskalnych muraw kserotermicznych, łąk i pastwisk), spowodowały, że w wielu wypadkach doszło tu do nieodwracalnych zmian ekologicznych. Paradoksalnie, niektóre fragmenty otuliny mogą wykazywać wyższą bioróż-norodność niż analogiczne obszary położone wewnątrz OPN.
Postawione cele metodyczne i poznawcze spowodowały konieczność określenia szeregu celów szczegółowych. Do najważniejszych z nich należy zaliczyć: dobór wielkości okna podstawowego dla analiz struktur krajobrazów, określenie wpływu procedur generalizacji na zachowanie miar krajobrazowych, opracowanie metodyki modelowania zróżnicowania topokli-matycznego oraz metod weryfikacji informatywności i nadmiarowości kryterów cząstkowych.
2.2. Zakres przestrzenny
Opracowanie obejmuje teren Ojcowskiego Parku Narodowego i części jego otuliny.
Faktyczny obszar badań został wyznaczony na podstawie kilometrowej siatki Państwowego Układu Współrzędnych Geodezyjnych (PUWG) „1992”. Współrzędne granic wynosiły od-powiednio: 554 000 (minimum X), 563 000 (maksimum X), 256 000 (minimum Y) i 266 000 (maximum Y; Ryc. 2.1). Całkowita powierzchnia analizowanego obszaru wynosiła 90 km2.
Ryc. 2.1. Ojcowski Park Narodowy i jego okolice: 1 – obszar badań; 2 – obszar OPN; 3 – ciek powierzchniowy; ortofotomapa z zasobów Wojewódzkiego Ośrodka Dokumentacji Geodezyjnej
i Kartograficznej (WODGiK) w Krakowie (2002)
2.3. Skala opracowania
W naukach ekologicznych, podobnie jak w kartografii, „skala” jest wypadkową dwóch czynników: rozmiaru komórki podstawowej i wielkości obszaru badań (Gergel & Turner 2002). Wielkość komórki podstawowej oceny, której dobór został opisany w rozdz. 4.1.4 oraz 4.2.2, jest determinowana przez najlepszy poziom rozdzielczości bądź innej miary umożliwiającej opis danego zjawiska, zaś zakres przestrzenny obserwacji obejmuje całkowity obszar objęty analizą.
Ekologia krajobrazu „dopracowała się” dobrego rozpoznania wpływu skali na wyniki prowadzonych obserwacji (Turner i in. 1989; Wu 2004). Często zdarza się, że właściwości obiektów określone w jednej skali w żaden sposób nie przystają do wyników obserwacji
tego samego zjawiska w innych skalach. Wskazaną zależność opisuje teoria skali i hierar-chii (O’Neill & Smith 2002). Niektórzy badacze, jak np. Jedicke (2001), uważają, że miary krajobrazowe, w tym różnorodność, powinny być analizowane w różnych skalach obserwacji i dopiero takie wyniki powinny podlegać dalszej interpretacji. Ze względów praktycznych tak rygorystyczne podejście jest stosowane niezwykle rzadko. Najczęściej analizy krajobrazowe wykonywane są w jednej wybranej skali (Kozieł 1993; Kot 2006a; Miśkiewicz 2009; Hjort
& Luoto 2010; Kot & Szmidt 2010).
Sołowiej (1992) twierdzi, że dobre efekty analiz środowiskowych prowadzonych na poziomie regionalnym uzyskiwane są w wyniku sprowadzenia dostępnych danych przestrzen-nych do skali 1 : 25 000. Założony zakres przestrzenny obszaru badań spowodował, że do analizy kwalifikowano wyłącznie kartograficzne opracowania średnioskalowe (1 : 10 000, 1 : 25 000 oraz 1 : 50 000). Za podstawę opracowania przyjęto skalę 1 : 25 000. Analizy wykonywane na danych tego poziomu szczegółowości cechują się znaczną elastycznością i z powodzeniem mogą być wykorzystywane zarówno w badaniach prowadzonych w dużych skalach (np. plany zagospodarowania przestrzennego), jak i w analizach prowadzonych w skali makroregionów bądź nawet krajów.
Zgodnie z Rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 8 sierpnia 2000 r. w sprawie pań-stwowego systemu odniesień przestrzennych (Dz.U. 2000 nr 70 poz. 821) za właściwy dla kartograficznych opracowań średnioskalowych przyjęto PUWG „1992” (Kadaj 2001).