Fragmentación del paisaje en áreas protegidas

Abstract

La investigación analiza el problema de la fragmentación y transformación del paisaje del Parque del Garraf y Olèrdola (Catalunya, España), a lo largo de un período de 50 años, aproximadamente. Para lograr el objetivo del estudio se llevó a cabo un análisis de la evolución de la estructura y composición del paisaje, comparando su estado en tres períodos diferentes (1956-57, 1983-87 y 2006-08) con el fin de determinar los cambios en los patrones espaciales del mosaico paisajístico del área protegida y, de esta manera, analizar el proceso de fragmentación del paisaje. Se estudió la dinámica del paisaje por medio de la variación en las superficies de distintos usos y cubiertas de suelo, así como su tasa de cambio, utilizando mapas elaborados en el proceso de la fotointerpretación y digitalización de los ortofotomapas de los años antes citados. A partir de la información catastral se generaron los mapas de la estructura del paisaje en tres períodos evaluados con una leyenda común. Debido a la aplicación del mismo procedimiento de obtención de datos, dichos mapas son comparables entre sí.

Para el análisis de la evolución de la estructura del paisaje del parque se convirtieron las capas de la estructura del paisaje a formato raster, y se elaboraron los mapas de cambios que son clasificados como suaves, moderados y profundos. Por otro lado, se llevó a cabo el cálculo y el análisis de 25 índices y métricas relacionados con la configuración, composición, diversidad y riqueza, conceptos utilizados ampliamente en la Ecología del Paisaje, y considerados importantes para la comprensión del proceso de la fragmentación del paisaje en la zona de estudio. Los análisis se realizaron utilizando el software ArcGis 9.3, las extensiones del software Patch Analyst 4 y el paquete informático Fragstats. Finalmente, con el objetivo de obtener los valores numéricos de cambio entre las diferentes cubiertas y usos del suelo se elaboraron, para los tres períodos analizados, las matrices de cambio del paisaje.

Los resultados obtenidos indican que las tendencias evolutivas en la estructura del mosaico paisajístico del Parque del Garraf y Olèrdola en el período comprendido entre 1956/57 y 1983/87 son más intensas y profundas que en el período 1983/87-2006/08. A su vez, se observó, durante el período total de estudio, una disminución progresiva en la superficie del bosque denso y matorral denso y un aumento en la superficie de matorral semidenso y bosque claro. En cuanto al nivel de patrones espaciales del paisaje, se verifica que la fragmentación del paisaje del Parque del Garraf y Olèrdola se intensificaba gradualmente hacia finales de los años 80, debido a un aumento del número de fragmentos, una disminución de su tamaño promedio y las diferencias la distancia entre ellos. En el segundo período evaluado, este proceso suavemente se desvanece y se produce un pequeño aumento en el tamaño medio de los fragmentos.

La investigació analitza el problema de la fragmentació i transformació del paisatge ocorregut al Parc del Garraf i Olèrdola (Catalunya, Espanya), al llarg d'un període de 50 anys, aproximadament. Per aconseguir l'objectiu de l'estudi es va dur a terme una anàlisi de l'evolució de l'estructura i composició del paisatge, comparant el seu estat en tres períodes diferents (1956-57, 1983-87 i 2006-08) amb la finalitat de determinar els canvis en els patrons espacials del mosaic paisatgístic de l'àrea protegida i, d'aquesta manera, analitzar el procés de fragmentació del paisatge. Es va estudiar la dinàmica del paisatge per mitjà de la variació en les superfícies de diferents usos i cobertes de sòl, així com la seva taxa de canvi, utilitzant mapes elaborats en el procés de la fotointerpretació i digitalització dels ortofotomapes dels anys abans esmentats. A partir de la informació cadastral es van generar els mapes de l'estructura del paisatge en tres períodes avaluats amb una llegenda comuna. A causa de l'aplicació del mateix procediment d'obtenció de dades, aquests mapes són comparables entre si.

Per l'anàlisi de l'evolució de l'estructura del paisatge del parc es van convertir les capes de l'estructura del paisatge a format ràster, i es van elaborar els mapes de canvis (els quals en aquest estudi són classificats com canvis suaus, moderats i profunds) . D'altra banda, es va dur a terme el càlcul i l'anàlisi dels 25 índexs i mètriques relacionats amb la configuració, composició, diversitat i riquesa, conceptes utilitzats àmpliament en l'Ecologia del Paisatge, i considerats importants per a la comprensió del procés de la fragmentació del paisatge a la zona d'estudi. Les anàlisis es van realitzar utilitzant el programari ArcGis 9.3, les extensions del programari Patch Analyst 4 i el paquet informàtic Fragstats. Finalment, amb l'objectiu d'obtenir els valors numèrics de canvi entre les diferents cobertes i usos del sòl es van elaborar, per als tres períodes analitzats, les matrius de canvi del paisatge.

Els resultats obtinguts indiquen que les tendències evolutives en l'estructura del mosaic paisatgístic del Parc del Garraf i Olèrdola en el període comprès entre 1956-1957 i 1983-1987 són més intenses i profundes que en el període 1983/87-2006/08. Al seu torn, es va observar, durant el període total d'estudi, una disminució progressiva en la superfície de bosc dens i matoll dens, i un augment en la superfície de matoll de composició semidensa i bosc clar. Pel que fa al nivell de patrons espacials del paisatge, es verifica que la fragmentació del paisatge del Parc del Garraf i Olèrdola s'intensificava gradualment cap a finals dels anys 80, a causa d'un augment del nombre de fragments, una disminució de la seva mida mitjana i les diferències la distància entre els. En el segon període avaluat, aquest procés suaument s'esvaeix i es produeix un petit augment en la grandària mitjana dels fragments.

This thesis deals with the issue of the fragmentation and the transformation of the landscape of the Garraf and Olèrdola Park (Catalonia, Spain) which took place in a period of approximately 50 years. For the purpose of this thesis I conducted an analysis of the evolution of the structure and the composition of the landscape by comparing its state in three different periods (1956-57, 1983-87 and 2006-08). This enabled me to determine the changes in the spatial patterns of the landscape mosaic of the protected area, which in turn allowed the analysis of the process of landscape fragmentation. Landscape dynamics was studied on the basis of the changes in the surfaces of different land use and land cover, their rate of change, as well as with the use of maps created in the process of photo-interpretation and digitalization of orthophotomaps from the above mentioned periods. The information obtained allowed the creation of maps of the landscapes structure in the three investigated periods which share the same legend. As a result of the use of the same method of data gathering, the above mentioned maps can be compared one with another.

For the analysis of the evolution of landscape structure in the park, layers of landscape structure were converted into the raster format and were used to create three maps showing changes in the landscape (which in this study are classified as mild, moderate and deep changes). Furthermore, I carried out a calculation and analysis of 25 indices and metrics related to the configuration, composition, diversity and richness. These concepts are widely used in Lanscape Ecology and, in the field of study, are considered important for the understanding of the process of landscape fragmentation. The analyses were conducted with the use of the software called ArcGis 9.3, as well as extensions of the software Patch Analyst 4 and the software Fragstats. Finally, matrixes of landscape change in the three investigated periods were created in order to obtain the figures showing change in the land cover and land use.

The obtained results indicate that evolutionary trends in the strucuture of the landscape mosaic in the Garraf and Olèrdola Park in the periods from 1956-67 to 1983-87 were more intense and profound than those between 1983-87 and 2006-08. At the same time throughout the whole analysed period a progressive decrease in the surface of dense forest and dense shrubland was observed, and an increase in the surface of semi-dense shrubland and young forest. As for the level of the spatial patterns of landscape, it was proved that the landscape fragmentation in the Garraf and Olèrdola Park gradually intensifies until the late 1980s due to the growth of the number of fragments, the fall in their average size and the differences in the distance between them. In the second investigated period, this process vanishes gradually and a slight increase in the average size of fragments is observed.

STRESZCZENIE

Przedmiotem badań niniejszej pracy jest fragmentacja i transformacja krajobrazu w Parku Garraf i Olèrdola znajdującym się w Katalonii (Hiszpania), które miały miejsce na przełomie 50 lat. W tym celu przeprowadzono analizę porównawczą zmian struktury przestrzennej krajobrazu, badając jego stan w trzech różnych przedziałach czasowych (1956-57, 1983-87 i 2006-08). W efekcie, pozwoliło to określić przekształcenia w układzie przestrzennym mozaiki krajobrazowej parku i w ten sposób przeanalizować długoletni proces transformacji i fragmentacji krajobrazu, który jest objęty ochroną prawną. Zaobserwowane zmiany w sposobie użytkowania ziemi i pokrycia terenu, a także obliczenie współczynnika przekształcenia krajobrazu umożliwiło ocenę tendencji i dynamiki zmian krajobrazowych dla całego obszaru badań. Do analizy wykorzystano mapy opracowane w procesie fotointerpretacji i digitalizacji ortofotomap z lat wyżej wymienionych. Na podstawie otrzymanych wyników dla każdego z analizowanych okresów, opracowano mapę struktury krajobrazu z ujednoliconą, wspólną dla wszystkich map, legendą. Zważywszy na to, że za każdym razem stosowano te same metody otrzymywania danych, powyższe mapy można ze sobą porównywać.

W dalszym etapie analizy ewolucji struktury krajobrazu parku, dane wektorowe zostały przekształcone na format rastrowy i posłużyły do utworzenia trzech map zmian zachodzących w krajobrazie. Zmiany te w niniejszym opracowaniu zostały określone, jako słabo umiarkowane, umiarkowane i głębokie. Równocześnie dokonano przeliczeń i analizy 25 wskaźników struktury przestrzennej krajobrazu dotyczących konfiguracji, kompozycji, różnorodności i zasobności mozaiki krajobrazowej, pojęć powszechnie używanych w Ekologii Krajobrazu i uznanych za istotne w zrozumieniu procesu fragmentacji krajobrazu na obszarze badanym. Powyższych analiz dokonano przy użyciu software ArcGis 9.3, rozszerzeń Patch Analyst 4 i pakietu informatycznego Fragstats. Ostatecznie, w celu otrzymania wartości liczbowych określających tendencję zmian zachodzących w krajobrazie i w sposobie użytkowania ziemi, a także formach pokrycia terenu, opracowano matryce zmian w krajobrazie dla każdego z analizowanych w pracy przedziałów czasowych.

Otrzymane wyniki wskazują, ze zmiany w strukturze mozaiki krajobrazowej Parku Garraf i Olèrdola są bardziej intensywne i głębokie w okresie od 1956/57 do 1983/87 niż w okresie 1983/87-2006/08. Jednocześnie w przeciągu całego okresu badań zaobserwowano postępujące zmniejszanie się zwartego obszaru leśnego i zakrzewień oraz wzrost powierzchni lasu młodego i zarośli. Niniejszym, biorąc pod uwagę czynniki takie jak: wzrost liczby fragmentów ekosystemów, zmniejszenie ich średniego rozmiaru oraz różnice w odległości miedzy nimi, potwierdza się teza, że fragmentacja krajobrazu w Parku Garraf i Olèrdola wzrastała stopniowo aż do końca lat 80-tych. Później, obserwuje się, że proces ten stopniowo zanika i zachodzi niewielki wzrost średniej wielkości fragmentów ekosystemów budujących krajobraz parku.