Ocena stanu ekologicznego silnie zmienionych części wód

„Ocena stanu ekologicznego silnie zmienionych części wód
metodami makrofitowymi z wykorzystaniem sieci neuronowych”
Daniel Gebler
Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za
strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Celem naukowych projektu jest opracowanie metody ekologicznej oceny silnie
przekształconych cieków. Badania mają zweryfikować przydatność metody stosowanej do
rzek naturalnych i wskazać konieczne jej modyfikacje przy wykorzystaniu jej do rzek
przekształconych. Drugim celem projektu jest wykazanie możliwości zastosowania w ocenie
stanu ekologicznego i bioróżnorodności makrofitów zaawansowanych programów analizy
danych jakimi są sztuczne sieci neuronowe.
W celu realizacji projektu przyjęto następujące hipotezy badawcze:
•
Biogeny nie są najważniejszym czynnikiem odpowiedzialnym za rozwój
roślinności wodnej w silnie przekształconych rzekach
•
Stopień modyfikacji koryta rzecznego determinuje różnorodność makrofitów i
stan ekologiczny wód
•
Sztuczne
sieci
neuronowe
umożliwią
ocenę
i
prognozowanie
stanu
ekologicznego silnie zmienionych rzek na podstawie różnych czynników presji (ryc. 1)
•
Predykcja bioróżnorodności makrofitów w rzekach może być przeprowadzana z
wykorzystaniem sieci neuronowych
Realizacja doktoratu przyczyni się bezpośrednio do rozwiązania kilku problemów z
zakresu gospodarowania wodami w Polsce. Po pierwsze pozwoli na określenie granic klas
potencjału ekologicznego i ocenę cieków przekształconych. Dzięki temu, że silnie zmienione
części wód zostaną ocenione w prawidłowy sposób zmniejszy się liczba rzek, które będzie
trzeba doprowadzić do dobrego potencjału ekologicznego. Po drugie stworzony model
matematyczny bazujący na sztucznych sieciach neuronowych umożliwi wyznaczenie
głównych czynników presji odpowiedzialnych za zły stan poszczególnych odcinków rzek.
Poznanie głównych przyczyn złego stanu rzek pozwoli na przeprowadzenie tylko
niezbędnych działań, które polepszą stan ekologiczny tych ekosystemów, dzięki czemu
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
zwiększy się efektywność ekonomiczna i ekologiczna podejmowanych działań. Na terenie
województwa wielkopolskiego znajduje się ponad 120 płynących silnie zmienionych części
wód powierzchniowych. Wyniki doktoratu będą mogły być wykorzystywane w praktyce, w
odniesieniu
do
gospodarowaniem
tych
odcinków
wodami
w
rzek,
naszym
przez
instytucje
regionie
zajmujące
(Wojewódzki
się
ochroną
Inspektorat
i
Ochrony
Środowiska, Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej, Wojewódzki Zarząd Melioracji i
Urządzeń Wodnych, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Regionalną Dyrekcję
Ochrony Środowiska) przy ocenie rzek, planowaniu i prowadzeniu prac naprawczych,
renaturyzacyjnych, regulacyjnych, a także w planach zarządzania wodami.
Połączone badania z dziedziny hydromorfologii rzek, ekologii roślin i programów
sztucznej inteligencji wskażą nowe rozwiązania w odniesieniu do postępującej degradacji
ekosystemów wodnych. Projekt zwróci też uwagę naukowców na jedno z wielu zastosowań
sztucznych sieci neuronowych w badaniach naukowych. Wyniki projektu pogłębią wiedzę na
temat wpływu czynników presji na stan ekologiczny przekształconych rzek. Pozwolą na
poznanie reakcji roślinności wodnej na zróżnicowane natężenie antropopresji. Dzięki
zastosowaniu innowacyjnych narzędzi analitycznych wskażą również na nowe możliwości
przewidywania negatywnych zmian zachodzących w ekosystemach rzecznych.
Ryc. 1. Koncepcja struktury sztucznej sieci neuronowej dla rozważanego problemu
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego