CURSUS HABITAT:

inleiding tot habitatmodellen

Harm Duel

8 september 2004

inleiding tot habitatmodellen

• basisbegrippen en uitgangspunten• optimumcurven, niche, habitatkwaliteit, draagkracht,

ecologische potentie

• korte schets van historie• internationaal• nationaal -> waterbeheer

• verschillende typen habitatmodellen

Basisbegrippen en uitgangspunten

• Niche = plaats die soort inneemt in ecosysteem of levensgemeenschap

• Habitat = woonplek van een soort• Leefgebied = “landschap” waarin soort leeft • Ecotoop = ruimtelijk indeling van ecotoop of landschap op

basis van abiotische factoren en vegetatiestructuur• Ecologisch optimum = die omstandigheden in ecosysteem

of landschap waarbij de kans op voorkomen maximaal is (natuurlijke omstandigheden)

• Fysiologisch optimum = maximale potentie op basis van aanpassingsvermogenm van soort

basisbegrippen en uitgangspunten

• referentiedichtheid = maximale dichtheid onder natuurlijke omstandigheden in ecosysteem

• draagkracht (carrying capacity) = maximale omvang van de populatie van een soort in gebied of watersysteem

• habitatfactoren = alle milieufactoren die de kwaliteit van de habitat bepalen

• ecologische potentie = de berekende draagkracht in een gebied of watersysteem op basis van habitatkwaliteit en habitatbeschikbaarheid

basisbegrippen en uitgangspunten

habitatmodelleren > beschikbaarheid en kwaliteit van habitats

alleen milieufactoren die relevant zijn voor bepalen van beschikbaarheid en kwaliteit van habitats worden in beschouwing genomen

lineair verband tussen habitatkwaliteit en kans op voorkomen

habitatkwaliteit = 1 dan habitatkwaliteit = optimaal

habitatkwaliteit = 0 dan habitatkwaliteit = ongeschikt

habitatkwaliteit = kwaliteit van de meest beperkende milieufactor (habitatfactor) bepaald de habitatkwaliteit

korte historische schets: internationaal• US Fish and Wildlife Service (1980)

• Habitat Evaluatie Procedure (HEP)• Habitatgeschiktheidsmodellen (HSI-modellen)• expertmodellen• modellen met veelal veel milieufactoren

• IFIM (instream flow incremental methodology)• HEP-uitwerking voor stromende wateren• combinatie van macrohabitat en microhabitat aanpak

• PHABSIM (physical habitat simulation)• microhabitat aanpak binnen IFIM• primair habitatbeschrijving op basis van substraat,

stroomsnelheid en waterdiepte

korte historische schets: nationaal waterbeheer• HEP: habitatmodellen voor (NW3) amoebesoorten

• expertmodellen (beschrijvingen) TNO + OVB• MORRES

• spreadsheet-model• oorspronkelijk bepalen van natuurlijke referentie soorten door

ecotopen – habitat koppeling• uitgebreid met meren en deltawateren• later ook GIS-koppeling

• EKOS• instrument waarrin HEP-modellen worden opgenomen• geleidelijk uitgebreid• geen GIS-koppeling

• HABITAT• kwaliteitstoets HEP-instrumentarium• integratie bestaande instrumenten, zo generiek mogelijk, GIS-gestuurd

raamwerk habitatevaluaties waterbeheer

E990609d

ecotope

habitat

channel (deep)

low water level

river pond weed

channel (shallow)

sand flat midge

river bank

barbel

softwood forest

tree frog

hardwood forest

grass snake

lateral channel

night heron

oxbow lake

king fisher

marshland

sand martin (nesting)

swamp forest

fish otter

high water level

korte historische schets: nationaal waterbeheer• HEP: habitatmodellen voor (NW3) amoebesoorten

• expertmodellen (beschrijvingen) TNO + OVB• MORRES

• spreadsheet-model• oorspronkelijk bepalen van natuurlijke referentie soorten door

ecotopen – habitat koppeling• uitgebreid met meren en deltawateren• later ook GIS-koppeling

• EKOS• instrument waarrin HEP-modellen worden opgenomen• geleidelijk uitgebreid• geen GIS-koppeling

• HABITAT• kwaliteitstoets HEP-instrumentarium• integratie bestaande instrumenten, zo generiek mogelijk, GIS-gestuurd

historische schets: nationaal waterbeheerandere relevante ontwikkelingen:• (ecohydrologische) vegetatiemodellen (o.a. DEMNAT,

ICHORS, MOVE, NTM, MACROMIJ …..)

• landschapecologische modellen: ECOMIJ, LEDESS

• netwerkmodellen: LARCH

raamwerk habitatevaluaties waterbeheer

ecological rehabilitation measures

hydrodynamics morphodynamics

vegetation succession

environmental factors

related to habitat

step 1

ecotope modelling

step 2

habitat availability modelling

step 3

habitat suitability modelling

step 4

habitat network modelling

HABITAT HABITAT HABITAT LARCH

area and spatial distribution of

ecotopes

area and spatial distribution of

available habitat

suitability of available habitat

connectivity of suitable habitats into ecological

network

Expert modellen

• op basis van veldkennis over soorten, informatie uit literatuur en indien beschikbaar ondersteund met veldgegevens

1.0

0.5

0.00 0 0.1505 0.5 2.01.51.010min. oxygen levelin lakes (mg/l)

factorindex ZEBRA MUSSEL

a)BARBELb)

NIGHT HERONc)

PCB level in fish(mg/kg FW)

average stream velocityin spawning habitat (m/s)

Omgaan met onzekerheden in expertkennis:

habitatfactor

hab

itat

ind

ex

modelaverage range experts

omgaan met onzekerheden in expertkennis

Fuzzy logic modellen

• kwalitatieve informatie kwantificeerbaar maken via een set van fuzzy regels• bv: soort komt optimaal voor in helder water

• structuur kennisregel is dan:• ALS water = helder DAN soort = optimaal

• fuzzy regels voor milieufactoren en habitatkwaliteit• vervagen van klassengrenzen• bv. helder water = 100% bij >2 meter doorzicht

0% bij <1 meter doorzicht

troebel water = 100% bij < 1 meter doorzicht

0% bij >2 meter doorzicht

Fuzzy logic modellen

verschillende technieken: fuzzy logic

• CASIMIR toepassing in CFR-studie voor Gamerensche Waard

1000 m Bullhead adult Dace adult Gudgeon adult

Preferentiemodellen

• veel toegepast in PHABSIM-benaderingen• uitgebreide meetcampagne nodig• habitatmodellen worden veelal ontwikkeld door combineren

van veldgegevens en hydraulische modelsimulaties• Stap 1: verzamelen van gegevens over rivierkenmerken:

• bathymetrie, substraat, stroomsnelheid• Stap 2: opzet hydraulisch model (GIS-gebaseerd)• Stap 3: veldinventarisatie soorten• Stap 4: voorkomen soorten relateren aan

modelresultaten (run voor bepaalde afvoer)• Stap 5: afleiden habitatpreferentie op basis van

habitatuse en habitatbeschikbaarheid

Preferentie-modellen

logistische regressiemodellen

• multivariate / multi-stress modellen

• veel data nodig

• model beschrijft kans op voorkomen op basis van beperkt aan milieufactoren

ANN gebaseerde habitatmodellen

• Habitatfuncties worden afgeleid met behulp van artificial neurale netwerk technieken

• grote datasets nodig

• black box modellen

• inputdata (milieufactoren) wordt via transferfuncties uiteindelijk gekoppeld aan kans op voorkomen van soorten

ANN gebaseerde habitatmodellen

meer informatie over habitatmodellen:

www.eamn.org