Kartlegging og prediksjon av marine naturtyper

MAREANO kartlegger naturtyper utenfor Lofoten og i det sørlige Barentshavet. På landjorda har de fleste naturtypene navn, noe som er til stor nytte for å forvalte arealene på en god måte. I havet derimot, er bunnen så lite kartlagt at det fremdeles er mange naturtyper som ikke er beskrevet. Dette vil MAREANO-programmet rette på, og i løpet av de neste to årene vil store deler av havbunnen utenfor Nord-Norge deles inn i ulike marine naturtyper.

Av Pål Buhl-Mortensen (Havforskningsinstituttet) og Margaret Dolan (NGU)

Artsdatabanken definerer naturtype slik: ”Et område med en relativt ensartet type natur som har særskilte trekk som gjør den forskjellig fra andre områder. Hver naturtype har oftest en unik sammensetning av arter. Hvilke arter dette er, bestemmes av miljøforholdene i området.”

Miljøforhold avgjør artssammensetningen

Når vi karakteriserer naturtyper, er det logisk å ta utgangspunkt i miljøforholdene. Det er først og fremst disse som bestemmer hvilke arter som kan leve i et område, og som dermed definerer hva som kan regnes som lik eller ulik natur. Klimatiske, hydrologiske, topografiske og geologiske forhold er avgjørende i så måte. Dernest, for å kunne karakterisere en naturtype, må artene som lever på stedet inkluderes i vurderingen.

Til naturtypekartleggingen samler MAREANO blant annet inn data om:

  • vanndyp
  • sedimenter (kornstørrelse, hardhet, dannelsesmåte, avsetningsmiljø)
  • topografi (bunnhelning, ruhet, form, etc)
  • fauna (makro- og megafauna)

Naturtyper kan karakteriseres på ulike skalaer fra fin-skala substrat- og økosystemnivå til landskapsnivå. MAREANO leverer flatedekkende kart over naturtyper på økosystem- og landskapsnivå basert på visuell inspeksjon (video), kartlegging av miljøforhold (prøvetaking) og tolking av data innsamlet med flerstråle-ekkolodd.

Hvordan forutsi naturtyper

Det er bortimot umulig å lage flatedekkende kart over naturtyper basert på punkt-innsamlinger og observasjoner langs transekter over et så stort område som MAREANO skal dekke. Derfor brukes den spredte informasjonen om miljø og artsammensetning fra video-observasjoner som bakgrunn for å predikere (forutsi) forekomst av naturtyper i områdene som ikke har blitt undersøkt. Enkelt forklart gjøres dette ved å finne sammenhengene mellom målbare faktorer (som har flatedekkende utstrekning) og utbredelse av organismesamfunn.

Hvordan MAREANO karakteriserer og predikerer marine naturtyper:

1) Multivariat analyse av artsdata fra video-undersøkelser av havbunnen for å finne grupper av lokaliteter som er relativt ensartet med hensyn på sammensetning av arter. (Multivariat analyse er en statistisk analyse av flere variabler på en gang for å finne mønstre i store datasett, f.eks. Correspondence Analysis eller Multidimentional Scaling.)

2) Identifisere hvilke miljøvariabler (f.eks. dyp, substrattyper, topografi) som best forklarer sammensetningen av arter som er observert på videoopptak.

3) Sammenlikne forklaringsevnen av miljøvariabler avledet fra flerstrålekart med forklaringsevnen til miljøvariabler samlet inn ved hjelp av visuell inspeksjon og punktvis bunnprøvetaking.

4) ”Supervised” GIS analyse, en funksjon i GIS (Geographic Information Systems) som benytter prinsipper fra multivarit analyse, for klassifisering av hele det undersøkte området.

5) Presentasjon av artsmangfold og biomasse knyttet til naturtypene basert på artsammensetningen i prøver innsamlet med flere redskap.

Figur 1. På den østlige delen av Tromsøflaket identifiserte DCA-analysen seks grupper av videoprøver basert på artsammensetning i 204 del-prøver fra videotransekter langs havbunnen.
Figur 1. På den østlige delen av Tromsøflaket identifiserte DCA-analysen seks grupper av videoprøver basert på artsammensetning i 204 del-prøver fra videotransekter langs havbunnen. Fargene tilsvarer naturtypene som er funnet på Tromsøflaket.

DCA (Detrended Correspondence Analysis) er en multivariat statistisk analyse som brukes til å klassifisere prøver eller lokaliteter på bakgrunn av sammensetningen av arter i prøvene. Prøver som har likheter i artsammensetning plasseres nær hverandre i et plott. For den østlige delen av Tromsøflaket identifiserte DCA seks grupper basert på artsammensetning i 204 del-prøver fra 47 videotransekter langs havbunnen (figur 1). Ved supervised GIS analyse velges de parametre fra flerstråledatasettet (eksempel på slike parametre er vist i figur 2) som viser best samvariasjon med fordelingen av ulike karakteristiske artsammensetninger som en indikator for å predikere fordelingen av disse i hele undersøkelsesområdet. Eksempelområder for hver naturtype (til bruk for GIS analyseverktøyet) blir definert rundt områdene hvor observasjonene er gjort. Sammen med GIS-lagene (f.eks: dyp, backscatter (havbunnens hardhet) og topografi) utgjør eksempelområdene grunnlagsdata som GIS-analysen bruker for å klassifisere havbunnen utenfor eksempelområdene. Resultatet av denne prosedyren blir et kart som vist i figur 3.

Figur 2. Data fra flerstråle-ekkolodd gir variabler for vanndyp, backscatter (hardhet og sammensetning av havbunnen) og en rekke topografiske indekser.
Figur 2. Data fra flerstråle-ekkolodd gir variabler for vanndyp, backscatter (hardhet og sammensetning av havbunnen) og en rekke topografiske indekser.

Figur 3. Foreløpig naturtypekart for østlig del av Tromsøflaket. Fargene som er nummerert fra 1-6 viser til ulike naturtyper som er beskrevet i teksten.
Figur 3. Foreløpig naturtypekart for østlig del av Tromsøflaket. Fargene som er nummerert fra 1-6 viser til ulike naturtyper som er beskrevet i teksten.

De seks naturtypene som er funnet på den østlige delen av Tromsøflaket:

1) Dypt sokkelbasseng med finkornede sedimenter (slam). Typiske arter: Pelosina/Asbestopluma.
2) Sandig slam på middels dyp. Typiske arter: Store svamper.
3) Sand. Typiske arter: Ceramaster/Stichopus.
4) Grusig sand. Typiske arter: Stylocordyla/Aphrodite.
5) Steinete bunn. Typiske arter: Phakellia/Axinella.
6) Morenerygger med mye stein. Typiske arter: Polymastia/Porania.

Videre arbeid

Det foreløpige naturtypekartet fra Tromsøflaket (figur 4) er et rasterkart, som bl.a. har mange detaljer samtidig som små områder kan ha høy grad av usikkerhet i prediksjon-styrke. Slike detaljerte kart gir også større utfordringer til forvaltningen i forbindelse med vurdering av sjeldne eller sårbare naturtyper. Vi vil derfor etter hvert utvikle naturtypekart som viser mer generaliserte områder. Videoobservasjonene og foreløpig naturtypeinndeling basert på GIS-prediksjon fra dyp, terreng og backscatter i Troms II og Nordland VII indikerer at vi her finner flere naturtyper. I nye områder og i ulike landskap vil det være viktig å forta en grundig analyse av artsammensetning fra video for å finne ut hvilke flatedekkende miljøfaktorer og indikatorer som kan brukes i supervised GIS analyse for nye områder.

Figur 4. Foreløpig kart over predikerte naturtyper fra den vestlige delen av Tromsøflaket, basert på observasjoner av fauna og sammenhenger med miljø fra østlige Tromsøflaket. Dette kartet vil bli revidert og oppdatert basert på nye analysert av videoopptak fra området. Det grå feltet er den østlige delen av Tromsøflaket som vist i figur 3, punktene er videostasjoner. Fargene som er nummerert fra 2-6 viser til ulike naturtyper som er beskrevet i teksten.
Figur 4. Foreløpig kart over predikerte naturtyper fra den vestlige delen av Tromsøflaket, basert på observasjoner av fauna og sammenhenger med miljø fra østlige Tromsøflaket. Dette kartet vil bli revidert og oppdatert basert på nye analysert av videoopptak fra området. Det grå feltet er den østlige delen av Tromsøflaket som vist i figur 3, punktene er videostasjoner. Fargene som er nummerert fra 2-6 viser til ulike naturtyper som er beskrevet i teksten.