Evaluating the potential of citizen-science biodiversity data for assessing ecological restoration opportunities in Istanbul's groves and urban forests
İstanbul'un korulari ve kent ormanlarinda ekoloji̇k restorasyon firsatlarini değerlendi̇rmek i̇çi̇n vatandaş-bi̇li̇mi̇ bi̇yoçeşi̇tli̇li̇k veri̇leri̇ni̇n potansi̇yeli̇ni̇n değerlendi̇ri̇lmesi̇
- Tez No: 1000114
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH ÇORAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Biyoçeşitlilik, Kentsel yeşil alanlar, Biodiversity, Urban green areas
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İstanbul; Avrupa-Sibirya, Akdeniz ve İran-Turan fitocoğrafya bölgelerinin kesişim noktasında yer alan, küresel ölçekte biyolojik çeşitlilik açısından kritik bir öneme sahip megakenttir. Kent, 2.500'den fazla vasküler bitki taksonuna ev sahipliği yapmasıyla birçok Avrupa ülkesinden daha zengin bir floraya sahip olması, Via Pontica kuş göç yolu üzerinde bulunması kenti küresel ekosistem döngüleri açısından vazgeçilmez bir durak ve geçiş alanı konumuna taşımaktadır. Buna karşın, son yarım yüzyılda hızlanan ve çoğu zaman ekolojik kapasiteyi gözetmeyen kentleşme pratikleri, İstanbul'un doğal mirasının sürdürülebilirliğini tehdit eden çok yönlü baskılar üretmiştir. Habitat dönüşümü ve parçalanma, kentsel kirlilik, insan kullanım yoğunluğu ve iklimsel stresler gibi faktörler biyoçeşitliliği azaltmakta, ekosistem işlevlerini zayıflatmakta ve buna bağlı olarak kentlilerin doğadan sağladığı ekosistem hizmetlerinde kayıplara yol açabilmektedir. Oysa kentsel yeşil alanlar, yalnızca rekreasyonel ve estetik değerleriyle değil, aynı zamanda ısı adası etkisini azaltma, mikroiklim düzenleme, yağmur suyu yönetimi, hava kalitesi, ruh sağlığı ve sosyal iyilik hali gibi birçok kritik işlevle kent yaşamının temel bileşenlerinden biridir. Ne var ki, yoğun bakım gerektiren monokültür çim alanlar, yerel ekolojiyle uyumsuz yabancı tür kullanımı, toprak sıkışması, habitat çeşitliliğinin azalması, yoğun kullanım gibi etkenler, kentsel ekosistemleri ekolojik açıdan yoksullaştırabilmekte, biyoçeşitlilik ile ekosistem işlevlerinin sınırlarını daraltabilmektedir. Bu bağlamda, kentsel biyoçeşitliliğin değerlendirilmesi ve izlenmesi hem bilimsel hem de yönetsel açıdan kritik bir gereksinim haline gelmiştir. Ancak geleneksel saha sörveyleri yüksek maliyetli ve zaman alıcıdır, geniş alanlarda düzenli tekrar gerektirir, uzmanlık ve lojistik kapasiteye bağımlıdır. Bu nedenle, özellikle megakent ölçeğinde sürdürülebilir izleme sistemleri kurmak çoğu zaman sınırlı kaynaklar nedeniyle güçleşmektedir. Vatandaş bilimi verileri bu noktada giderek daha önemli bir alternatif veya tamamlayıcı kaynak olarak öne çıkmaktadır. Yerel halkın gözlem ve veri toplamaya katılımı sayesinde geniş alanlara yayılan, zaman içinde güncellenebilen ve hızlı biçimde birikebilen kayıtlar üretilebilir. Bu verilerin ekolojik değerlendirme çerçevelerine entegre edilmesi, yalnızca veri hacmini artırmakla kalmayıp, aynı zamanda farkındalık, sahiplenme ve sürdürülebilir kent yönetimi açısından toplumsal bir değer de yaratabilir. Bununla birlikte vatandaş bilimi verileri“ham”haliyle birtakım yanlılıklara açıktır, örneğin erişilebilirliğe dayalı mekânsal kümelenme, belirli tür gruplarına yönelen taksonomik yanlılık, gözlemci deneyimi, doğrulama sorunları ve örnekleme çabası farklılıkları gibi etkenler, verinin gerçek ekolojik durumu ne ölçüde yansıttığı sorusunu gündeme getirir. Dolayısıyla bu verilerin planlama ve restorasyon kararlarında kullanılabilmesi için güvenilirliklerinin test edilmesi, yanlılıklarının teşhis edilmesi ve uygun analitik yaklaşımlarla düzeltilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışması, İstanbul Büyükşehir Belediyesi yönetimindeki 21 tarihi koru ve kent ormanında ekolojik restorasyon fırsatlarını belirlemek amacıyla vatandaş bilimi verilerinin sunduğu potansiyeli değerlendirmektedir. Çalışmanın temel amacı, geleneksel, uzman odaklı ve maliyetli saha sörveylerine alternatif veya tamamlayıcı bir araç olarak vatandaş bilimi temelli biyoçeşitlilik verilerinin ekolojik planlama süreçlerindeki güvenilirliğini ve kapasitesini test etmektir. Araştırma, yeşil alan miktarının her zaman biyoçeşitlilik kalitesi ile örtüşmediği hipotezinden yola çıkarak, vatandaş bilimi verilerindeki taksonomik ve mekânsal yanlılıkları tespit etmeyi, kentsel ekosistemlerdeki bilgi boşluklarını tanımlamayı ve bu veri özellikleri dikkate alınarak restorasyon fırsatlarını veriye dayalı biçimde önceliklendirmeyi hedeflemektedir. Bu çerçevede çalışma, bir yandan ekolojik restorasyonun fiziksel müdahalelerle ilişkisini, diğer yandan restorasyon kararlarını besleyen veri altyapısının güvenilirliğini birlikte ele alan bütüncül bir yaklaşım sunmaktadır. Araştırma, çok disiplinli bir veri setinin entegrasyonuna dayanmaktadır. Vatandaş bilimi temelli tür gözlem kayıtları Küresel Biyoçeşitlilik Bilgi Tesisi (GBIF) üzerinden temin edilmiş, Coğrafi Bilgi Sistemleri ortamında mekânsal birimlere göre ayrıştırılarak analiz edilmiştir. GBIF tarafından serbestçe erişilebilir biçimde sunulan bu veriler, dünya genelinde biyoçeşitlilik verilerini toplama, standartlaştırma ve uyumlaştırma açısından merkezi bir rol oynadığı için, farklı ekosistemlerde biyoçeşitliliğin değerlendirilmesini ve izlenmesini kolaylaştıran başlıca küresel altyapılardan biri olarak kabul edilmektedir. Bitki örtüsü yoğunluğunu temsilen Normalize Edilmiş Bitki Örtüsü Farkı İndeksi (NDVI), Sentinel 2A uydu görüntüleri kullanılarak Google Earth Engine platformu üzerinden üretilmiş, ArcGIS ortamında çalışma alanları bazında özetlenerek karşılaştırılmıştır. Ayrıca İBB Yeşil Alan Yönetim Sistemi (YAYSİS) verileri kullanılarak çalışma alanlarının arazi kullanım deseni ayrıntılandırılmış, alanlar çalı, çim, mevsimlik çiçek, gül, biçilen alan, yer örtüsü ve ormanlık alan gibi sınıflara ayrılarak habitat bileşimi ve yönetim yoğunluğu hakkında mekânsal göstergeler elde edilmiştir. Tür zenginliği ile alan büyüklüğü arasındaki ilişkiyi normalize etmek amacıyla Tür Alan İlişkisi (SAR) modeli uygulanmış, tür zenginliği ile komünite içindeki dağılım dengesini birlikte değerlendirmek üzere Shannon Weaver ve Simpson çeşitlilik endeksleri hesaplanmıştır. Çalışmanın analitik omurgasını, gözlem çabası ile tür zenginliği arasındaki ilişkinin standart bir yöntemle modelleştirilmesi oluşturmuştur. Bu kapsamda her bir mekânsal birimde, gözlem sayısı arttıkça birikimli tür sayısının nasıl değiştiğini ortaya koyan tür birikim eğrileri hazırlanmış, örnekleme çabasının doygunluğa yaklaşıp yaklaşmadığı değerlendirilmiştir. Gözlem çabası ve tür zenginliği ilişkisini anlamlandırmak için beş farklı model yaklaşımı kullanılmıştır, doğrusal model, log log dönüşümlü model, ikinci derece polinom model, Genelleştirilmiş Katkı Modelleri (GAM) ve Michaelis Menten modeli. Böylece hem basit doğrusal ilişkiler hem de eşik, plato, doygunluk gibi ekolojik olarak beklenen doğrusal olmayan örüntüler karşılaştırılabilir biçimde test edilmiştir. GBIF kayıtları, her bir mekânsal birim için ayrı işlenmiş, İstanbul'da 11 tarihi koru ve kent ormanı ile Belgrad Ormanı, İTÜ Ayazağa Kampüsü ve İstanbul geneli için bitki, kuş ve böcek taksonlarında tür birikim eğrileri oluşturulmuştur. Ek olarak, farklı kent bağlamında karşılaştırma yapabilmek için Amsterdam örnek alanı da aynı standart süreçle analiz edilmiştir. Bu standardizasyon sayesinde farklı ölçekler, farklı habitat bağlamları ve iki kent arasında, doğrudan karşılaştırılabilir sonuçlar üretmek amaçlanmıştır. Bulgular, vatandaş bilimi verilerinde belirgin bir taksonomik yanlılık bulunduğunu göstermiştir. GBIF kayıtlarının büyük bir kısmı kuş gözlemlerinden oluşurken, bitki ve böcek taksonları kuşların oldukça gerisinde kalmıştır. Bu durum, vatandaş biliminin mevcut pratiklerinde özellikle hareketli, kolay tanınan, popüler ve gözlemci topluluğu güçlü takson gruplarına yönelim olduğunu, buna karşılık bitkiler gibi daha durağan, tanımlaması uzmanlık gerektiren veya gözlem motivasyonu daha düşük grupların yeterince temsil edilmediğini ortaya koymaktadır. Örneğin Belgrad Ormanı için yerel akademik kaynaklar 389 bitki türü bildirirken, vatandaş bilimi verilerinde bu sayı 178'de kalmaktadır. Veri eksikliklerini alan ve takson bazında ayrıntılı biçimde değerlendirmek amacıyla kullanılan tür gözlem birikim eğrileri, çalışmanın önemli teşhis araçlarından biri olmuştur. Tür birikim eğrilerinin platoya yaklaşması, yeni gözlemler eklendikçe yeni tür kaydetme olasılığının azalması anlamına gelir, bu da verinin o alanın gerçek tür çeşitliliğini yansıtmaya yaklaştığını düşündürür. Analizler, kuş verilerinde gözlem çabasının birçok alanda doygunluğa yaklaştığını, buna karşın bitki ve böcek gruplarında eğrilerin çoğunlukla dik bir şekilde artmaya devam ettiğini ortaya koymuştur. Bu örüntü, bitki ve böcek verilerinin henüz doygunluğa ulaşmadığını, dolayısıyla bu gruplarda gözlem ve kayıtların mevcut haliyle alanların gerçek biyoçeşitliliğini temsil etmekten uzak olduğunu açıkça göstermektedir. Başka bir deyişle, kuşlar için vatandaş bilimi verileri daha güvenilir bir temsile yaklaşırken, bitki ve böcekler için daha sistematik izleme protokollerine, hedefli gözlem tasarımlarına ve veri kalitesini artıracak teşvik mekanizmalarına ihtiyaç bulunmaktadır. Çalışmanın bir diğer kritik bulgusu, NDVI ile vatandaş bilimi temelli tür zenginliği arasında anlamlı bir ilişki bulunmamasıdır (r = 0,027). Bu sonuç,“daha yoğun bitki örtüsü, daha yüksek tür zenginliği”gibi sezgisel bir beklentinin, kent bağlamında veri üretim mekanizmaları nedeniyle doğrudan gözlenemeyebileceğini göstermektedir. Kent merkezinde, erişimi kolay ve kullanıcı yoğunluğu yüksek park, koru ve rekreasyon alanlarında gözlem kayıtları yoğunlaşırken, kentin çeperine gidildikçe orman örtüsü ve NDVI değerleri artmasına rağmen gözlem sayıları düşmektedir. Bu durum, ekolojik açıdan daha zengin olması beklenen“yüksek NDVI”alanlarının veri tabanında“fakir”görünmesine yol açmakta, dolayısıyla yalnızca uydu tabanlı göstergelere veya ham vatandaş bilimi verilerine dayanarak restorasyon önceliği belirlemenin yanıltıcı olabileceğini ortaya koymaktadır. Elde edilen arazi kullanım ve yönetim verileri doğrultusunda restorasyon fırsatları, pasif ve aktif restorasyon eksenlerinde değerlendirilmiştir. Pasif restorasyon açısından, ormanlık yapısı güçlü ağaçlık alanlar, toplam çalışma alanının yaklaşık %51'ini kapsayacak ölçekte önemli bir fırsat sunmaktadır. Bu alanlarda ölü odunun habitat olarak korunması, insan müdahalesinin minimize edilmesi, bakım yoğunluğunun ekolojik hedeflerle uyumlu biçimde yeniden düzenlenmesi gibi uygulamalar, düşük maliyetli ancak yüksek ekolojik getirili iyileşme süreçlerini destekleyebilir. Aktif restorasyon açısından ise, alanların %17,6'sını kapsayan ve yüksek bakım maliyeti gerektiren monokültür çim alanların, yerli türlerden oluşan kentsel çayırlara dönüştürülmesi öne çıkan bir seçenek olarak değerlendirilmektedir. Bu dönüşüm, yalnızca bitkisel çeşitliliği artırmakla kalmayıp, tozlaştırıcı böcekler için habitat ve kaynak sürekliliği sağlayarak ekosistem işlevlerini güçlendirebilir. Aynı zamanda, kentlilerin bitki ve böcek gözlemi yapabileceği, vatandaş bilimi katkısını artırabilecek yeni mikro habitatlar yaratarak veri boşluklarının kapatılmasına da hizmet edebilir. Bu nedenle tez, restorasyonun yalnızca fiziksel müdahalelerle değil, veri boşluklarının azaltılması ve izleme kapasitesinin güçlendirilmesiyle birlikte düşünülmesi gerektiğini vurgulamaktadır. Sonuç olarak bu çalışma, vatandaş bilimi verilerinin İstanbul'un kentsel biyoçeşitlilik yönetimi ve restorasyon planlamasında önemli bir potansiyel taşıdığını, ancak bu verilerin ham haliyle değil, yanlılıkların teşhisi, istatistiksel düzeltmeler, model temelli değerlendirmeler ve ekolojik bağlam bilgisi eşliğinde kullanılmasının zorunlu olduğunu ortaya koymaktadır. İstanbul'un tarihi koruları ve kent ormanları yalnızca estetik rekreasyon alanları değil, kentin iklim değişikliğine karşı direncini destekleyen biyolojik sığınaklar, bağlantı koridorları ve ekosistem hizmeti sağlayıcılarıdır. Tez bulguları, estetik odaklı, bakım yoğun peyzaj pratiklerinden, veriye dayalı ve ekolojik işlev odaklı habitat yönetimine geçiş için bilimsel bir temel sunmaktadır. Bu geçişin başarısı, sahadaki restorasyon uygulamalarının, sistematik izleme protokollerinin ve vatandaşın bilinçli katılımını destekleyen veri altyapılarının birlikte tasarlanmasına bağlıdır. İstanbul'un yeşil mirasını korumak ve geliştirmek, fiziksel restorasyon ile sosyal katılımın, bilimsel analiz ile yerel deneyimin entegre edildiği bütüncül bir yönetim yaklaşımını gerektirmektedir.
Özet (Çeviri)
Istanbul is a megacity of critical global importance in terms of biodiversity, located at the intersection of the Euro, Siberian, Mediterranean, and Irano, Turanian phytogeographical regions. The city hosts more than 2,500 vascular plant taxa, possessing a flora richer than that of many European countries. Moreover, its location on the Via Pontica bird migration route positions the city as an indispensable stopover and transit area for global ecosystem cycles. Nevertheless, uncontrolled urbanisation over the last half century threatens the sustainability of this natural heritage through habitat transformation and fragmentation, pollution, and climatic pressures, weakening ecosystem services. Although urban green spaces provide important benefits for health, climate regulation, and recreation, factors such as monoculture designs, the use of exotic species, soil compaction, and intensive use impoverish urban ecosystems, thereby limiting biodiversity and ecosystem functions. This thesis evaluates the potential of citizen science data in order to identify ecological restoration opportunities in 21 historic groves and urban forests managed by the Istanbul Metropolitan Municipality. The main aim of the study is to test the reliability and capacity of citizen science based biodiversity data as an alternative or complementary tool to traditional and costly field surveys in ecological planning processes. Based on the hypothesis that the“amount of green space”does not always coincide with“biodiversity quality”, the study aims to diagnose taxonomic and spatial biases in the datasets, define“knowledge gaps”in urban ecosystems, and develop data driven restoration priorities within this framework. The research is based on multidisciplinary data integration. Species observation records were obtained from the Global Biodiversity Information Facility (GBIF) and subjected to spatial analyses in a Geographic Information Systems (GIS) environment. Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), representing vegetation density, was produced using Sentinel 2A satellite imagery obtained via Google Earth Engine and analysed in the ArcGIS environment. To explain the relationship between observation effort and species richness, five statistical models were used, Linear, Log, Log, Second, Degree Polynomial, Generalized Additive Models (GAM), and the Michaelis, Menten model. For each spatial unit, GBIF data were processed separately, and species accumulation curves were generated for plant, bird, and insect groups for eleven historic groves and urban forests, as well as Belgrad Forest, ITU Ayazaga Campus, Istanbul overall, and Amsterdam as a comparison area. Thus, how the cumulative number of species changes as the number of observations increases, and whether sampling effort approaches saturation, were evaluated. To normalize the effect of area size, the Species Area Relationship (SAR) model was applied, and Shannon, Weaver and Simpson diversity indices were calculated to measure species richness and the balance of distribution within the community. In addition, using Istanbul Metropolitan Municipality's Green Area Management System (YAYSIS) data, the areas were classified into shrub, lawn, seasonal flower, rose, mown area, ground cover, and forest area classes, and a detailed land use pattern was derived. The findings indicate a pronounced taxonomic bias in GBIF data. While the records are predominantly concentrated on birds, plant and insect taxa lag behind. For example, while local academic sources report 389 plant species for Belgrad Forest, this number remains 178 in citizen science data. Species observation curves, used to make knowledge deficiencies visible by area and by taxon, showed that intensive observation effort for birds approaches saturation in most areas, whereas curves for plants and insects generally continue to increase steeply. This result demonstrates that plant and insect data, in their current form, are far from reflecting the true biodiversity of the areas, and that more systematic and targeted observation effort is needed for these groups. Within the scope of the thesis, no significant correlation was found between NDVI and citizen science based species richness (r = 0.027). While data entry is high in central, accessible parks and groves, observation numbers decrease in the city's periphery despite increasing forest cover and higher NDVI values, leading areas that are expected to be ecologically richer to appear“poor”in the database. Therefore, relying solely on satellite data or raw citizen science data in restoration planning can be misleading. Land use findings point to restoration opportunities along two main axes. Passive restoration can be implemented in wooded areas with strong forest structure, which constitute approximately 51% of the total study area, by conserving deadwood as habitat and reducing human intervention. Active restoration is possible by converting monoculture lawn areas, which cover 17.6% of the areas and have high maintenance costs, into urban meadows composed of native species, this transformation will both increase pollinator biodiversity and create new monitoring opportunities that reduce data gaps by encouraging plant and insect observations. In conclusion, this study demonstrates that citizen science data have significant potential in Istanbul's urban biodiversity management and restoration planning, but that these data must be used not in raw form, but with the diagnosis of biases, statistical corrections, model based evaluations, and ecological contextual information. Istanbul's historic groves and urban forests are not merely aesthetic recreational areas, they are biological refugia, connectivity corridors, and providers of ecosystem services that support the city's resilience to climate change. The thesis findings provide a scientific basis for a transition from aesthetic focused, maintenance intensive landscape practices to data driven, ecologically functional habitat management. The success of this transition depends on jointly designing on site restoration practices, systematic monitoring protocols, and data infrastructures that support citizens' informed participation. Protecting and improving Istanbul's green heritage requires an integrated, holistic management approach that combines physical restoration with social participation, and scientific analysis with local experience.
Benzer Tezler
- Nitelikli elektronik imzaların kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi: Sistematize edilmiş kullanım durumları ve tasarım paradigmaları
Evaluating the usability of qualified electronic signatures: Systematized use cases and design paradigms
MUSTAFA ÇAĞAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL BIÇAKCI
- Algokrasi: Algoritmalara dayalı devlet yönetiminin kamusal hizmet sürecine etkileri
Algocracy: The effects of state administration based on algorithms on the public servic process
NURSENA ÖZTÜRK KAPLAN
Doktora
Türkçe
2025
Siyasal Bilimlerİstanbul ÜniversitesiSiyaset Bilimi ve Kamu Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL İBRAHİM KIZILKAYA
- Mevcut yüksek katlı betonarme binaların hasar görebilirliğinin kırılganlık eğrileri yardımıyla belirlenmesi
Evaluate damage potential with fragility curves for existing high rise R.C. Building
HÜSEYİN KEMAL DAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL
- Kamusal açık alan olarak meydanlarda kentsel yaşam değerlendirmesi: Sivas tarihi kent meydanı örneği
A urban life evaluation in the squares as the public open space: Sivas historical town square example
DİDEM ÜNER PÜŞMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİLE TİFTİK
- Investigation of human capital index measurement in the middle east countries
Ortadoğu ülkelerinde beşeri sermaye endeksi ölçümü incelenmesi
MOHAMMED HUSSEIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÇankaya ÜniversitesiMatematik ve Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ÖZGÜR TOLGA PUSATLI