Zróżnicowanie spektralne wybranych gatunków muraw wysokogórskich Doliny Gąsienicowej narażonych na wydeptywanie

Kycko, M.; Zagajewski, B.; Kozłowska, A.; Oprządek, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zróżnicowanie spektralne wybranych gatunków muraw wysokogórskich Doliny Gąsienicowej narażonych na wydeptywanie

Autorzy

Kycko M. , Zagajewski B. , Kozłowska A. , Oprządek M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

kycko_zagajewski_zroznicowanie_47_2012.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Variability of spectral characteristics of selected high-mountain plant species of Gasienicowa Valey exposed for trampling

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents analysis of plant cover condition in Gasienicowa Valley in the Tatra Mts. depending on various trampling intensity. Measurements were taken with ASD FieldSpec 3 spectrometer (its spectral range is 350-2500nm) on 8 dominant plant species of alpine swards: Juncus trifidus, Oreochloa disticha, Agrostis rupestris, Deschampsia flexuosa, Festuca airoides, Festuca picta, Luzula alpino-pilosa, Nardus stricta. These plant species were located: 0-5m, 5-10m and more than 10m distant from a touristic trail (control point). Spectral characteristics as well as vegetation indices were analyzed with ANOVA test, which showed differiential resistance to trampling of investigated plant species. The most resistant species were: Nardus stricta and Deschampsia flexuosa, whereas Oreochloa disticha and Festuca airoides appeared to be vulnerable to trampling. However, all vegetation indices for plant species were in its optimum range, so it proves that they are in a good condition. The analysis of vegetation indices enabled choosing those groups, which are the most useful in the research of mountain vegetation condition. They are: NDVI, ARVI, EVI from the broadband greeness group and mSR705 and mNDVI from narrowband greenness group (measuring chlorophyll content and cell structure), as well as WBI, NDWI, NDII from canopy water content group. The most important factor that effects investigated plant species condition is water content. The research showed that hyperspectral analysis is useful in studying human impact on vegetation cover and needs to be developed.

Słowa kluczowe

Tatrzański Park Narodowy szata roślinna teledetekcyjne wskaźniki roślinności ruch turystyczny wydeptywanie Kasprowy Wierch Dolina Gąsienicowa pomiary spektrometryczne ASD FieldSpec

Tatra Mts. National Park vegetation remote sensing vegetation indices tourism trampling Kasprowy Wierch Gąsienicowa valley spectrometric measurements ASD FieldSpec

Wydawca

Polskie Towarzystwo Geograficzne, Oddział Teledetekcji i Geoinformatyki

Czasopismo

Teledetekcja Środowiska

Rocznik

2012

Tom

T. 47

Strony

75--86

Opis fizyczny

Bibliogr. 66 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kycko M.

marlenakycko@gmail.com

Wydział Geografii i Studiów Regionalnych, Uniwersytet Warszawski

autor

Zagajewski B.

bogdan@uw.edu.pl

Katedra Geoinformatyki i Teledetekcji, Wydział Geografii i Studiów Regionalnych, Uniwersytet Warszawski

autor

Kozłowska A.

a.kozl@twarda.pan.pl

Zakład Geoekologii i Klimatologii, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN w Warszawie

autor

Oprządek M.

moprzadek@twarda.pan.pl

Zakład Geoekologii i Klimatologii, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN w Warszawie

Bibliografia

1. Aldakheel Y.Y., Danson F.M., 1997, Spectral reflectance of dehudrating leaves: measurements and modeling. International Journal of Remote Sensing, Vol.18, s. 3683-3690.
2. Asner G.P., 1998, Biophysical and Biochemical Sources of Variability in Canopy Reflectance. Remote Sensing of Environment, Vol.64, s. 234-253.
3. Bannari A., Morin D., Bonn F., Huete A. R., 1995, A review of vegetation indices. Remote Sensing Reviews, t. 13, nr. 1-2, ss. 95-120.
4. Clevers J. G. P. W., Kooistra L., Schaepman M. E, 2008, Using spectral information from the NIR water absorption features for the retrieval of canopy water content, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, t. 10, nr. 3, ss.388-397.
5. Clevers J. G. P. W., Kooistra L., Schaepman M. E., 2010, Estimating canopy water content using hyperspectral remote sensing data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Vol. 12, s. 119-125.
6. Czochański J., 1992, Badania ruchu turystycznego w Tatrach Zachodnich i jego wpływu na środowisko przyrodnicze Tatrzańskiego Parku Narodowego. Geografia i aktualne problemy miasta Krakowa i regionu. Materiały 41 Ogólnopolskiego Zjazdu PTG, Kraków.
7. Czochański J., 1996, Turystyka piesza i jej wpływ na środowisko przyrodnicze Tatrzańskiego Parku Narodowego. Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego a człowiek, T.3 Wpływ człowieka, PTPNoZ, TPN, Kraków – Zakopane.
8. Czochański J. T., 2000, Wpływ użytkowania turystycznego na rozwój procesów i form erozyjno-denudacyjnych w otoczeniu szlaków. Z badań geograficznych w Tatrach Polskich. Wyd. Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk.
9. Czochański J., Szydarowski W., 2000, Diagnoza stanu i zróżnicowanie przestrzenno- czasowe użytkowania szlaków turystycznych w TPN. Z badań geograficznych w Tatrach Polskich, Wyd. Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, s.207-231.
10. Datt B., 1999, A New Reflectance Index for Remote Sensing of Chlorophyll Content in Higher Plants: Tests Using Eucalyptus Leaves. Journal of Plant Physiology, Vol.154, ss.30-36.
11. Datt B., 2000, Red edge shifts for detecting phonologic change stress symptoms in evergreen eucalyptus forests. Proceedings of 10th Australasian Remote Sensing and photogrammetry Conference, Australia, Adelaide, s.863-874.
12. Daughtry, C.S.T., E.R. Hunt Jr., and J.E. McMurtrey, 2004, Assessing Crop Residue Cover Using Shortwave Infrared Reflectance. Remote Sensing of Environment, Vol.90, ss.126-134.
13. Dawson T.P., Curran P.J., Plummer S.E., 1998, The biochemical decomposition of slash pine needles from reflectance spectra using neutral networks. International Journal of Remote Sensing, Vol.19, s. 1433-1438.
14. Degórski M., 2002, Ocena wpływu antropopresji na wybrane właściwości pokrywy glebowej piętra subalpejskiego i alpejskiego w rejonie Kasprowego Wierchu. Przemiany środowiska przyrodniczego Tatr, Instytut Botaniki PAN, Krakow-Zakopane, s. 395–402.
15. ENVI 4.5 User’s Guide, 2005, Research Systems A Kodak Company.
16. Fourty, T., F. Baret, S. Jacquemoud, G. Schmuck, and J. Verdebout, 1996, Leaf Optical Properties with Explicit Description of Its Biochemical Composition: Direct and Inverse Problems. Remote Sensing of Environment, Vol. 56, ss. 104-117.
17. Fourty T., Baret S., 1998, On spectral estimates of fresh leaf biochemistry. International Journal of Remote Sensing, Vol. 19, s. 1283-1297.
18. Gamon, J.A., J. Penuelas, and C.B. Field, 1992, A Narrow-Waveband Spectral Index That Tracks Diurnal Changes in Photosynthetic Effi ciency. Remote Sensing of Environment, Vol. 41, ss. 35-44.
19. Gamon J.A., Surfus J.S., 1999, Assessing leaf pigment content and activity with a reflectometer, New Phytosociology, Vol. 143, ss. 105-117.
20. Gao, B.C., 1995, Normalized Difference Water Index for Remote Sensing of Vegetation Liquid Water from Space. Proceedings of SPIE, Vol. 2480, ss. 225- 236.
21. Gao B.C., 1996, NDWI – A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment, Vol. 58, ss. 257-266.
22. Gitelson, A. A., Merzlyak M. N., 1994, Spectral Reflectance Changes Associated with Autumn Senescence of Aesculus Hippocastanum L. and Acer Platanoides L. Leaves. Spectral Features and Relation to Chlorophyll Estimation. Journal of Plant Physiology, t. 143, ss. 286-292.
23. Gitelson A.A., Merzylak M. N., 1997, Remote estimation of chlorophyll content in higher plant leaves. International Journal of Remote sensing, Vol. 18, s.2691-2697.
24. Kycko Marlena, Zagajewski Bogdan, Kozłowska Anna, Oprządek Magdalena, Gitelson A.A., Merzylak M.N., Chivkunowa O.B., 2001, Optical properties and nondestructive estimation of anthocyanin content in plant leaves. Photochemistry and photobiology, Vol. 71, s. 38-45.
25. Gitelson, A.A., Y. Zur, O.B. Chivkunova, and M.N. Merzlyak, 2002. Assessing Carotenoid Content in Plant Leaves with Reflectance Spectroscopy. Photochemistry and Photobiology Vol. 75, ss. 272-281.
26. Grabherr G., 1982, The impact of trampling by tourists on a high altitudinal grassland in the Tyrolean Alps, Austria, Vegetatio, Vol. 48, ss. 209-219.
27. Guzik M., 2001, Analiza zmian szaty roślinnej Tatr przy wykorzystaniu technik geomatycznych na przykładzie Doliny Bystrej i Suchej Stawiańskiej. Praca magisterska wykonana w Wydziale Leśnym Akademii Rolniczej im. Hugona Kołłątaja, Krakow.
28. Haboudane D., Miller J. R., Tremblay N., Zarco-Tejada P. J., Dextraze L., 2002, Integrated narrow-band vegetation indices for prediction of crop chlorophyll content for application to precision agriculture. Remote Sensing of Environment, Vol. 81, ss. 416-426.
29. Hardisky, M.A., V. Klemas, and R.M. Smart, 1983. The Influences of Soil Salinity, Growth Form, and Leaf Moisture on the Spectral Reflectance of Spartina Alterniflora Canopies. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 49, ss.77-83.
30. Huete, A.R., H. Liu, K. Batchily, and W. van Leeuwen, 1997, A Comparison of Vegetation Indices Over a Global Set of TM Images for EOS-MODIS. Remote Sensing of Environment, Vol. 59(3), ss. 440-451.
31. Jakomulska A., 1999a, Zróżnicowanie wysokogórskiej roślinności Tatr w świetle badań teledetekcyjnych., WGiSR UW, Warszawa, praca doktorska – maszynopis.
32. Jakomulska A., 1999b, Przystosowania a spektralna charakterystyka gatunków wysokogórskich: Juncus trifi dus, Luzula spadicea i Calamagrostis villosa. Oszacowanie możliwości zdalnej identyfikacji roślinności wysokogórskiej [Physiology and Spectral Signatures of the Alpine Species: Juncus trifidus, Luzula spadicea andCalamagrostis villosa. Assessment of Potential for Remote Identification of Vegetation in High-Mountain Environments], [in:] A. Kotarba, A. Kozłowska (eds), Badania Geoekologiczne w otoczeniu Kasprowego Wierchu [Geoecological research in the Kasprowy Wierch Area], Prace Geograficzne, Vol. 174, Wrocław.
33. Jarocińska A., Zagajewski B., 2008, Korelacje naziemnych i lotniczych teledetekcyjnych wskaźników roślinności dla zlewni Bystrzanki. Teledetekcja Środowiska, T. 40, Warszawa.
34. Jensen J. R., 1983, Biophysical Remote sensing – Review Article. Annals of the Associations of American Geographers, t. 73, nr 1, ss.111-132.
35. Kaufman Y. J., Tanre D., 1992. Atmospherically Resistant Vegetation Index (ARVI) for EOS-MODIS. Geoscience and Remote Sensing, Vol.30(2), ss. 261-270.
36. Kiszka K., 2010, Antropologiczne i naturalne uszkodzenia szlaków turystycznych w Pieninach polskich i słowackich. Pieniny-Przyroda i człowiek, nr. 11, str. 157-169.
37. Klug B., Scharfetter-Lehrl G., Scharfetter E., 2002, Effects of trampling on vegetation above the timberline in the eastern Alps, Austria. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, Vol.34, no.4, str. 377-388.
38. Kopcewicz J., Lewak S., 2002, Fizjologia roślin. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, s.192-194, 613-617, 626-631.
39. Kozłowska A., 2006, Detailed mapping of high vegetation in the Tatra Mts.. Polish Botanical Studies, Vol. 22, ss. 333 – 341.
40. Kycko M., 2012, Wpływ turystyki na kondycję roślinności wzdłuż wybranych szlaków Doliny Gąsienicowej na podstawie danych teledetekcyjnych. Uniwersytet Warszawski, Wydział Geografii i Studiów Regionalnych, Warszawa (maszynopis pracy magisterskiej)
41. Merzlyak, J.R., A.A. Gitelson, O.B. Chivkunova, and V.Y. Rakitin, 1999. Non-destructive Optical Detection of Pigment Changes During Leaf Senescence and Fruit Ripening. Physiologia Plantarum, Vol. 106, ss. 135-141.
42. Mirek Z., 1996, Zagrożenia i przekształcenia szaty roślinnej. Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego. Tatry i Podtatrze 3, Wyd. Tatrzański Park Narodowy; Zakopane-Kraków.
43. Nagler P.L., Inoue Y., Glenn E.P., Russ A.L., Daughtry C.S.T., 2003, Cellulose absorption index (CAI) to quantify Mied soil–plant litter scenes. Remote Sensing of Environment, Vol. 87, ss. 310-325.
44. Peñuelas, J., Baret F., Filella I., 1995, Semi-Empirical Indices to Assess Carotenoids/Chlorophyll-a Ratio from Leaf Spectral Reflectance. Photosynthetica, t. 31, ss. 221-230.
45. Peñuelas J., Filella I., 1998, Visible and near-infrared reflectance techniques for diagnosing plant physiological status. Trends in Plant Science, t. 4, nr. 3, ss. 151-156.
46. Piscová V., Kanka R., Krajčí J., Barančok P., 2011, Short-term trampling experiments in the Juncetum trifidi Kraina 1933 association, Ekológia, Vol. 30, No. 3, Bratislava, ss.322-333.
47. Pociask-Karteczka J., Baścik M., Czubernat S., 2007, Ruch turystyczny w tatrzańskim Parku Narodowym w latach 1993-2005. Studia nad turystyką. Tradycje, stan obecny i perspektywy badawcze, IGiGP UJ, Kraków, s.271-279.
48. Rączkowska Z., Kozłowska A., 2010, Wpływ turystyki na rzeźbę i roślinność przy ścieżkach w otoczeniu Kasprowego Wierchu. Nauka a zarządzanie obszarem Tatr i ich otoczeniem. T. 3. Człowiek i środowisko, Materiały IV Konferencji Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego a Człowiek, Zakopane, 14-16 Października 2010, TPN-PTPNoZ, s. 21-28.
49. Rouse, J.W., Jr., R.H. Haas, J.A. Schell, and D.W. Deering. 1973, Monitoring the vernal advancement and retrogradation (green wave effect) of natural vegetation. Remote Sensing Center, Texas A&M Univ., College Station, nr E73-106393, s. 93.
50. Ruban A. V., Horton P., Young A.J., 1993, Aggregation of higher plant xanthophylls: Differences in absorption spectra and in the dependency on solvent polarity. Journal of Photochemistry and photobiology, Vol. 21, nr. 2-3, s. 229-234.
51. Scheapman-Strub G., Scheapman M.E., Painter T.H., Dangel S., Martonchik J.V., 2006, Reflectance quantities in optical remote sensing-defi nitions and case studies. Remote sensing of Environments, nr. 103, ss. 27-42.
52. Skawiński P, Krzan Z., 2000, Postęp w restytucji terenów erozyjnych Kasprowego wierchu w latach 1993-2000. Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego a Człowiek, Współczesne Przemiany środowiska przyrodniczego Tatr, Tatrzański Park Narodowy Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi Odział krakowski, Zakopane,s.105.
53. Skawiński P., Krzan Z., 2002, Restytucja szaty roślinnej Kopuły Kasprowego Wierchu w latach 1993-2001. Przemiany środowiska przyrodniczego Tatr., Kraków – Zakopane, s. 407-411.
54. Skrzydłowski T., 2010, Zwierzęta i rośliny. Przewodnik po Tatrach Polskich. Wydawnictwo Tatrzańskiego Parku Narodowego, Zakopane, s. 17-35, 135-138, 149-152.
55. Sobczak M., 2009, Hiperspektralna metoda badania i kartowania roślinności wysokogórskiej, Teledetekcja środowiska, Tom 41, Warszawa, s. 79-103.
56. Somsák, L., Kubíek, F., Háberová, L, Majzlánová, E., 1979: The influence of tourism upon the vegetation of the High Tatras. Biologia, Vol. 34, nr. 7, Bratislava, ss.571-582.
57. Swain P.H., Davis S.M., 1987, Remote sensing: The Quantitative Approach. McGraw-Hill Inc, s. 396.
58. Vogelmann, J. E., B. N. Rock, and D.M. Moss, 1993, Red Edge Spectral Measurements from Sugar Maple Leaves, International Journal of Remote Sensing, t. 14, ss.1563-1575.
59. Whinam J., Chilcott N. M., 1999, Imapct of trampling on alpine environments in central Tasmania. Journal of Environmental Management, nr. 57, s. 205-220.
60. Whinam J., Chilcott N. M., 2003, Impact after four years of experimental trampling on alpine/sub-alpine envinronments in western Tasmania. Journal of Environmental Management, nr. 67, s. 339-351.
61. Zagajewski B., 2010a. Metodyka terenowych pomiarów radiometrycznych i bioradiometrycznych. Zintegrowane techniki pomiarowe środowiska. Teledetekcja. Uniwersytet Warszawski, Warszawa, ss. 98-114.
62. Zagajewski B., 2010b, Ocena przydatności sieci neuronowych i danych hiperspektralnych do klasyfikacji roślinności Tatr Wysokich. Teledetekcja Środowiska, T. 43., Warszawa.
63. Zagajewski B., Folbrier A., Kozłowska A., Sobczak M., Wrzesień M., 2005. Zintegrowane pomiary roślinności wysokogórskiej. Teledetekcja Środowiska, t. 36, Warszawa, s. 61-68.
64. Zagajewski B., Lechnio J., Sobczak M., 2007, Wykorzystanie teledetekcji hiperspektralnej w analizie roślinności zanieczyszczonej metalami ciężkimi. Teledetekcja Środowiska, t. 37, Warszawa.
65. Zagajewski B., Jarocińska A., Olesiuk D., 2009, Metody i techniki badań geoinformatycznych, skrypt dla studentów, wersja 2, Katedra Geoinformatyki i Teledetekcji WGiSR UW
66. Zhang M., Ustin S. L., Rejmankova E., Sanderson E. W., 1997, Monitoring Pacific coast salt marshes using remote sensing, Ecological Applications, t. 7, nr 3, ss.1019-1053.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-a734021f-df69-41a6-9e5f-87ded4fbfc7a