Typológia povrchových tokov SR:testovanie vzťahov medzi

biologickými prvkami kvality a abiotickými faktormi.

Nečtiny, 28. jún 2006

Jukka Aroviita, Univerzita Jyväskylä, Fínsko

Ivan Bartík, SHMÚ Bratislava, SR

Juha Miettinen, Univerzita Joensuu, Fínsko

Karin Scheurer, SHMÚ Bratislava, SR

Teppo Vehanen, Výskumný ústav rybárstva, Oulu, Fínsko

Postup prác

(.. „ako sme budovali typológiu povrchových tokov SR“)

• výber abiotických kritérií(environmentálne parametre (deskriptory) - v zmysle RSV)

• štatistické testovanie: multivariačná analýza(hľadanie vzťahov medzi biotou a jednotlivými deskriptormi)

• formulovanie záverov(návrh typológie postavenej na deskriptoroch vybraných na základe štatistického testovania)

Použité metódy

Multivariačná (mnohorozmerová) analýza:

- odhaľuje štruktúru vo veľkých súboroch dát (napr. veľký počet druhov vo veľkom množstve vzoriek)

Princíp:

Objekty sú charakterizované množstvom premenných => štruktúra je neprehľadná. Analýza má nahradiť základné premenné menším množstvom zložených (pritom vzájomne nekorelovaných) premenných dostatočne vysvetľujúcich štruktúru súboru.

Použité metódy

Ordinácie:

• súborný názov pre skupinu multivariačných techník, ktoré pri analýze rozmiestňujú vzorky (odberové miesta) pozdĺž osí na základe druhového zloženia vzoriek

• vypočítavajú sa rozsiahle dištančné matrice, v ktorých vzdialenosť medzi každou dvojicou vzoriek (=lokalít) reprezentuje podobnosť (resp. odlišnosť) vzoriek vzhľadom na ich druhové zloženie.

• grafické výsledky ordinácií: lokality sú zobrazené ako body v priestore (spravidla 2D). Body ležiace bližšie pri sebe zodpovedajú lokalitám s podobným druhovým zložením, a naopak: čím ďalej sú dve vzorky od seba, tým menej podobné je ich druhové zloženie.

Použité ordinačné techniky:

• „nepriame“ ordinácie:- pracujú s jediným súborom údajov, obsahujúcim početnosti druhov v určitom počte vzoriek (tzv. hlavná matrica). Nezohľadňujú teda priamo environmentálne vplyvy; dôsledky vplyvu abiotických faktorov musia byť interpretované osobitne - podľa externých informácií.- PCA, DCA, NMS- použitie konkrétnej metódy závisí predovšetkým od povahy samotných údajov (rozsah zaznamenaných hodnôt, charakter ich distribúcie...)

• „priame“ ordinácie:- CCA pri vyhľadávaní štruktúry v hlavnej matrici zároveň maximalizuje silu vplyvu environmentálnych faktorov

Použité metódy

DCA (Detrended correspondence analysis)

• najvýraznejšie sa prejavujúci gradient sa v prípade DCA tiahne pozdĺž prvej osi (čo uľahčuje interpretáciu)

NMS (Non-metric multidimensional scaling)

• vhodná aj pre analýzu dát s inou než normálnou distribúciou

Použité metódy

Software:

• PC ORD (McCune & Mefford 1999)

- pre CCA, DCA, NMS

• SPSS for Windows (SPSS Inc. 2001)

- pre PCA

Použité metódy

hlavná matrica obsahuje početnosti

druhovv súbore vzoriek

(lokalít)

sekundárna matrica obsahuje environmentálne

premennépre ten istý súbor vzoriek

Environmentálne parametre (deskriptory)v zmysle „systému B“ podľa RSV:

• povinné- nadm. výška- regionalizácia (ekoregióny)- veľkosť plochy povodia- geológia (ľubovoľné členenie; testované bolo členenie geol. stavby podľa geochémie (Ca/Si) a litologických typov (litotypov))

• doplnkové- zoogeografické členenie

Testovaný súbor

Biota:- odbery vykonali VÚVH a SVP, spracované boli na ÚZO SAV, PriF UK, VÚVH.- použité boli len údaje z referenčných lokalít- analýzy prebehli prevažne na úrovni druhov

• makrozoobentos- údaje odobraté podľa metodiky AQEM- jeseň 2003 (62 odberových miest), jar 2004 (62 odb. miest)- 582 identifikovaných druhov

• rozsievky- použité ako indikačná skupina pre biologický prvok kvality fytobentos- jeseň 2003 (62 odberových miest, 220 taxónov), jar 2004 (45 odb. miest, 134 taxónov)

• ryby- lovené použitím elektrického agregátu - jeseň 2003 (52 odberových miest, z toho však 8 sterilných)- 20 druhov rýb + mihuľa Eudontomyzon vladykovi

Testovaný súbor

Rozmiestnenie referenčných a ovplyvnených lokalít v „typologickom

priestore“referenčnéovplyvnené

Makrozoobentos

Výsledky multivariačnej analýzyvzoriek z referenčných lokalít

Výsledky

DCA – nadm. výška, jeseň 2003 (n = 62)

Altitude

< 200 m200-500 m500-800 m> 800 m

Jan 2006

A010Fa3

B020Fa3

B030Fa3

B050Fa3

B060Fa3B070Fa3

B080Fa3

B100Fa3

B200Fa3

D010Fa3

H020Fa3H030Fa3

H040Fa3

H050Fa3

H060Fa3

H070Fa3

I010Fa3

I020Fa3

I030Fa3

I040Fa3

M010Fa3

M020Fa3

M030Fa3 M040Fa2

N010Fa3

N020Fa3

N030Fa3N040Fa3

N050Fa3

N060Fa3N070Fa3

N090Fa3

P010Fa3

P020Fa3

P030Fa3

P040Fa3P050Fa3

R010Fa3R020Fa2

R030Fa2

R040Fa3

R050Fa3

R060Fa3

R070Fa3 R090Fa3

S020Fa3

S030Fa3

S050Fa3

S060Fa3

S070Fa3

V010Fa3

V020Fa2V030Fa2

V040Fa3V050Fa3

V060Fa3

V070Fa3

V080Fa3

V090Fa3

V100Fa3

V200Fa2

V300Fa2

0

0

100 200 300

100

200

300

400

Axis 1

Axi

s 2

Medium>100 km2

Very small<10 km2

Small10-100 km2

DCA – regióny; jar 2004

DCA spring species

Axis 1

Axi

s 2

Ecoregion

KarpatskyPanonska Panva

DCA spring species

Axis 1

Axi

s 2

Zoogeografical class

PodunajskýPopradskýPotiský

DCA spring species 200-500

Axis 1

Axi

s 2

Zoogeografical class

PodunajskýPotiský

DCA – geológia (litotypy), jeseň 2003 [200-500m (n = 27)]

The geology

Eolicke_Sed12

Fluvialne_Sed11

Plutonity10

Krystalinikum9

Starsie_Pal8

Mladsie_Pal7

Mezozoikum6

Ilovito_Piesc_Sed5

Krieda_A_Pal4

Vnutrokarp_Pal3

Neogenne_Vulk2

Neogen1 E

D

C

B

A

Jan 2006

A010Fa3

B020Fa3

B030Fa3B050Fa3

B060Fa3

B070Fa3

B080Fa3

B200Fa3

D010Fa3

H030Fa3

I010Fa3

I020Fa3

M010Fa3

M020Fa3

N020Fa3

N030Fa3

N040Fa3

N050Fa3

N060Fa3

N070Fa3

R040Fa3

R090Fa3

S020Fa3

S060Fa3

S070Fa3

V200Fa2

V300Fa2

0

0

100 200 300

100

200

Axis 1

Axi

s 2

Medium>100 km2

Medium>100 km2

= A + D = C + B

Axis 1

Axi

s 2

Geology

CaSi

DCA – geológia (Ca/Si), jeseň 2003

200-500 m (N=27) 500-800 m (N=23)

Axis 1

Axi

s 2

Geol2_new

CaSi

A010Fs4

A020Fs4

B020Fs4

B030Fs4

B100Fs4

B200Fs4

B600Fs4

D010Fs4

H030Fs4

H080Fs4

I010Fs4

I020Fs4

M010Fs4

M020Fs4

N020Fs4

N030Fs4

N040Fs4

N050Fs4

N070Fs4

N080Fs4

S010Fs4

S060Fs4

S070Fs4

S100Fs4

V090Fs4

V200Fs3

V300Fs3

W020Fs4

Axis 1

Axi

s 2

Geoch. class

?CamixSi

DCA – geológia (Ca/Si/mix), jar 2004 [200-500m (n = 28)]

Nov 2005

Rozsievky

Výsledky multivariačnej analýzyvzoriek z referenčných lokalít

Výsledky

DCA – nadm. výška, jeseň 2003

10b

10x

11v

11x

12h12x

12z

13h

14v

14x

14z

15z

16v

17v

17x

18v

18x

18z

19x

1a

1i1n

1s

1u1v

1x

1z

21v

23v

23x

25z

28x

29v

2p

2u

2v

32x

33x

34x

36x

37x

3n

3p

3u

4n

4u

4x

4z

5d

5p

5u

6u6v

7h

7p

7u

8b

8h

8p8u 8x

DCA2003

Axis 1

Axi

s 3

altitude class

< 200

200-500500-800

> 800

1=neogen2=neogenne vulk.3=vnutrokarp pal.4=krieda a pal.6=mezozooikum7=mladsie pal.8=starsie pal.9=krystallinikum10=plutonity

10b

10x

11v

11x

12h12x

12z

13h

14v

14x

14z

15z

16v

17v

17x

18v

18x

18z19x

1a1i1n

1s1u1v

1x

1z

21v

23v

23x

25z

28x

29v

2p

2u2v

32x

33x

34x

36x

37x

3n

3p

3u

4n

4u

4x

4z

5d

5p

5u

6u6v

7h

7p

7u

8b

8h

8p8u 8x

DCA2003

Axis 1

Axi

s 3

Geol0_new

1234678910

1=neogen2=neogenne vulk.3=vnutrokarp pal.4=krieda a pal.6=mezozooikum7=mladsie pal.8=starsie pal.9=krystallinikum10=plutonity

Farby zodpovedajúpiatim geol. typom,symboly reprezentujúdesať geol. podtypov.

DCA – geológia (litotypy: 10 skupín), jeseň 2003

10b

10x

11v

11x

12h12x

12z

13h

14v

14x

14z

15z

16v

17v

17x

18v

18x

18z19x

1a1i1n

1s1u1v

1x

1z

21v

23v

23x

25z

28x

29v

2p

2u2v

32x

33x

34x

36x

37x

3n

3p

3u

4n

4u

4x

4z

5d

5p

5u

6u6v

7h

7p

7u

8b

8h

8p8u 8x

DCA2003

Axis 1

Axi

s 3

Geol1_new

12345

2=A1=B1=C2=D3=E

DCA – geológia (litotypy: 5 skupín), jeseň 2003

1=Ca2=Si

10b

10x

11v

11x

12h12x

12z

13h

14v

14x

14z

15z

16v

17v

17x

18v

18x

18z19x

1a1i1n

1s1u1v

1x

1z

21v

23v

23x

25z

28x

29v

2p

2u2v

32x

33x

34x

36x

37x

3n

3p

3u

4n

4u

4x

4z

5d

5p

5u

6u6v

7h

7p

7u

8b

8h

8p8u 8x

DCA2003

Axis 1

Axis

3

Ca-Si

12

DCA – geológia (Ca/Si), jeseň 2003

Ryby

Výsledky multivariačnej analýzyvzoriek z referenčných lokalít

Výsledky

NMS – nadm. výška

NMS – geológia (litotypy)

NMS – Geológia (litotypy), 200-500 m

NMS – Geológia (Ca/Si), 200-500 m

Závery: Návrh kritérií vhodných pre stanovenie typológie povrchových

tokov SR

Hierarchické (viacúrovňové) rozčlenenie tokov do typov:

• ekoregióny (2)• nadm. výška (4 triedy)• veľkosť plochy povodia (3 triedy)• geológia – litotypy (5 skupín)• zoogeografické regióny (3)

(32 typov)

(22 typov)

... Vám ďakujú za pozornosť

Jukka Aroviita, Univerzita Jyväskylä, Fínsko

Ivan Bartík, SHMÚ Bratislava, SR

Juha Miettinen, Univerzita Joensuu, Fínsko

Karin Scheurer, SHMÚ Bratislava, SR

Teppo Vehanen, Výskumný ústav rybárstva, Oulu, Fínsko