Metody oceny środowiska przyrodniczego

Na etapie metodycznym, po wyborze kryteriów należy dokonać wyboru metody badań.

Istnieje cały szereg procedur oceny środowiska przyrodniczego, np.: metoda bonitacji punk-towej w polach podstawowych, nakładania ocen komponentów, waloryzacji w granicach jednostek naturalnych, metoda barier (ograniczeń przyrodniczych) i inne. Szczegółową kla-syfikację systemów ocen i metod przedstawił Andrzej Kostrowicki (1992). W dalszej części rozdziału zaprezentowano najważniejsze procedury wykorzystywane w opisie i ewaluacji abiotycznych elementów krajobrazu.

Od momentu pojawienia się pojęcia „georóżnorodność” wielu autorów podejmowało próby jej oceny. Badania prowadzono dla różnych typów krajobrazów i w różnych skalach obserwacji: lokalnej (np. Kot 2006a; Hjort & Luoto 2010; Örsi 2011; Radwanek-Bąk & La-skowicz 2012), regionalnej (np. Serrano & Ruiz-Flaño 2007a, b; Petrisor 2009; Zwoliński &

Stachowiak 2012; Pellitero i in. 2014), prowincji fizycznogeograficznych (np. Zwoliński 2010;

Grigio i in. 2011; Năstase i in. 2012; Pellitero i in. 2014), kraju (np. Eiden i in. 2000; Zwoliński 2007; Benito-Calvo i in. 2009; Pereira i in. 2013), a nawet kontynentu (np. Eiden i in. 2000).

Pierwsze próby ilościowej oceny georóżnorodności wykorzystywały metodykę opisu bioróżnorodności i opierały się na wyznaczaniu wartości tzw. miar krajobrazowych (Silva

& Car valho-Filho 2004; Gray 2013; zob. rozdz. 4.1.3).

Jedną z najczęściej stosowanych metod oceny georóżnorodności jest bonitacja punktowa (Richling 1992; Sołowiej 1992; Kot 2012; Najwer & Zwoliński 2014). Należy ją rozumieć jako ilościowe bądź jakościowe wartościowanie składników i cech struktury środowiska.

Bonitacja składa się z dwóch etapów: klasyfikacji bonitacyjnej oraz bonitacji punktowej.

Klasyfikację bonitacyjną rozpoczyna proces nazywany typologią, polegający na uporządko-waniu zbioru elementów badanej cechy według ściśle określonego porządku, który powinien być związany z celem oceny. Jeżeli mamy do czynienia z cechą o charakterze ilościowym, najczęściej tworzony jest ciąg niemalejący. W przypadku danych jakościowych wymagane jest logiczne uszeregowanie zmiennych według ich względnej relacji do elementów uzna-nych za typowe (Parysek 1982; Sołowiej 1992; Kot 2006a). W wyniku typologii tworzone są szeregi bonitacyjne. Wszystkie elementy utworzonego ciągu są następnie dzielone na rozłączne podzbiory. Podczas wyboru schematu klasyfikacji wykorzystuje się metody: rów-nych odstępów, naturalrów-nych przerw, kwantyli, odchylenia standardowego i inne. Na etapie bonitacji punktowej każdemu elementowi, w zależności od jego przynależności do podzbioru, przypisuje się pewną zmienną określającą stopień jego przydatności dla przeprowadzanej oceny. Działanie takie umożliwia względne porównywanie różnych podzbiorów. Bonitacja punktowa cech o charakterze jakościowym wymaga wykorzystania wiedzy eksperckiej i ar-bitralnego przypisania zmiennej wartościującej (Zwoliński 2007, 2008, 2009; Zwoliński &

Stachowiak 2012). W przeciwieństwie do metody, którą zaproponowali Serrano i Ruiz-Flaño (2007a, b), ewaluacja prowadzona za pomocą bonitacji punktowej najczęściej nie wartościuje poszczególnych komponentów środowiska. Wpływ wszystkich elementów krajobrazu na ogólną georóżnorodność jest w związku z tym rozpatrywany z tym samym współczynnikiem wagowym. Niektórzy badacze podważają możliwość wykorzystywania bonitacji punktowej w ocenie środowiska przyrodniczego lub zgłaszają do niej swoje uwagi (np. Kostrowicki 1992; Gonera 2005, 2008). Andrzej Kostrowicki (1992, 16) zauważa, że „Wartości wyra-żane za pomocą ciągu liczb […] stwarzają pozory ścisłości, a co gorsza, wyzwalają chęć przeprowadzania na nich operacji matematycznych tak, jakby były to ciągi liczb uzyskane z pomiarów, co jest absolutnie niedopuszczalne i prowadzi do absurdalnych wniosków”.

Niezależnie od wnoszonych komentarzy metoda bonitacji punktowej należy do najczęściej stosowanych narzędzi analizy georóżnorodności (Kot 2005a, b, c, 2006a, b, 2012; Zwoliński 2007, 2008, 2009; Jačková & Romportl 2008; Miśkiewicz 2009; Kot & Szmidt 2010; Hjort

& Luoto 2012; Hjort i in. 2012; Radwanek-Bąk & Laskowicz 2012; Zwoliński & Stachowiak 2012; Jaskulska i in. 2013; Pereira i in. 2013; Mazurek i in. 2015).

Przykładem polskiej pracy szeroko wykorzystującej metodę bonitacji punktowej w ba-daniach georóżnorodności opartych na analizie danych ilościowych jest praca Rafała Kota (2006a). Autor analizował różnorodność budowy geologicznej, rzeźby terenu, wód powierzch-niowych, gleb i topoklimatów fordońskiego odcinka Doliny Dolnej Wisły i jej otoczenia.

Kryteria oceny stanowiły: liczby płatów, liczby typów (kategorii) płatów, względne różnice wysokości, zakresy średnich spadków terenu, długości cieków, powierzchnia wód stojących oraz liczby źródeł, wycieków i wysięków. Ocena georóżnorodności została oparta na sumie punktów bonitacyjnych przypisanych wszystkim analizowanym cechom krajobrazu. Osta-teczny wynik poddano reklasyfikacji do czterech poziomów jakościowych.

Przykładem najbardziej zaawansowanego zastosowania metody bonitacji punktowej w badaniach georóżnorodności, uwzględniającej także dane o charakterze jakościowym w naszych rodzimych warunkach, była praca Zbigniewa Zwolińskiego i Jakuba Stachowiaka (2012). Autorzy analizowali obszar Tatrzańskiego Parku Narodowego. Badaniom podlegały:

różnorodność budowy geologicznej, występowanie jaskiń, fragmentacja rzeźby terenu, energia rzeźby terenu, spadki terenu, występowanie jezior, źródeł, cieków, wodospadów, gleb oraz pięter geoekologicznych. Elementy wyrażone cechami ilościowymi poddano reklasyfikacji, natomiast zmienne jakościowe poddano eksperckiej ocenie. Wartość georóżnorodności w po-szczególnych polach podstawowych obliczono jako sumę ewaluacji wszystkich kryteriów.

Wynik oceny zreklasyfikowano do pięciu poziomów jakościowych.

Jedną z najbardziej zaawansowanych technik oceny georóżnorodności zaproponowali Alicja Najwer & Zbigniew Zwoliński (2014). Badacze zastosowali metodę stanowiącą roz-winięcie technik bonitacji punktowej o system ekspercki decydujący o przydziale kryteriom oceny różnych współczynników wagowych. Autorzy postawili tezę mówiącą, że „komponenty środowiska geograficznego w różnym stopniu wpływają na georóżnorodność krajobrazu”

(Najwer & Zwoliński 2014, 120). Twierdzili także, że zastosowanie w analizach różnych wag umożliwi opracowanie jednego uniwersalnego algorytmu analizy georóżnorodności obszarów o różnej energii rzeźby. Metoda została przetestowana na trzech zlewniach z obszaru Polski (dwóch rzek górskich i jednej nizinnej) oraz dwóch zlewniach rzek górskich Szwajcarii.

Analizowano różnorodność budowy geologicznej (litologię), gleby, hydrografię oraz wybrane pierwotne i wtórne atrybuty topograficzne. Etap analizy właściwej poprzedzała ilościowa bądź jakościowa bonitacja czynników cząstkowych oraz ich reklasyfikacja do pięciu poziomów różnorodności. Za pomocą metod analizy wielokryterialnej MCE (ang. Multi-Criteria Eva-luation), z zastosowaniem hierarchicznej analizy procesów decyzyjnych AHP (ang. Analytic Hierarchy Process), dokonywano wagowania istotności map ocen cząstkowych. Wynik analizy reklasyfikowano do pięciu poziomów georóżnorodności.

W badaniach struktur zróżnicowania elementów krajobrazu wykorzystywana jest także analiza autokorelacji. Zjawisko autokorelacji jest związane z tzw. pierwszym prawem geografii Toblera (Tobler 1973), które definiuje relacje podobieństwa pomiędzy obiektami (ich cechami) w przestrzeni. Waldo R. Tobler twierdził, że w geografii wszystko jest związane ze wszystkim innym, przy czym rzeczy bliższe są bardziej ze sobą związane niż rzeczy bardziej odległe (Miller 2004). Analiza autokorelacji pozwala na ujawnienie natury struktur zróżnicowania badanych paramerów. W odmianie globalnej testów wykorzystywana jest statystyka Morana I (Janc 2006). Jej wartość zmienia się w przedziale <−1; 1> i pozwala na identyfikację struktur

klastrowych, dyspersji bądź losowości przestrzennych rozkładów zmiennych. Występowanie w krajobrazie statystycznie istotnych struktur typu klastrowego stanowi dowód na obecność procesów przestrzennych kształtujących zróżnicowanie analizowanych czynników.