Zusammenfassung
Das Kapitel liefert statistische Hintergründe, die auf neueren Forschungen zur Ökosystemdynamik beruhen, warum wir uns für die Erhaltung der Wälder im Allgemeinen interessieren sollten und insbesondere, warum sie in Chile eine enorm wichtige Rolle spielen kann. Die Autoren zeigen, wie ein dynamisches System (DS), das durch eine t-Score-Funktion für eine Klasse von monotonen Datentransformationen gegeben ist, konsistente Extremwertschätzer erzeugt. Die Variation ihrer Werte erhöht die Unsicherheit einer angemessenen Bewertung des Klimawandels. Wir erleben singuläres Lernen der Übergänge in Ökosystemen, und als Komplexitätsmaße werden wir sowohl die Entropie als auch die fraktale Dimension betrachten. Das Kapitel zeigt Anwendungen auf Feuchtgebiete, die ein Musterbeispiel für Artenvielfalt, Endemismus und Herausforderungen bei ihrer Erhaltung sind. Außerdem wird als Vergleichsbeispiel die Dynamik der Methanemissionen aus tschechischen Feuchtgebieten in Südböhmen analysiert. Die Ergebnisse sind Bestandteil des chilenischen Projekts „FONDECYT 2015–2019, N1151441: Statistical and mathematical modelling as a knowledge bridge between Society and Ecology Sustainability“ (Statistische und mathematische Modellierung als Wissensbrücke zwischen Gesellschaft und ökologischer Nachhaltigkeit), das in Synergie mit dem Projekt LIT-2016-1-SEE-023 des Linz Institute of Technology durchgeführt wird: Modellierung komplexer Abhängigkeiten: wie kann man strategische multikriterielle Entscheidungen treffen?
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Notes
- 1.
\( {\left.\mathcal{J}\left({\theta}_0\right)=-\sum \limits_{i=1}^n\nabla {\nabla}^{\top}\right|}_{\theta ={\theta}_0}\log f\left({Y}_i;\theta \right) \)
- 2.
Kreuz-Wiederholungsmaße zweier Zeitreihen, zeitlich verzögert und eingebettet in einen höherdimensionalen Raum.
- 3.
Wenn die Einbettungsparameter aus beiden Zeitreihen geschätzt werden, aber nicht gleich sind, sollte die höhere Einbettung gewählt werden. Zbilut (2005) hat festgestellt, dass eine ausreichend große Einbettung ausreicht, um alle relevanten Dynamiken zu erfassen.
- 4.
Die Wiederholungsrate entspricht der Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmter Zustand wieder auftritt (der Prozentsatz der wiederkehrenden Punkte, die innerhalb des angegebenen Radius liegen).
- 5.
Sie ist der Anteil der wiederkehrenden Punkte, die diagonale Linienstrukturen bilden, und steht in engem Zusammenhang mit der Vorhersagbarkeit des DS, da weißes Rauschen eine Wiederholungsgrafik mit fast nur einzelnen Punkten und sehr wenigen diagonalen Linien aufweist, während ein deterministischer Prozess eine Wiederholungsgrafik mit sehr wenigen einzelnen Punkten, aber vielen langen diagonalen Linien aufweist.
- 6.
Unregelmäßiger Wechsel von Phasen scheinbar periodischer und chaotischer Dynamik (Pomeau-Manneville-Dynamik) oder verschiedene Formen chaotischer Dynamik (krisenbedingte Intermittenz).
Literatur
Bohn FJ, Huth A (2017) The importance of forest structure to biodiversity – productivity relationships. R Soc Open Sci 4.1. https://doi.org/10.1098/rsos.160521. eprint: http://rsos.royalsocietypublishing.org/content/4/1/160521.full.pdf
Cai B, Zhang Y, Wang X et al (2018) An optimization model for a wetland restoration project under uncertainty. Int J Environ Res Public Health 15(12). https://doi.org/10.3390/ijerph15122795. ISSN: 1660-4601
Clements F (1905) Research methods in ecology. University Publishing Company, Lincoln
Coco MI, RD with contributions of James D Dixon, Nash J (2018) CRQA: Cross-recurrence quantification analysis for categorical and continuous time-series. R package version 1.0.7
Dušek J, Stellner S, Pavelka M (2012) Utility model no. 024073. Patent
Dušek J, Stellner S, Komárek A (2013) Long-term air temperature changes in a Central European sedge-grass marsh. Ecohydrology 6(2):182–190. https://doi.org/10.1002/eco.1256. ISSN: 19360584
Dušek J, Hudecová Š, Stellner S (2017) Extreme precipitation and longterm precipitation changes in a Central European sedge-grass marsh in the context of flood occurrence. Hydrol Sci J 62(11):1796–1808. https://doi.org/10.1080/02626667.2017.1353217. ISSN: 0262-6667, 2150-3435
Eckmann JP, Kamphorst SO, Ruelle D (1987) Recurrence plots of dynamical systems. EPL (Europhys Lett) 4(9):973
Ellenberg H, Mueller-Dombois D (1967) A key to Raunkiaer plant life forms with revised subdivisions. Ber Goebot Inst ETH Stiftg Rubel Zurich 37:56–73
Fabián Z (2001) Induced cores and their use in robust parametric estimation. Comput Stat Theory Methods 30(3):537–555. eprint: https://doi.org/10.1081/STA-100002096
He L, Shen J, Zhang Y (2018) Ecological vulnerability assessment for ecological conservation and environmental management. J Environ Manag 206:1115–1125. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.11.059. ISSN: 0301-4797
Kuuluvainen T (2016) Conceptual models of forest dynamics in environmental education and management: keep it as simple as possible, but no simpler. For Ecosyst 3(1):18. https://doi.org/10.1186/s40663-016-0075-6. ISSN: 2197-5620
Marwan N, Wessel N, Meyerfeldt U et al (2002) Recurrence-plot-based measures of complexity and their application to heart-rate-variability data. Phys Rev E 66(2):026702. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.66.026702
Marwan N, Romano MC, Thiel M et al (2007) Recurrence plots for the analysis of complex systems. Phys Rep 438(5):237–329. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.11.001. ISSN: 0370-1573
Möller P, Muñoz-Pedreros A (2014) Legal protection assessment of different inland wetlands in Chile. Rev Chil Hist Nat 87(1):23. https://doi.org/10.1186/s40693-014-0023-1. ISSN: 0717-6317
Odum EP (1969) The strategy of ecosystem development. Science 164(3877):262–270. https://doi.org/10.1126/science.164.3877.262. ISSN: 0036-8075. eprint: http://science.sciencemag.org/content/164/3877/262.full.pdf
R Core Team (2018) R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna
Raunkiær C (1905) Types biologiques pour la géeographie botanique. Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Forhandlinger 5:347–438
Spies TA (1998) Forest structure: a key to the ecosystem. Northwest Sci 72(2):34–39
Stehlík M, Potocký R, Waldl H et al (2010) On the favorable estimation for fitting heavy tailed data. Comput Stat 25(3):485–503. https://doi.org/10.1007/s00180-010-0189-1. ISSN: 1613-9658
Stehlík M, Dušek J, Kiseľák J (2016) Missing chaos in global climate change data interpreting? Ecol Complex 25:53–59. https://doi.org/10.1016/j.ecocom.2015.12.003
Stehlík M, Aguirre P, Girard S et al (2017) On ecosystems dynamics. Ecol Complex 29:10–29. https://doi.org/10.1016/j.ecocom.2016.11.002. ISSN: 1476-945X
Tansley AG (1935) The use and abuse of vegetational concepts and terms. Ecology 16(3):284–307. https://doi.org/10.2307/1930070. eprint: https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.2307/1930070
White D, Fennessy S (2005) Modeling the suitability of wetland restoration potential at the watershed scale. Ecol Eng 24(4):359–377. Wetland creation. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2005.01.012. ISSN: 0925-8574
Zbilut JP (2005) Use of recurrence quantification analysis in economic time series. In: Salzano M, Kirman A (Hrsg) Economics: complex windows. Springer Milan, Milano, S 91–104. https://doi.org/10.1007/88-470-0344-X_5. ISBN: 978-88-470-0344-6
Zbilut JP, Webber CL (1992) Embeddings and delays as derived from quantification of recurrence plots. Phys Lett A 171(3):199–203. https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90426-M. ISSN: 0375-9601
Danksagung
Milan Stehlík dankt für die Unterstützung durch das Projekt ANID Chile – CONCYTEC Perú 2021–2022 COVBIO0003 und Fondecyt Regular Nr. 1151441 und LIT-2016-1-SEE-023 mODEC und das WTZ-Projekt HU 11/2016. Diese Arbeit wurde von der slowakischen Agentur für Forschung und Entwicklung unter der Vertragsnummer APVV-17-0568 unterstützt. Die Daten wurden im Rahmen der Überwachung des Kohlenstoffkreislaufs im Seggen-Gras-Sumpf gewonnen, die durch die Projekte des Ministeriums für Bildung, Jugend und Sport der Tschechischen Republik im Rahmen des Nationalen Nachhaltigkeitsprogramms I (NPU I) LO1415 und durch das Projekt CzeCOS/ICOS Nr. LM2015061 unterstützt werden. Wir danken den Herausgebern und den Gutachtern, die uns mit ihren aufschlussreichen Kommentaren geholfen haben, die Arbeit erheblich zu verbessern.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2023 Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer Nature Switzerland AG
About this chapter
Cite this chapter
Stehlík, M., Kiseľák, J., Dušek, J. (2023). Über die Dynamik von Ökosystemen zur Erhaltung von Feuchtgebieten und Wäldern. In: Fuders, F., Donoso, P.J. (eds) Ökologisch-ökonomische und sozio-ökologische Strategien zur Erhaltung der Wälder . Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-29470-9_9
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-29470-9_9
Published:
Publisher Name: Springer, Cham
Print ISBN: 978-3-031-29469-3
Online ISBN: 978-3-031-29470-9
eBook Packages: Life Science and Basic Disciplines (German Language)