CBS124U-COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN KULLANIM ALANLARI I
Ünite 3: Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılamanın
Biyoçeşitlilik Çalışmalarındaki Yeri ve Önemi
Giriş
Avrupa-Sibirya, Akdeniz ve İran-Turan olmak üzere üç farklı flora bölgesi ve Akdeniz, Anadolu Karasal ve Karadeniz zoocoğrafya bölgelerinin kesiştiği ülkemizdeki bitki sayısı Avrupa kıtasının tamamında bulunan bitkilerin yarısına yakınken hayvan sayısı Avrupa’nın 1,5 katıdır. Ülkemiz 12.000 civarında bitki (bunların yaklaşık 3.500’ü endemik) ve 80.000 civarı hayvan türüne sahiptir.
Canlıların yaşadıkları yerde korunması için (in-situ) Milli Park, Doğal Sit, Yaban Hayatı Geliştirme Sahası, Ramsar Alanı gibi ulusal ve uluslararası statüler belirlenmiştir. Korumanın sürdürülebilir olması için, bu alanlardaki sektörel kullanımın göz ardı edilmemesi gerekmektedir.
Coğrafi bilgi sistemleri (CBS), özellikle son yirmi yıldır biyocoğrafya ve biyoçeşitlilik konularında sıklıkla kullanılan bir araçtır. Gün geçtikçe önemi artan ve coğrafi bilgi sistemleriyle harmanlanan uzaktan algılama da (UZAL) biyoçeşitlilik araştırmalarında yer almaktadır.
Biyocoğrafya ve Biyoçeşitlilik
Biyocoğrafya, canlıların dünya üzerindeki dağılışını, bu dağılışın nedenlerini ve zaman içindeki değişimini araştırır. 1600-1850 yılları arasında, daha çok ‘neden’ sorusunun cevaplanmaya çalışıldığı biyocoğrafya çalışmaları coğrafi keşiflerle ilişkilendirilmekteydi. Carl Linnaeus, İncil’de yer alan sel felaketine ilişkin Ağrı Dağı’ndaki bitki ve hayvan dağılışını çalışmış, yükseltiye göre bitki ve hayvan dağılışı yaklaşımını ortaya çıkarmıştır. Aynı dönemde Johann Reinhold Forster, bir doğa bilimci olarak katıldığı James Cook’un ikinci Pasifik gezisinde, bitkiler için küresel biyotik alanları çalışmıştır. Biyocoğrafyanın öncülerinden Alexander von Humboldt, biyocoğrafyanın bir dalı olan “botanik coğrafya” kavramının temelini atmıştır. 1850-1900 yılları arasında Charles Darwin “Türlerin Kökeni” adlı kitabında doğal seçilim ve evrim konularında dünya çapında ses getirecek araştırmalar konu edinmiştir.
Sonrasında Alfred Russel Wallace bu düşünceyi destekleyerek dünyanın çeşitli yerlerinde çalışmalar yapmış, Asya ile Avustralya arasında “Wallace Çizgisi” adı verilen faunal sınırı belirleyerek dünyayı 6 biyotik bölgeye ayırmıştır. 1900 yılından sonra Alfred Wegener’in plaka tektoniği kuramıyla birlikte, öncesinde biyocoğrafyacılar için büyük bir muamma olan türlerin kıtalar üzerindeki dağılış kalıpları açıklığa kavuşmuş, bu çözümleme sonrasında çalışmalar ivme kazanmıştır. Sonraki dönemde Ernst Mayr, R.H. Whittaker, R. H. MacArthur gibi diğer birçok doğa bilimci sayesinde biyocoğrafya bilimi büyük aşama kaydetmiştir (Mast, 2010).
Günümüz dünyasında biyoçeşitliliği tehdit eden faktörlerin başında “insan” gelmektedir. Geçmişe nazaran çok daha hızlı biçimde değişen dünya ekosistemleri, turizm, ziraat, yerleşim vb. insan faaliyetlerinden olumsuz etkilenmektedir. Canlıların neslinin tükenmesi yerküre
tarihinde doğal bir süreç olarak çok kez yaşanmıştır, ancak insan ortaya çıktığından beri bu döngünün 100 kat hızlandığı bilinmektedir. Biyoçeşitliliği etkileyen diğer unsurlar habitat değişikliği, iklim değişikliği, istilacı türlerin yayılışı, tüketimdeki aşırılık ve kirliliktir (Rawat vd., 2015).
1992 yılında, sürdürülebilir kalkınma konusunda tüm dünyada artan talebe cevaben Biyolojik Çeşitlilik Kongresi yapılmıştır. Bu, küresel kapsamlı ilk anlaşma olup, biyoçeşitliliğin tüm alt bileşenlerini kapsamaktadır. Korumaya yönelik katılım ve taahhütlerin bulunduğu çeşitli uluslararası antlaşma ve anlaşmalardan bazıları şunlardır:
• Rio de Janeiro, Birleşmiş Milletler altında Çevre ve Kalkınma Konferansı (UNCED)/ Dünya Zirvesi, • Sulak Alanların Uluslararası Önemine İlişkin Ramsar Sözleşmesi, • Nesli tükenmekte olan türlerin uluslararası ticaretine ilişkin sözleşme CITES, • UNESCO İnsan ve Biyosfer Programı.
Türkiye sahip olduğu bitki taksonları ile dünyanın en önemli gen merkezlerinden biridir (Akkemik, 2014). Karadeniz ve Akdeniz kıyılarında orman oluşturan ağaçlar türleri, ağacın yetişmediği yüksek alanlardaki soğuğa dayanıklı “alpin bitkiler”, sanılanın aksine çokça tür barındıran İç Anadolu Bölgesi oldukça zengindir. Ülke genelinde yıllık ortalama sıcaklıkların 20°C ila 8°C; ortalama yıllık yağışların 2500-300 mm arasında seyretmesi, her sıcaklığa uygun, bol yağış veya kuraklık talep eden farklı bitkilerin yetişmesine olanak sağlar. Türkiye’de 80.000, İtalya’da 43.000, Fransa’da 42.000, Almanya’da 40.000, İspanya’da 37.000 hayvan türü yaşamaktadır. Ülkemizde çok sayıda endemik hayvan türü de bulunur.
Coğrafi Bilgi Sistemlerinin Biyoçeşitlilik Araştırmalarındaki Yeri ve Önemi
Biyoçeşitlilik Coğrafi Bilgi Sistemleri (BCBS veya BGIS) olarak adlandırılan bu birimlerin ilk amacı mekânsal biyoçeşitlilik bilgisine kolay erişim sağlamak, karar verme mekanizmalarının planlama sürecine katkı sağlamaktır.
İnsan faaliyetleri, canlıların yaşam alanlarının bütünlüğünü tehdit etmektedir. Bu tehditlerin süregeldiği zaman aralığında toplanan mekânsal veriler coğrafi bilgi sistemi ortamında üstü üste bindirilerek (overlapping) değişimin, diğer bir ifadeyle tahribatın boyutlarını analiz etmek mümkündür.
Ülkemizde Akdeniz Bölgesi örneğinde olduğu gibi hem biyoçeşitliliğin, hem de turizm faaliyetlerinin fazla olduğu, koruma ve rekreasyon alanlarının çakıştığı bölgeler için, coğrafi bilgi sistemleri yardımıyla sorun çözmede ve planlamada oldukça elverişli haritalar üretilmektedir. Bu haritalarda koruma alanları, tarım alanları, turizm alanları gibi katmanlar bulunmaktadır.
Bitkiler fizyolojik özellikleri sebebiyle farklı ortamlara ihtiyaç duyar. Bazı bitkiler gölge severken, bazıları direk güneş ışığı talep eder. Su kenarlarında yaşamlarını sürdüren bitkilere karşın mevsimler boyunca kurak şartların olduğu alanlarda yaşayan bitkiler de vardır. Bununla birlikte bazı bitkilerin topografik değişkenlere bağlı yayılış gösterdikleri bilinmektedir. Herhangi bir alanda yayılış gösteren belli başlı ağaç türlerinin yükselti, eğim ve bakıya göre dağılış ve yoğunluk analizlerine örnek olarak Akkurt Gümüş ve Avcı tarafından 2019 yılında yayınlanan çalışmasından verilebilir. Işık seven ve sıcaklıkların nispeten yüksek olduğu alanları tercih eden kızılçamların 500 m civarında yoğunlaştığı, popülasyonun büyük kısmının direk güneş alan güney cephelere yerleştiği, yükselti arttıkça iklim koşullarına karşı korunaklı içbükey yamaçlara çekildiği görülmüştür.
Ünlü ABD’li istatistikçi William Deming’in “Tüm modeller yanlıştır ancak bazı modeller kullanışlıdır” sözü, modellerle ilgili güzel bir özet niteliğindedir. Modeller herhangi bir durum olasılığının ölçülebildiği, gerçeğin özeti diyebileceğimiz verilerdir. Modeller empirik ve süreç tabanlı olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Örneğin; dinamik simülasyon modeliyle bir tavşanın yaşadığı habitat ile o habitattaki çayır büyüme durumunu karşılaştırarak zaman içindeki değişimi gözlemek mümkündür. Böyle bir çalışmanın yapılabilmesi için öncelikle çevresel değişkenler coğrafi bilgi sistemi ile modellenip ardından süreç analizi için programlama dillerindeki hazır paketler kullanılabilir. Çalışmanın sonucunda yüksek olasılıkla tavşan popülasyonu arttıkça çayır gelişiminin alan ve miktar bazında azaldığı, tavşan popülasyonu azaldıkça çayır gelişiminin arttığı sonucuna varılır.
Tür dağılış modellerinde çevresel veriler çoğunlukla iklim (sıcaklık, yağış), toprak türü, su derinliği, arazi örtüsü, yükselti gibi değişkenlerden oluşur. Habitat niş modeli, habitat uygunluk modeli gibi adlarla da bilinen tür dağılış modellemesi herhangi bir türün zaman ve mekân boyunca dağılışını tahmin etmek için çevresel veriler ile bilgisayar algoritmalarının kullanıldığı bir yöntemdir (Naimi ve Araujo, 2016).
Tür dağılış modellenesi süreç adımları şu şekildedir;
1. Adım – Veri Toplama 2. Adım – Model Algoritmalarını Uygulama 3. Adım – Modeli Değerlendirme 4. Adım – Yeni bir alan veya zaman dilimi için olasılık geliştirme
Elde edilen modelin doğruluğunun sorgulanması önemlidir. Bunun için ham veriye ve model değerlendirme süreçlerine hâkim olmak gerekmektedir.
Uzaktan Algılama Tekniklerinin Biyoçeşitlilik Araştırmalarındaki Yeri ve Önemi
Uzaktan Algılama verileri, bir nesnenin spektral yansıması veya yayımı ile elde edilir. Bir uydu, uçak veya İHA’da
bulunan sensör tarafından kaydedilen spektral bilgiler sensöre bağlı olarak farklılık gösterebilir. Biyoçeşitlilik ve koruma çalışmalarında çok büyük avantajlar sunan uzaktan algılama teknikleri dünya üzerindeki herhangi bir yerin zaman içindeki değişimi ve nedenlerini analiz etmek için anlık (ve tarihsel), uygun maliyetli çevresel veriler sağlamaktadır. Özellikle koruma alanlarını izlemek veya koruma öncelikli yeni alanlar tanımlamak için geçmişe ait verilere ihtiyaç duyulur.
Uzaktan algılamanın sunduğu zamansal veri setleri, korumanın izlenmesine ve doğru bir değerlendirme yapılmasına olanak sağlar. Dahası, insan-yaban hayatı ilişkisini kurgulayabilmek adına yerleşimlerin, tarım alanlarının veya yolların haritalanması gibi birçok farklı amaçla da kullanılmaktadır (Zlinsky vd., 2015; Walters ve Scholes, 2017).
CORINE (Coordination of Information on the Environment), Çevresel Bilginin Koordinasyonu anlamına gelir. Avrupa Çevre Ajansı tarafından belirlenen Arazi Örtüsü/Kullanımı Sınıflandırmasına göre uydu görüntüleri üzerinden bilgisayar destekli görsel yorumlama metodu ile üretilen arazi örtüsü/kullanımını verisidir. Avrupa Birliği için bilgi toplamayı amaçlayan 1985 yılında başlatılmış bir programdır. Arazi Örtüsü verisi, bitki örtüsünün yapısını değerlendirmek için kesin olmayan sonuçlar vermekle birlikte alansal değişimin ifadesinde uygun bir veri seti sunmaktadır (Çölkesen vd., 2012, Güngöroğlu, 2012, Berberoğlu, 2020).
NDVI, Normalize edilmiş bitki örtüsü farkı indeksi (NDVI), Landsat görüntüleri gibi multispektral raster veriler üzerinde uygulanan, ölçüm yapılan yerdeki bitki örtüsü hakkında bilgi verir. Uydular aracılığıyla yeryüzüne gönderilen elektromanyetik dalgalar, geri dönen yanıtların uydu alıcılarıyla toplanması sonucu elde edilir. Düşük değerler çıplak kaya ve molozlar gibi bitki yoksunu alanları, orta değerler çayırları, yüksek değerler ormanlık alanları temsil etmektedir. Sağlıklı bitki örtüsündeki klorofil, diğer dalga boylarına kıyasla daha yakın kızılötesi (NIR) ve yeşil ışığı yansıtır.
Ormancılıkta, orman durumu, yaprak alan indeksi gibi çalışmalarda NDVI kullanılır (Gandhi vd, 2015, Lv, 2013). NDVI verileri ormancılıkta yaprak alan indeksi, orman büyümesi, yangın tehlikesi hakkında bilgi edinmek için kullanılmaktadır. 20 yıldır NDVI görüntüleri kaydeden AVHRR (The Advanced Very High Resolution Radiometer) sayesinde dünyadaki bitki örtüsü değişimiyle ilgili süreç tabanlı analizler yapmak mümkündür.
Örneklerde bahsedilen analizlerin uygulaması için WEB ortamında ücretsiz indirilebilen açık kaynak kodlu birçok veritabanı mevcuttur. Bilginin depolanması, analizi ve uzamsal verilerin görselleştirilmesi konularındaki yeteneklerinden ötürü biyocoğrafya alanında çokça başvurulan coğrafi bilgi sistemlerinde, veri toplama en önemli adımı oluşturmaktadır. Konuya ilgi duyan öğrencilerin kolaylıkla ulaşabileceği en iyi ve güncel
verilerin sunulduğu, aynı zamanda ücretsiz veri kaynakları aşağıda sıralanmıştır.
• USGS Earth Explorer • Sentinel-2 • Open Topography • Global Biodiversity Information Facility • WorldClim.