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Effah Kwabena Antwi

• Human influence on the biosphere has transformed natural land cover (LC) into modified LC. Shifting focus from individual species study to large-scale assessment is therefore needed to restore the damaged ecosystem. The hypotheses were: (a) the post-mining landscapes are getting more diverse over time (b) GIS, remote sensing and patch analyst can generate LC information and landscape characterization statistics for assessing habitat diversity and monitoring land cover change (LCC) in a disturbance-dominated area (c) relationship exist between habitat diversity and field based species richness/LCC and environmental conditions/LCC and biodiversity losses. The general aims of this research were (a) to assess the impact of disturbance on LCC and habitat diversity (b) to identify how accurately patterns of habitat diversity, complexity, fragmentation, primary production and LCC can be assessed or predicted with GIS and remotely sensed data. LC maps of 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 and 2003 were produced from LANDSAT TM images ofHuman influence on the biosphere has transformed natural land cover (LC) into modified LC. Shifting focus from individual species study to large-scale assessment is therefore needed to restore the damaged ecosystem. The hypotheses were: (a) the post-mining landscapes are getting more diverse over time (b) GIS, remote sensing and patch analyst can generate LC information and landscape characterization statistics for assessing habitat diversity and monitoring land cover change (LCC) in a disturbance-dominated area (c) relationship exist between habitat diversity and field based species richness/LCC and environmental conditions/LCC and biodiversity losses. The general aims of this research were (a) to assess the impact of disturbance on LCC and habitat diversity (b) to identify how accurately patterns of habitat diversity, complexity, fragmentation, primary production and LCC can be assessed or predicted with GIS and remotely sensed data. LC maps of 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 and 2003 were produced from LANDSAT TM images of Schlabendorf Nord and Schlabendorf Süd. These images were used to survey the changing landscape. After classifying the images based on dominant land cover types, the area and perimeter of all patches were defined. Landscape characterization metrics were generated using patch analyst. LCC statistics were estimated for each LC map year. Change detection extension was used to identify changes among vegetation or land cover types into “negative change”, “no change” and “positive change”. DCA ordination technique (CANOCO) was used to study similarity among the distribution of land cover types. Other relevant analysis made include soil pH analysis and climate data evaluation. The outcome of the research shows that the process of LCC takes place at the interface between environmental and human systems. Land cover transformations in most cases in Schlabendorf were as a result of progressive and reversed plant succession. Overall changes in both landscapes showed increased area of pine afforestation, deciduous trees afforestation, lake and mixed grassland with trees. The LCC s were predominantly caused by harvesting of afforested pine, restoration related construction activities or other land cover management practices, reverse succession, low soil pH especially along the path of the mine strip, loss of soil fertility, human decisions and policies. There was increase in habitat richness, heterogeneity, fragmentation, and shape complexity due to decrease in habitat size, increased land use intensity etc. Lower habitat diversity in Schlabendorf Süd was due to the comparatively large landscape area, high patch number and higher habitat richness in most cases which confirms the claim that relationship between habitat diversity and habitat heterogeneity varies according to scale (Tews et al., 2004). Increase in biomass accumulation particularly in Schlabendorf Süd contributed to the exchanges for greenhouse gases between the forest cover, soil and the atmosphere, hence changing the climatic condition on terrestrial ecosystems, biodiversity and LCC. Unlike Schlabendorf Nord, Schlabendorf Süd still undergoes more active reclamation activities resulting in less similarity between the two post-mining landscapes over time. Within a given ecosystem, any change in habitat diversity can change the number of species in the resulting habitats types, in other words habitat diversity can be used to predict the species richness in a given ecosystem. The approach to this work provides a beneficial trade off between expensive ground vegetation or LCC survey and low-priced image processing analysis. It requires less manpower and less time but greatly reliable for assessing LCC, habitat diversity/richness and heterogeneity in large inaccessible areas such as dunes in post-mining landscape.…
• Menschlicher Einfluss auf die Biosphäre hat die natürliche Vegetationsbedeckung (LC) verändert. Deshalb wird eine Verschiebung von Studien einzelner Arten zu großräumigen Untersuchungen benötigt, um geschädigte Ökosysteme wieder herzustellen. Die Hypothesen waren: (a) die Diversität in den Bergbaufolgelandschaften steigt im Laufe der Zeit; (b) GIS, Fernerkundung und Patch-Analyse können LC-Informationen und Statistiken zur Landschaftskennzeichnung erzeugen, die für die Bestimmung von Habitatdiversität und zur Überwachung des Wandels der Landbedeckung (LCC) in einem störungsdominierten Gebiet genutzt werden können; (c) es gibt eine Beziehung zwischen Habitatdiversität und Felddaten zu Artenreichtum/LCC, Umweltbedingungen/LCC und Diversitätsverlusten. Die allgemeinen Ziele dieser Forschung waren (a) die Auswirkung der Störung auf LCC und Habitatdiversität festzustellen, (b) zu überprüfen, wie genau Muster der Habitatdiversität, der Komplexität, der Fragmentierung, der Primärproduktion und des LCC mit GIS und Ferndaten bestimmt oderMenschlicher Einfluss auf die Biosphäre hat die natürliche Vegetationsbedeckung (LC) verändert. Deshalb wird eine Verschiebung von Studien einzelner Arten zu großräumigen Untersuchungen benötigt, um geschädigte Ökosysteme wieder herzustellen. Die Hypothesen waren: (a) die Diversität in den Bergbaufolgelandschaften steigt im Laufe der Zeit; (b) GIS, Fernerkundung und Patch-Analyse können LC-Informationen und Statistiken zur Landschaftskennzeichnung erzeugen, die für die Bestimmung von Habitatdiversität und zur Überwachung des Wandels der Landbedeckung (LCC) in einem störungsdominierten Gebiet genutzt werden können; (c) es gibt eine Beziehung zwischen Habitatdiversität und Felddaten zu Artenreichtum/LCC, Umweltbedingungen/LCC und Diversitätsverlusten. Die allgemeinen Ziele dieser Forschung waren (a) die Auswirkung der Störung auf LCC und Habitatdiversität festzustellen, (b) zu überprüfen, wie genau Muster der Habitatdiversität, der Komplexität, der Fragmentierung, der Primärproduktion und des LCC mit GIS und Ferndaten bestimmt oder vorausgesagt werden können. LC-Karten der Jahre 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 und 2003 wurden aus LANDSAT-TM-Bildern von Schlabendorf-Nord und Schlabendorf-Süd erstellt. Diese Bilder wurden verwendet, um die sich ändernde Landschaft zu erfassen. Nach der Klassifizierung der Bilder auf der Basis der dominierenden Klassen der Landbedeckung wurden das Gebiet und der Durchmesser aller Patches definiert. Metriken zur Landschaftscharakterisierung wurden unter Verwendung der Patchanalyse erzeugt. LCC Statistiken wurden für jedes LC-Kartenjahr geschätzt. Change detection extension wurde verwendet, um Änderungen der Vegetation oder der land cover types als „negative Änderung“, „keine Änderung“ und „positive Änderung“ zu identifizieren. DCA-Ordination (CANOCO) wurde verwendet, um Ähnlichkeiten der Verteilung der land cover types zu studieren. Andere relevante Analysen umfassen die Messung des Boden-pH-Wertes und eine Auswertung der Klimadaten. Die Ergebnisse zeigen, dass der LCC-Prozess an der Schnittstelle zwischen menschlichen und Umweltsystemen stattfindet. Änderungen der Landbedeckung in Schlabendorf resultierten in den meisten Fällen aus progressiver und regressiver Pflanzensukzession. Insgesamt zeigten sich in beiden Landschaften ein vergrößertes Gebiet der Kieferaufforstung, der Aufforstung mit Laubbäumen, des Sees und des Offenlandes mit Bäumen. Die LCCs wurden überwiegend durch Rodung der aufgeforsteten Kiefern, durch Restaurierungsmaßnahmen, durch umgekehrte Sukzession, durch den niedrigen pH-Wert im Boden besonders entlang des Tagebaus, durch Verlust der Bodenfruchtbarkeit sowie durch politische Entscheidungen verursacht. Es gab eine Zunahme des Habitatreichtums, der Heterogenität, der Fragmentierung und der Komplexität wegen der Verringerung der Habitatgröße, der steigenden Landnutzungsintensität etc. Die geringere Habitatdiversität in Schlabendorf-Süd lag in den meisten Fällen am verhältnismäßig großen Landschaftsausschnitt, an der hohen Zahl der Patches und am höheren Habitatreichtum. Das bestätigt die Annahme, dass das Verhältnis zwischen Habitatdiversität und Habitatheterogenität von der Skalierung abhängig ist. Die Zunahme der Biomasseakkumulation insbesondere in Schlabendorf-Süd trug zum Treibhausgasaustausch zwischen der Waldbedeckung, dem Boden und der Atmosphäre bei und veränderte folglich die klimatischen Verhältnisse in terrestrischen Ökosystemen, die Biodiversität und den LCC. Anders als Schlabendorf-Nord durchläuft Schlabendorf-Süd noch weitere Rekultivierungsmaßnahmen, so dass daraus im Laufe der Zeit eine geringere Ähnlichkeit zwischen den zwei Bergbaufolgelandschaften entstehen wird. Innerhalb eines vorhandenen Ökosystems kann jede Änderung in der Habitatdiversität die Artenzahl in den resultierenden Habitattypen ändern, mit anderen Worten kann Habitatdiversität verwendet werden, um den Artenreichtum in einem gegebenen Ökosystem vorauszusagen. Die vorliegende Arbeit liefert einen vorteilhaften Ausgleich zwischen teurer Vegetations- oder LCC-Analyse und preiswerterer Bildverarbeitungsanalyse. Sie erfordert weniger menschliche Arbeitskraft und weniger Zeit, ist aber zuverlässig genug für die Einschätzung des LCC, von Habitatdiversität/Reichtum und der Heterogenität in großen unzugänglichen Bereichen wie Dünen in Bergbaufolgelandschaften.…