Ocena georóżnorodności całkowitej

W metodyce podejścia analitycznego ocenę finalną środowiska przyrodniczego defi-niuje się jako sumę ocen czynników cząstkowych (Degórski 2001; Bródka 2010; Macias &

Bródka 2014). W sposób niezależny dokonywano obliczeń miar georóżnorodności (różno-rodności całkowitej) względnej i bezwzględnej. W modelu kompleksowym georóżnorodność całkowitą relatywną zdefiniowano jako sumę ocen cząstkowych kryteriów względnych (wzór 23).

G_w = R_{w. geol} + R_{w. rzeźby} + R_{w. hydro} + R_{w. gleb} + R_{w. tklim} (23)

gdzie:

G_w – georóżnorodność względna,

R_{w. geol} – różnorodność geologiczna względna (wzór 24),

R_{w. rzeźby} – różnorodność rzeźby terenu względna (wzór 25),

R_{w. hydro} – różnorodność hydrograficzna względna (wzór 26),

R_{w. gleb} – różnorodność gleb względna (wzór 27),

R_{w. tklim} – różnorodność względna topoklimatów (wzór 28).

Różnorodność geologiczną względną opisuje wzór (24):

R_{w. geol} = RLj_lito + RLt_lito + RLj_strat + RLt_strat + RD_tekt + RLj_geost + RLt_geost (24) gdzie:

RLj_lito – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek litofacjalnych (Lj_lito), RLt_lito – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii litofacjalnych (Lt_lito), RLj_strat – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek stratygraficznych (Lj_strat), RLt_strat – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii stratygraficznych (Lt_strat), RD_tekt – różnorodność cząstkowa wynikająca z długości uskoków (D_tekt),

RLj_geost – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby geostanowisk (Lj_geost),

RLt_geost – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii geostanowisk (Lt_geost).

Różnorodność rzeźby terenu względną opisuje wzór (25):

R_{w. rzeźby} = RΔZ + RLj_ekspoz + RLt_ekspoz + RΔN + RLj_nachyl + RLt_nachyl + RLj_plan +

+ RLt_plan + RLj_profil + RLt_profil + RLj_SPI + RLt_SPI (25) gdzie:

RΔZ – różnorodność cząstkowa wynikająca z deniwelacji (ΔZ),

RLj_ekspoz – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek kierunków ekspozycji

stoków (Lj_ekspoz),

RLt_ekspoz – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii kierunków ekspozycji

stoków (Lt_ekspoz),

RΔN – różnorodność cząstkowa wynikająca ze zróżnicowania nachyleń stoków (ΔN),

RLj_nachyl – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek nachyleń stoków (Lj_nachyl),

RLt_nachyl – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii nachyleń stoków (Lt_nachyl),

RLj_plan – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek krzywizny planarnej (Lj_plan), RLt_plan – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii krzywizny planarnej (Lt_plan), RLj_profil – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek krzywizny profilu (Lj_profil), RLt_profil – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii krzywizny profilu (Lt_profil), RLj_SPI – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek form rzeźby terenu (Lj_SPI), RLt_SPI – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii form rzeźby terenu (Lt_SPI).

Różnorodność hydrograficzną względną opisuje wzór (26):

R_{w. hydro} = RD_ciek + RLj_zlew + RLt_zlew + RLj_hydrost + RLt_hydrost (26) gdzie:

RD_ciek – różnorodność cząstkowa wynikająca z długości cieków powierzchniowych (D_ciek), RLj_zlew – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek zlewni (Lj_zlew),

RLt_zlew – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii zlewni (Lt_zlew),

RLj_hydrost – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby hydrostanowisk (Lj_hydrost),

RLt_hydrost – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii hydrostanowisk (Lt_hydrost).

Różnorodność gleb względną opisuje wzór (27):

R_{w. gleb} = RLj_{gl_typ} + RLt_{gl_typ} + RLj_{gl_gat} + RLt_{gl_gat} (27)

gdzie:

RLj_{gl_typ} – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek typów gleb (Lj_{gl_typ}),

RLt_{gl_typ} – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii typów gleb (Lt_{gl_typ}),

RLj_{gl_gat} – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek gatunków gleb (Lj_{gl_gat}),

RLt_{gl_gat} – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii gatunków gleb (Lt_{gl_gat}).

Różnorodność topoklimatów względną określa wzór (28):

R_{w. tklim} = RLj_tklim + RLt _tklim (28)

gdzie:

RLj_tklim – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby jednostek topoklimatycznych (Lj_tklim), RLt_tklim – różnorodność cząstkowa wynikająca z liczby kategorii topoklimatycznych (Lt_tklim).

Ocena georóżnorodności bezwzględnej, z uwagi na wykorzystywanie różnych wskaźni-ków (entropia, entropia jednostkowa, odległość, kąty nachylenia stowskaźni-ków), wymagała standa-ryzacji wartości kryteriów cząstkowych. Zastosowano liniową normalizację danych metodą min-max (wzór 29). W wyniku normalizacji otrzymano zbiory kryteriów cząstkowych, których wartości były zawarte w przedziale <0; 1>.

(29) gdzie:

x_i′ – wartość cechy po normalizacji, x_i – wartość cechy przed normalizacją,

x_min, x_max – minimalna i maksymalna wartość cechy zbioru przed normalizacją,

x_min′, x_max′ – minimalna i maksymalna wartość cechy zbioru po normalizacji (odpowied-nio: 0, 1).

Kompleksową georóżnorodność bezwzględną zdefiniowano jako sumę znormalizowa-nych miar różnorodności bezwzględznormalizowa-nych kryteriów cząstkowych (wzór 30):

G_b =R_{b. geol} + Rb. rzeźby + Rb. hydro + Rb. gleb + Rb. tklim (30)

gdzie:

G_b – georóżnorodność bezwzględna,

R_{b. geol} – różnorodność geologiczna bezwzględna (wzór 31),

R_{b. rzeźby} – różnorodność rzeźby terenu bezwzględna (wzór 32),

R_{b. hydro} – różnorodność hydrograficzna bezwzględna (wzór 33),

R_{b. gleb} – różnorodność gleb bezwzględna (wzór 34),

R_{b. tklim} – różnorodność klimatu bezwzględna (wzór 35).

Różnorodność geologiczną bezwzględną opisano wzorem (31):

R_{b. geol} = N(SHDI_lito) + N(SHDI_strat) + N(D_tekt) + N(Hjed_geost) (31) gdzie:

N(SHDI_lito) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania litofacji (SHDI_lito), N(SHDI_strat) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania stratygrafii (SHDI_strat),

N(D_tekt) – znormalizowana wartość długości uskoków (D_tekt),

N(Hjed_geost) – znormalizowana wartość entropii jednostkowej zróżnicowania geostanowisk (Hjed_geost).

Różnorodność rzeźby terenu bezwzględną opisuje wzór (32):

R_{b. rzeźby} = N(ΔZ) + N(SHDI_ekspoz) + N(ΔN) + N(SHDI_nachyl)

+ N(SHDI_plan) + N(SHDI_profil) + N(SHDI_SPI) (32) gdzie:

N(ΔZ) – znormalizowana wartość deniwelacji (ΔZ),

N(SHDI_ekspoz) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania ekspozycji stoków (SHDI_ekspoz), N(ΔN) – znormalizowana wartość zróżnicowania nachyleń stoków (ΔN),

N(SHDI_nachyl) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania nachyleń stoków (SHDI_nachyl), N(SHDI_plan) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania krzywizny planarnej (SHDI_plan), N(SHDI_profil) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania krzywizny profilu (SHDI_profil), N(SHDI_SPI) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania jednostek form rzeźby

(SHDI_SPI).

Różnorodność hydrograficzną bezwzględną opisuje wzór (33):

R_{b. hydro} = N(D_ciek) + N(SHDI_zlew) + N(Hjed_hydrost) (33)

gdzie:

N(D_ciek) – znormalizowana wartość długości cieków powierzchniowych (D_ciek), N(SHDI_zlew) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania zlewni (SHDI_zlew), N(Hjed_hydrost) – znormalizowana wartość entropii jednostkowej zróżnicowania

hydrostano-wisk (Hjed_hydrost).

Różnorodność gleb bezwzględną opisuje wzór (34):

R_{b. gleb} = N(SHDI_{gl_typ}) + N(SHDI_{gl_gat}) (34)

gdzie:

N(SHDI_{gl_typ}) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania typów gleb (SHDI_{gl_typ}), N(SHDI_{gl_gat}) – znormalizowana wartość entropii zróżnicowania gatunków gleb (SHDI_{gl_gat}).

Różnorodność klimatu bezwzględną opisuje wzór (35):

R_{b. tklim} = N(SHDI_tklim) (35)

gdzie N(SHDI_tklim) – znormalizowana wartość entropii jednostek zróżnicowania topoklima-tycznego (SHDI_tklim).

W modelach alternatywnych (informatywnym i nienadmiarowym) georóżnorodności całkowite zostały zdefiniowane jako sumy ocen cząstkowych odpowiednich kryteriów kluczowych oraz nieredundantnych (zob. Globalna analiza wrażliwości w rozdz. 4.2.5.3).

Otrzymane sumy względnych i bezwzględnych różnorodności elementów krajobrazu:

budowy geologicznej (wzory 24, 31), rzeźby terenu (wzory 25, 32), hydrografii (wzory 26, 33), pokrywy glebowej (wzory 27, 34), klimatu (wzory 28, 35) oraz georóżnorodności (wzory 23, 30) podlegały bonitacji punktowej. Tak jak w przypadku oceny różnorodności kryteriów cząstko-wych zbiory danych klasyfikowano z użyciem pięciu kategorii. W zależności od wartości sumy ocen (w przypadku analizy miar względnych) oraz standaryzowanych sum ocen  (w przypadku analiz miar bezwzględnych) poszczególnym kategoriom przydzielano odpowiednią liczbę

punktów bonitacyjnych (1, 2, 3, 4 bądź 5) oraz przypisano odpowiednie oceny jakościowe (geo)różnorodności: „znikoma”, „mała”, „średnia”, „duża” bądź „bardzo duża”. Przy ocenach różnorodności elementów krajobrazu oraz w przypadku modeli alternatywnych (informa-tywnego i nienadmiarowego), tak jak w analizach kryteriów cząstkowych, wykorzystywano metodę klasyfikacji bonitacyjnej: równych przedziałów. W ocenie georóżnorodności modelu kompleksowego stosowano trzy metody klasyfikacji bonitacyjnej: równych przedziałów, na-turalnych przerw oraz odchylenia standardowego.