Relationships between the richness of bird species and structural diversity from satellite images of Landsat-8 OLI

Abstract

Preparation of the base maps in conserving biodiversity gain importance gradually in forest inventory. Such maps are needed to either in arrangement of forest management maps, or in managing other semi-natural ecosystems. Biodiversity maps can be prepared particularly based on the variables to be easily measured such as forest structural diversity and bird species richness. Preparation of these maps for large geographic areas using field measurements and observations is difficult, costly, and time consuming. The potential of satellite data has been intensively investigated on this subject. The aim of this study is to determine the relations between bird species richness and the landscape diversity calculated based on Landsat-8 OLI data and image segmentation. The results showed that there is a statistically important relation between bird species richness and landscape diversity (r=0,58 and p<0,01). This study suggests that Landsat-8 OLI data has a great potential in modelling and mapping bird species richness. However, using satellite data alone for an accurate mapping may be insufficient. Estimation accuracy can be improved by integrating other environmental variables and features extracted from satellite data. For this purpose, to repeat this study is considered very important in larger geographic regions using more bird observation plots and sophisticated modelling methods. Keywords: Bird species richness, Satellite image, Biological diversity

Keywords

• -

Landsat-8 OLI uydu görüntüsünden çıkarılan arazi çeşitliliği ile kuş türü zenginliği arasındaki ilişkiler

Abstract

Biyolojik çeşitliliğin korunması amacıyla altlık haritaların hazırlanması, orman envanterinde giderek önem kazanmaktadır. Gerek orman amenajman planlarının düzenlenmesinde, gerekse diğer yarı-doğal ekosistemlerin yönetiminde böyle haritalara ihtiyaç bulunmaktadır. Biyolojik çeşitlilik haritaları, özellikle orman yapısının çeşitliliği ve kuş türü zenginliği gibi kolay ölçülebilen değişkenlere dayalı olarak düzenlenebilmektedir. Çok büyük coğrafi alanlar için yersel ölçme ve gözlemlerle, bu haritaların hazırlanması oldukça güç, maliyetli ve zaman alıcıdır. Uydu görüntülerinin bu konudaki potansiyeli yoğun olarak araştırılmaktadır. Bu çalışmanın amacı Landsat-8 OLI uydu verisi ve görüntü dilimleme kullanılarak hesaplanan arazi çeşitliliği ile kuş türü zenginliği arasındaki ilişkiyi ortaya koymaktır. Çalışmada, uydu verisine dayalı olarak hesaplanan arazi çeşitliliği ile kuş türü zenginliği arasında istatistiksel olarak önemli bir ilişki olduğu (r=0,58 ve p<0,01) tespit edilmiştir. Bu bulguya göre; kuş türü zenginliğinin modellenmesi ve haritalanması için, Landsat-8 OLI uydu verilerinin önemli potansiyelinin olduğu söylenebilir. Ancak doğru bir haritalama için uydu verileri tek başına kullanmak yeterli olmayabilir. Diğer çevresel değişkenler ve uydu verisinden çıkarılan özelliklerin entegre edilmesi, tahmin doğruluğunu arttırabilir. Bu amaçla, daha fazla gözlem alanı ve gelişmiş modelleme yöntemleri kullanılarak, bu çalışmanın daha geniş coğrafi alanlarda tekrarlanmasının önemli olduğu düşünülmektedir. Anahtar kelimeler: Kuş türü zenginliği, Uydu görüntüsü, Biyolojik çeşitlilik

Keywords

• Kuş türü zenginliği, Uydu görüntüsü, Biyolojik çeşitlilik

References

1. Başkaya, S. 2003. Distribution and principal threats to Caucasian black grouse Tetrao mlokosiewiczi in the Eastern Karadeniz Mountains in Turkey, Wildlife Biology, 9(4), 377-383.
2. Bergner, A., Avcı, M., Eryiğit, H., Jansson, N., Niklasson, M., Westerberg, L., & Milberg, P. 2015. Influences of forest type and habitat structure on bird assemblages of oak (Quercus spp.) and pine (Pinus spp.) stands in southwestern Turkey. Forest Ecology and Management, 336, 137-147.
3. Bibby, C. J., N. D. Burgess, and D. A. Hill. 1992. "Bird census techniques”. British trust for ornithology and the royal society for the protection of birds: 257. Academic press, London.
4. Burgess, N. D., Rahbek, C., Larsen, F. W., Williams, P., Balmford, A. 2002. How much of the vertebrate diversity of sub-Saharan Africa is catered for by recent conservation proposals?, Bioogicall Conservation. 107, 327–339.
5. Chawla, A., Yadav, P. K., Uniyal, S. K., Kumar, A., Vats, S. K., Kumar, S., & Ahuja, P. S. 2012. Long-term ecological and biodiversity monitoring in the western Himalaya using satellite remote sensing. Current Science(Bangalore), 102(8):1143-1156.
6. Culbert, P. D., Radeloff, V. C., St-Louis, V., Flather, C. H., Rittenhouse, C. D., Albright, T. P., Pidgeon, A. M. 2012. Modeling broad-scale patterns of avian species richness across the Midwestern United States with measures of satellite image texture, Remote Sensing of Environment, 118:140-150.
7. Fahrig, L., Baudry, J., Brotons, L., Burel, F. G., Crist, T. O., Fuller, R. J., ... & Martin, J. L. 2011. Functional landscape heterogeneity and animal biodiversity in agricultural landscapes. Ecology letters, 14(2):101-112.
8. Gao, T., Nielsen, A. B., & Hedblom, M., 2015. Reviewing the strength of evidence of biodiversity indicators for forest ecosystems in Europe. Ecological Indicators, 57, 420-434.

9. Gibbons, J. W., Scott, D. E., Ryan, T. J., Buhlmann, K. A., Tuberville, T. D., Metts, B. S., ... & Winne, C. T., 2000. The Global Decline of Reptiles, Déjà Vu Amphibians Reptile species are declining on a global scale. Six significant threats to reptile populations are habitat loss and environmental pollution, disease, unsustainable use, and global climate change. BioScience, 50(8):653-666.
10. Gündoğdu, E. 2010. Conservation Strategies on Bird and Mammal Species in Yukarigokdere-Isparta, Turkey. Journal of Animal and Veterinary Advances, 9(9):1338- 1344.
11. Hernández-Stefanoni, J. L., Gallardo-Cruz, J. A., Meave, J. A., Rocchini, D., Bello-Pineda, J., & López-Martínez, J. O., 2012. Modeling α-and β-diversity in a tropical forest from remotely sensed and spatial data. International journal of applied earth observation and geoinformation, 19:359-368.
12. Jewitt, D., Goodman, P. S., Erasmus, B. F., O'Connor, T. G., & Witkowski, E. T., 2015. Systematic land-cover change in KwaZulu-Natal, South Africa: Implications for biodiversity. South African Journal of Science, 111(9-10):01-09.
13. Johnstone, C. P., Lill, A., & Reina, R. D., 2014. Habitat loss, fragmentation and degradation effects on small mammals: Analysis with conditional inference tree statistical modelling. Biological Conservation, 176:80- 98.
14. Maron, M., Gordon, A., & Mackey, B. G., 2015. Agree on biodiversity metrics to track from space. Nature, 523: 403-405.
15. Oğurlu, İ. 1988. İşletme Ormanlarında Yaban Hayatı Habitatlarının Düzenlenmesi, İÜ. Orman Fakültesi Dergisi, 38(2):120-135.
16. Oğurlu, İ., Ünal, Y., Aksan, Ş. 2010. Yaban Hayatında Biyorestorasyon, III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, 20-22 Mayıs 2010, Bildiriler Kitabı, Artvin, 1225-1232.
17. Özdemir, İ., Mert, A., Şentürk, Ö., 2012. Predicting Landscape Structural Metrics Using Aster Satellite Data, Journal of Environmental Engineering and Landscape Management, 20(2):168-176.
18. Özkan, K., 2010. Orman ekosistemçeşitliliği haritalama çalışmaları için ekolojik alan çeşitliliğinin belirlenmesi üzerine bir öneri. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi 2:136- 148.
19. Schindler, S., von Wehrden, H., Poirazidis, K., Hochachka, W. M., Wrbka, T., Kati, V., 2015. Performance of methods to select landscape metrics for modelling species richness. Ecological Modelling, 295:107-112.
20. Schindler, S., von Wehrden, H., Poirazidis, K., Wrbka, T., Kati, V., 2013. Multiscale performance of landscape metrics as indicators of species richness of plants, insects and vertebrates. Ecological Indicators, 31:41-48.
21. St‐Louis, V., Pidgeon, A. M., Clayton, M. K., Locke, B. A., Bash, D., Radeloff, V. C. 2009. Satellite image texture and a vegetation index predict avian biodiversity in the Chihuahuan Desert of New Mexico. Ecography, 32(3): 468-480.
22. Turner, W., Rondinini, C., Pettorelli, N., Mora, B., Leidner, A. K., Szantoi, Z., ... & Woodcock, C., 2015. Free and open-access satellite data are key to biodiversity conservation. Biological Conservation, 182:173-176.
23. Yu, L., Shi, Y., & Gong, P., 2015. Land cover mapping and data availability in critical terrestrial ecoregions: A global perspective with Landsat thematic mapper and enhanced thematic mapper plus data. Biological Conservation, 190:34-42.