Έρευνα των φαινομένων οικολογικής διαδοχής σε δασικές περιοχές της Βόρειας Ελλάδας

Abstract

The aim of this study was to investigate the land cover changes and the trends of secondary forest succession during the period 1945–2009, as well as the existed environmental-successional trend relationships, in the Natura sites of: Elatia Pyramis Koutra (GR1140003) and Rodopi Simyda (GR1140002), through the extraction of quantitative and qualitative information about the areas with the available dataset. In order to the estimate the factors affecting the forest changes, the distribution of the forest types of the newly established forests in relation to topographic factors (aspect, slope and elevation), bedrock type, and the distance from the old forest edge, were examined by performing spatial analysis using cartographic data. Data analysis showed that a great expansion of forests was observed in the area, though a secondary forest succession process resulted in covering almost all the area by forests. However, the observed secondary forest succession did not result in a uniform forest type, confirming the environmental-successional trend relationships. In the region of Elatia, three main succession trends were observed: towards the formation of Pinus sylvestris forest, towards Picea abies forests, and towards Fagus sylvatica forests. Similarly, in the region of Simyda, five main succession trends were observed: towards the formation of P. sylvestris, towards Betula pendula, towards Quercus sp. and mixed formations of P. sylvestris-B. pendula and B. pendula-P. sylvestris forests. The new forest distribution profiles were different from the old forest. In Elatia area, P. sylvestris forest was most popular in the newly established forests, while P. abies and F. sylvatica comprise the dominant forest types of the old forests. In Simyda area, the mixed trends were more popular than the unmixed forests of P. sylvestris and B. pendula. All the environmental factors studied were found to influence the formation of new forests in the area, but the distance to parent stands had the largest influence. The research with field studies for the region of Elatia, confirmed the above results and revealed stand structure differences among different stages of succession in a chronosequence approach. Subsequently, a modeling effort was conducted with an Ordinary Least Square (OLS) regression model, in which there were problems with spatial autocorrelation and spatial non-stationarity. As a result basic rules of regression were violated. Then the Spatial AutoRegression (SAR) model was applied to cope with spatial autocorrelation and the Geographically Weighted Regression (GWR) model to cope with both spatial autocorrelation and spatial non-stationarity. GWR model showed spatial variability of the parameters of the model and the corresponding maps were produced, concluding that modeling of secondary ecological succession is a difficult task, especially in such complex landscapes as the mountainous northern Greece.

Ο σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η διερεύνηση των αλλαγών κάλυψης γης και των τάσεων της δευτερογενούς οικολογικής διαδοχής κατά την περίοδο 1945-2009, καθώς και των υφιστάμενων περιβαλλοντικών σχέσεων και τάσεων οικολογικής διαδοχής, στις περιοχές Natura: Ελατιά Πυραμίς Κούτρα (GR1140003) και Ροδόπη Σημύδα (GR1140002), μέσω της εξαγωγής ποσοτικών και ποιοτικών πληροφοριών σχετικά με τις περιοχές με τα διαθέσιμα δεδομένα. Για να εκτιμηθούν οι παράγοντες που επηρεάζουν τις αλλαγές στην κάλυψη από δάση, εξετάστηκε με χωρική ανάλυση σε χαρτογραφικά δεδομένα η κατανομή των δασικών τύπων των νεοσύστατων δασών σε σχέση με τοπογραφικές παράγοντες (έκθεση, κλίση και υψόμετρο), γεωλογικό υπόβαθρο και την απόσταση το κράσπεδο του παλαιότερου δάσους. Η ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι μια μεγάλη επέκταση των δασών παρατηρήθηκε στην περιοχή, διαμέσου μιας δευτερεύουσας οικολογικής διαδοχής που οδήγησε σε κάλυψη σχεδόν όλης της περιοχής από δάση. Ωστόσο, η παρατηρούμενη δευτερογενής οικολογική διαδοχή δεν οδήγησε σε ένα ενιαίο τύπο δάσους, επιβεβαιώνοντας τις περιβαλλοντικές-διαδοχικές σχέσεις των τάσεων που δημιουργήθηκαν. Στην περιοχή της Ελατιάς, παρατηρήθηκαν τρεις κύριες τάσεις διαδοχής: δάση με κυρίαρχο είδος τη 1) Δασική Πεύκη, 2) την Ερυθρελάτη και 3) την Οξιά. Ομοίως, στην περιοχή της Σημύδας, πέντε κύριες τάσεις διαδοχής παρατηρήθηκαν: δάση με κυρίαρχο είδος τη 1) Δασική Πεύκη, 2) τη Σημύδα, 3) τη Δρυ και μικτών 4) Δ. Πεύκης-Σημύδας και 5) Σημύδας-Δ. Πεύκης. Τα προφίλ κατανομής των νεαρών δασών ήταν διαφορετικά από τα παλαιότερα δάση. Στην περιοχή της Ελατιάς, το δάσος Δ. Πεύκης ήταν το πιο συχνό στη νεοσύστατα δάση, ενώ η Ερυθρελάτη και η Οξιά ήταν οι κυρίαρχοι τύποι δασών από τα παλαιότερα δάση. Στην περιοχή της Σημύδας, οι μικτές τάσεις ήταν πιο δημοφιλής από τα αμιγή δάση της Σημύδας και της Δ. Πεύκης. Όλοι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες που μελετήθηκαν βρέθηκε να επηρεάζουν τη διαμόρφωση των νεαρών δασών στην περιοχή, αλλά η απόσταση από τις μητρικές συστάδες είχε τη μεγαλύτερη επιρροή. Η έρευνα με μετρήσεις πεδίου για την περιοχή της Ελατιάς, επιβεβαίωσε τα παραπάνω αποτελέσματα και αποκάλυψε διαφορές δομής των συστάδων μεταξύ των διαφόρων σταδίων της διαδοχής σύμφωνα με μια προσέγγιση χρονοδιαδοχής. Στη συνέχεια, διεξήχθη μια προσπάθεια μοντελοποίησης με τη συνήθη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων (OLS) μοντέλο πολλαπλής παλινδρόμησης, στην οποία υπήρχαν προβλήματα με την χωρική αυτοσυσχέτιση και χωρική μεταβλητότητα των παραμέτρων. Ως εκ τούτου, παραβιάστηκαν βασικοί κανόνες της παλινδρόμησης. Στη συνέχεια, το εφαρμόστηκε μοντέλο χωρική αυτοπαλινδρόμησης (SAR) για να αντιμετωπιστεί η χωρική αυτοσυσχέτιση και η Γεωγραφικά Σταθμισμένη Παλινδρόμηση (GWR) για την αντιμετώπιση τόσο της χωρικής αυτοσυσχέτισης όσο και της χωρικής μεταβλητότητας. Το GWR μοντέλο ανέδειξε τη χωρική μεταβλητότητα των παραμέτρων του μοντέλου και παρήχθησαν οι αντίστοιχοι χάρτες, συμπεραίνοντας ότι η μοντελοποίηση της δευτερογενούς οικολογικής διαδοχής είναι δύσκολη υπόθεση, ειδικά σε πολύπλοκα τοπία και οικοσυστήματα όπως αυτά τα της ορεινής βορείου Ελλάδος.