Zagregowane wskaźniki liczebności pospolitych ptaków lęgowych
Wskaźnik liczebności pospolitych ptaków krajobrazu rolniczego (Farmland Bird Index, FBI) oraz wskaźnik ptaków leśnych (Forest Bird Index, ForBI) odgrywają kluczową rolę w monitorowaniu stanu populacji ptaków w Polsce i Europie. Oparte na długoterminowych badaniach liczebności ptaków w krajobrazach rolnych i leśnych są ważnym narzędziem oceny stanu tych ekosystemów.
Zastosowanie zagregowanych wskaźników liczebności ptaków
Zagregowane wskaźniki są coraz częściej wykorzystywane do monitorowania różnorodności biologicznej w różnych siedliskach i różnych skalach geograficznych. W Polsce publikuje się dwa tego typu wskaźniki, jeden agregujący zmiany liczebności 22 pospolitych gatunków ptaków krajobrazu rolniczego (Farmland Bird Index, FBI), a drugi informujący o trendach 34 gatunków pospolitych ptaków związanych z zadrzewieniami i krajobrazem leśnym (Forest Bird Index, ForBI). Podobne indeksy informujące o zmianach w tych środowiskach są również używane w innych krajach lub w większej skali, np. Unii Europejskiej lub Europy. W skali świata popularnymi zagregowanymi wskaźnikami są Living Planet Index czy Wild Bird Indicator.
Monitoring Pospolitych Ptaków Lęgowych (MPPL) jako źródło danych
Dane wykorzystywane do obliczania FBI i ForBI w Polsce zbierane są w ramach Monitoringu Pospolitych Ptaków Lęgowych (MPPL). Śledzenie zmian liczebności najbardziej rozpowszechnionych gatunków ptaków lęgowych zostało zapoczątkowane przez OTOP i MiIZ PAN w 2000 roku, dzięki dofinansowaniu RSPB (Royal Society for the Protection of Birds). Zastosowany schemat metodyczny wzorował się na analogicznym programie prowadzonym w Wielkiej Brytanii (Breeding Bird Survey). W roku 2007 MPPL włączony został do Monitoringu Ptaków Polski – Państwowego Monitoringu Środowiska, realizowanego przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska przy finansowaniu Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
Metodyka MPPL
MPPL charakteryzuje niezmienna metodyka, oparta na corocznych liczeniach ptaków w granicach tych samych, losowo wybranych powierzchni próbnych o wymiarach 1x1 km. Losowy wybór powierzchni zapewnia ich reprezentatywność dla obszaru kraju i różnych typów siedlisk. Co roku, na każdej powierzchni ptaki liczone są dwukrotnie: wczesną wiosną, od 10 kwietnia do 15 maja (pierwsza kontrola) oraz późną wiosną, od 16 maja do 30 czerwca (druga kontrola). W trakcie liczeń obserwatorzy odnotowują wszystkie widziane i słyszane osobniki poszczególnych gatunków ptaków. Prace wykonywane są przez wysoko wykwalifikowanych obserwatorów ptaków oraz naukowców, a ich praca organizowana jest przez sieć koordynatorów regionalnych programu. Od roku 2000 liczba obserwatorów i powierzchni próbnych liczonych w ramach MPPL stale wzrasta, a co roku do puli liczonych kwadratów dodawanych jest kilkadziesiąt nowych powierzchni. Wszystko po to, aby uzyskać jak najbardziej reprezentatywny obraz sytuacji ogólnokrajowej i obliczać trendy zmian liczebności z większą dokładnością. Więcej informacji na temat programu MPPL zawarto w metodyce programu, dostępnej tu: Instrukcje i formularze - Monitoring Ptaków Polski.
Analiza danych i modelowanie wskaźników
Dane uzyskiwane w MPPL pozwalają na stosunkowo dokładne oszacowania zmian liczebności 110 gatunków ptaków. Dla każdego gatunku wyniki liczeń wykonywanych corocznie na powierzchniach próbnych są wprowadzane do modelu statystycznego, który pozwala oszacować wskaźnik liczebności danego gatunku dla każdego roku badań. Więcej informacji na temat obliczanych wskaźników można znaleźć tu. Model ten uwzględnia trwałe różnice pomiędzy poszczególnymi powierzchniami oraz luki w danych wynikające z niewykonania liczeń w niektórych latach na niektórych powierzchniach. Uzyskiwane w ramach modelu oszacowania rocznych wskaźników liczebności pozwalają na dopasowanie trendów wieloletnich zmian liczebności populacji. Otrzymujemy więc dwa parametry charakteryzujące zmiany liczebności populacji: (1) roczne wskaźniki liczebności, które mogą jednak być wyższe lub niższe w zależności od specyficznych warunków danego roku, oraz (2) wieloletnie trendy zmian liczebności, które uśredniają zmiany w analizowanym okresie. Ilość danych wprowadzanych do modelu zwiększa się co roku, co poprawia oszacowania - wraz ze wzrostem długości serii pomiarowej są one coraz bardziej precyzyjne. Modelowanie wskaźników liczebności i trendów wykonywane jest w środowisku obliczeniowym R, z użyciem pakietu “rtrim”, powszechnie stosowanego do obliczania podobnych modeli zmian ptasich populacji w wielu krajach świata.
Wskaźniki roczne prezentują względną zmianę liczebności w stosunku do określonego roku bazowego, którym zazwyczaj jest pierwszy rok monitoringu (rok 2000 w przypadku MPPL). Wartość wskaźnika w pierwszym roku monitoringu wynosi zatem 1,0 (lub 100%). W kolejnych latach wartości wskaźników określają procentową zmianę liczebności populacji w porównaniu z rokiem bazowym. Na przykład, jeśli w danym roku liczebność gatunku jest o 10% niższa niż w roku bazowym, jego wskaźnik wyniesie 0,9 (90%).
Retrospektywne zmiany w wynikach
Fakt, że wskaźniki roczne obliczane w MPPL są oszacowaniami uzyskiwanymi w modelach statystycznych oznacza, iż każda zmiana danych wejściowych - na przykład dodanie danych z kolejnego roku lub z nowych powierzchni – skutkuje koniecznością powtórnego dopasowania modelu do większego zbioru danych. W konsekwencji, oszacowania tych samych wskaźników rocznych z poprzednich lat, uzyskiwane po dopasowaniu nowej wersji modelu w kolejnym roku, mogą się mniej lub bardziej różnić dla całej serii pomiarowej (retrospektywnie, czyli również dla lat poprzednich, dla których był już obliczane i prezentowane). Z reguły różnice są minimalnie i trudno zauważalne, ale zdarza się, że dodanie danych z nowych powierzchni, o specyficznych warunkach siedliskowych i liczebnościach ptaków, wprowadza do modelu znaczącą ilość nowej, odmiennej informacji, powodującą większe różnice w oszacowaniach “starych” wskaźników rocznych. Zmiany te odzwierciedlają większą ilość danych, pozwalającą lepiej oszacować parametry modelowanego układu.
Gatunki uwzględniane we wskaźnikach FBI i ForBI
Dane wskaźnikowe dla poszczególnych gatunków są wykorzystywane do obliczania zagregowanych wskaźników, takich jak FBI i ForBI. W przypadku FBI są to 22 gatunki ptaków typowe dla siedlisk krajobrazu rolniczego: bocian biały, pustułka, czajka, rycyk, dudek, turkawka, skowronek, dzierlatka, świergotek łąkowy, pliszka żółta, dymówka, pokląskwa, kląskawka, cierniówka, gąsiorek, mazurek, szpak, makolągwa, kulczyk, potrzeszcz, trznadel i ortolan. Zagregowany wskaźnik ptaków leśnych (ForBI) tworzą dane o trendach 34 gatunków, są to: raniuszek, świergotek drzewny, pełzacz ogrodowy, pełzacz leśny, grubodziób, siniak, dzięcioł średni, dzięcioł czarny, rudzik, muchołówka żałobna, muchołówka mała, zięba, sójka, czubatka, lerka, bogatka, sosnówka, pleszka, pierwiosnek, świstunka leśna, piecuszek, czarnogłówka, sikora uboga, pokrzywnica, gil, zniczek, mysikrólik, kowalik, czyż, kapturka, strzyżyk, kos, śpiewak i paszkot.
Ewolucja metod obliczania wskaźników zagregowanych
Pierwotnie do obliczania zagregowanych, wielogatunkowych wskaźników wykorzystywana była średnia geometryczna wskaźników gatunkowych dla danego roku. Taki sposób obliczania nie uwzględniał oszacowania niepewności wskaźników rocznych, z reguły wyrażonej poprzez błąd standardowy. W 2017 roku zaproponowano jednak przydatną i używaną obecnie w MPPL metodę opartą na symulacjach Monte Carlo, która pozwala na oszacowanie miar niepewności wskaźników zagregowanych na podstawie błędów standardowych wskaźników rocznych. Kalkulacje znów wykonuje się w środowisku obliczeniowym R z użyciem skryptów opublikowanych przez Statistics Netherlands. Interpretacja wskaźników zagregowanych jest identyczna jak w przypadku wskaźników gatunkowych - odzwierciedlają one procentowe zmiany liczebności. Jednak założenie jest takie, że wskaźnik pokazuje ogólny trend zmian w populacjach związanych z danym siedliskiem, a nie tylko zmiany dla poszczególnych gatunków. Na przykład, jeśli populacje kilku gatunków ptaków leśnych spadły o 20%, ale liczebność innych wzrosła o 10%, wskaźnik FBI może wynosić 95% w porównaniu do roku bazowego (średni spadek o 5%).
FBI jako wskaźnik zdrowia siedlisk rolniczych
Wskaźnik FBI stanowi kluczowy wskaźnik “zdrowia” siedlisk rolniczych, takich jak pola uprawne, łąki i pastwiska, które zajmują około 63% powierzchni Polski (https://bdl.stat.gov.pl). W ciągu 25 lat badań zaobserwowano spadek liczebności ptaków krajobrazu rolniczego średnio o 21%, a wartość wskaźnika liczebności w roku 2024 wynosiła 0,7631. Umiarkowany spadek liczebności tej grupy ptaków występował zarówno na powierzchniach zlokalizowanych w obszarach specjalnej ochrony ptaków (OSOP) Natura 2000, jak i poza nimi.
ForBI jako miara zmian liczebności ptaków związanych z lasami i zadrzewieniami
Wskaźnik ForBI odzwierciedla zmiany zachodzące w awifaunie związanej z zadrzewieniami i różnego typu lasami. Środowiska te zajmują około 31% obszaru Polski (https://bdl.stat.gov.pl). W latach 2000–2024 odnotowano umiarkowany wzrost liczebności ptaków tej grupy o średnio 31%, a w roku 2024 wartość wskaźnika wyniosła 1,2806. Wzrost liczebności ptaków związanych z zadrzewieniami i lasami zaobserwowano zarówno na obszarach chronionych w ramach OSOP Natura 2000, gdzie wyniósł on 51%, jak i poza tymi obszarami, gdzie wzrost osiągnął 21%.
Wskaźniki ForBI i FBI jako odzwierciedlenie zmian środowiskowych i klimatycznych
Wyniki ForBI i FBI odzwierciedlają zmiany jakie zachodzą w awifaunie na 90% obszaru Polski. Na dominujących w naszym kraju terenach rolniczych od ćwierćwiecza ma miejsce istotny spadek liczebności pospolitych ptaków, związany z zachodzącą w ostatnich dekadach intensyfikacją rolnictwa. Wprowadzenie wielkopowierzchniowych monokultur, masowe stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych oraz mechanizacja rolnictwa przyczyniają się do degradacji siedlisk lęgowych ptaków. Podobnie jak w innych krajach Europy Środkowo-Wschodniej proces ten nasilił się po wejściu Polski do Unii Europejskiej.
W lepszej kondycji są ptaki związane z zadrzewieniami i lasami. Wskaźnik ForBI wskazuje na wzrosty liczebności ptaków z tych środowisk, co może wskazywać na ich dobry stan. Z drugiej strony wiele gatunków, które składają się na trend ForBI to niewielkie ptaki osiadłe, spędzające zimę w Polsce. Populacje wielu z nich były do niedawna limitowane ostrością zimy, zarówno w Polsce jak i w innych krajach Europy Środkowej i Północnej. W ostatnich latach śnieżne i mroźne zimy zdarzają się coraz rzadziej, uwalniając populacje od presji podwyższonej śmiertelności w okresie zimowym. Wydaje się więc, że rosnące wskaźniki ForBI mogą również odzwierciedlać rosnące znaczenie sygnału związanego ze zmianami klimatu. Kwestia relatywnego znaczenia zmian klimatu oraz stanu lasów i zadrzewień w kształtowaniu trendu ForBI wymaga bardziej zaawansowanych analiz.
Aktualne wyniki z FBI dostępne są tu: Ptaki krajobrazu rolniczego - Monitoring Ptaków Polski. Natomiast najnowsze informacje o ForBI znajdują się tu: Lasy i zadrzewienia - Monitoring Ptaków Polski.