پاییز و زمستان
برگشت به فهرست مقالات |
برگشت به فهرست نسخه ها
چکیده: (10 مشاهده)
مقدمه و هدف: در حال حاضر تغییر اقلیم یک تهدید جدی برای بسیاری از گونه‌ها و در نتیجه از مهمترین عوامل کاهش تنوع زیستی در جهان تلقی می‌شود. از این‌رو، درک نحوه تأثیرپذیری توزیع مکانی و ترکیب گونه‌ها از تغییرات اقلیمی، در حفاظت از بوم‌سازگان‌های طبیعی و دستیابی به توسعه پایدار حائز اهمیت است. مدلهای پراکنش گونه‌ای از پرکاربردترین روش‌ها به منظور پیش‌بینی تأثیر تغییر اقلیم بر تغییرات پراکنش گونه‌های گیاهی هستند. با توجه به ارزش بوم‌شناختی، اقتصادی و تجاری بلندمازو (Quercus castaneifolia C. A. Mey) در جنگل‌های هیرکانی، هدف از انجام این مطالعه، استفاده از الگوریتم‌های مختلف مدلسازی به منظور شبیه‌سازی محدوده‌های اقلیمی مناسب برای تعیین مطلوبیت رویشگاه بلندمازو در شرایط فعلی اقلیم و تغییرات آن در سالهای 2070 و 2100 میلادی می‌باشد.
مواد و روش‌ها: پس از تعیین نقاط حضور گونه با استفاده از دادههای آماربرداری طرحهای جنگلداری شمال کشور و طرحهای تفصیلی استان‌های گلستان، مازندران و گیلان، متغیرهای زیستاقلیمی سالهای 2013-1979 از پایگاه جهانی CHELSA استخراج شدند. متغیرهای زیستاقلیمی مربوط به سالهای 2019-2014 نیز با استفاده از تصاویر رستری بارندگی ماهانه و حداکثر و حداقل درجه حرارت ماهانه موجود در همین پایگاه داده، در نرمافزار Idrisi TerrSet تولید شدند. سپس، میانگین وزنی این دو سری متغیرهای زیستاقلیمی (2019-1979) در فرآیند مدلسازی لحاظ شد. علاوه بر این، متغیرهای فیزیوگرافی ارتفاع، شیب و شاخص جهت تابش خورشیدی (TRASP) مستخرج از مدل رقومی ارتفاع (DEM) نیز به‌عنوان ورودی فرآیند مدلسازی به‌کار رفتند. پس از انتخاب متغیرهای محیطی با عامل تورم واریانس (VIF)، ارتباط بین دادههای رخداد گونه و نقشه متغیرهای محیطی با استفاده از نرمافزار R 4.3.1 به صورت ریاضی تعریف شد. الگوریتم‌های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، تجزیه و تحلیل طبقه‌بندی درختی (CTA)، مدل خطی تعمیم‌یافته (GLM)، رگرسیون تطبیقی چند متغیره جدا کننده (MARS)، حداکثر بی‌نظمی (MaxEnt) و جنگل تصادفی (RF) با استفاده از بسته Biomod2 مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور کاهش عدم قطعیت، یک چارچوب تلفیقی شامل شش مدل پراکنش گونه‌ای مذکور به‌کار رفت. از شاخص سطح زیر منحنی (AUC)، آماره مهارت حقیقی (TSS)، حساسیت (Sensitivity) و اختصاصی بودن (Specificity) برای ارزیابی عملکرد مدل‌ها استفاده شد. پس از تعیین میزان اهمیت متغیرهای مشارکت‌کننده در مدلسازی با تابع VarImp، منحنیهای پاسخ گونه نسبت به مهمترین متغیرها بر اساس مدل انفرادی با بیشترین کارایی ترسیم شدند. برای پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم بر پراکنش گونه از مدل گردش عمومی MRI-ESM2-0 مربوط به پروژه مقایسه مدلهای جفت شده فاز ششم (CMIP6) تحت سناریوهای خوش‌بینانه (SSP1-2.6) و بدبینانه (SSP5-8.5) تغییر اقلیم برای بازه زمانی آینده نزدیک (2070-2041) و آینده دور (2100-2071) استفاده شد.
یافته‌ها: بر اساس معیارهای ارزیابی، مدلهای انفرادی دارای عملکرد خوبی بوده و برای ایجاد مدل اجماعی در نظر گرفته شدند. از میان مدل‌ها، ابتدا مدل اجماعی با آماره‌های TSS و AUC به ترتیب معادل 904/0 و 988/0 و سپس مدل جنگل تصادفی بیشترین کارایی را به خود اختصاص دادند. بر اساس مقادیر درصد مشارکت، بارندگی خشکترین ماه سال (Bio14)، میزان شیب و نوسانات فصلی بارندگی به ترتیب بیشترین سهم را در پراکنش بلندمازو و تعیین مطلوبیت رویشگاه آن داشتند. طبق مدل اجماعی، مناطق مطلوب رویشگاهی گونه در شرایط اقلیمی کنونی 13/38 درصد از منطقه مطالعاتی را دربرمی‌گیرند. نقشه‌های تولید شده بیانگر مطلوبیت بالای رویشگاه بلندمازو در بخش‌های غربی و مرکزی منطقه هیرکانی هستند. با توجه به منحنیهای عکس‌العمل گونه نسبت به مهمترین متغیرهای محیطی، در رویشگاه‌های مطلوب، بارندگی خشکترین ماه سال حداقل 10 میلی‌متر، تغییرات فصلی بارندگی کمتر از 50، و شیب متوسط 22-2 درصد می‌باشد. نتایج نشان داد که در هر دو بازه زمانی و تحت هر دو سناریوی تغییر اقلیم، تغییراتی در پراکنش مکانی بلندمازو رخ خواهد داد که شدیدترین آن کاهش 9/4 درصدی محدوده اقلیمی مناسب گونه تا سال 2100 تحت سناریوی بدبینانه می‌باشد. با مقایسه نقشه اجماعی مطلوبیت رویشگاهی کنونی و مطلوبیت رویشگاهی تحت تأثیر تغییر اقلیم، پیش‌بینی شد که بیشترین تغییر در مطلوبیت رویشگاهی در بخش‌های شرقی و جنوبی منطقه هیرکانی رخ خواهد داد. احتمالاً با افزایش درجه حرارت، رویشگاه گونه از عرض‌های جغرافیایی یا ارتفاعات پایین‌تر به سمت عرض‌های جغرافیایی بالاتر جابجا می‌شود.
نتیجه‌گیری: علیرغم تفاوت در ماهیّت الگوریتم‌های مختلف مدلسازی، پیشبینیهای منتج از آنها برای بلندمازو تقریباً مشابه بود. در این میان، جنگل تصادفی بالاترین صحت و مدل خطی تعمیم‌یافته کمترین صحت را در میان مدلهای انفرادی دارا بودند. تنها مدل جنگل تصادفی توانست عملکردی معادل میانگین خروجیهای چند روش مدلسازی داشته باشد. رویشگاه مطلوب بلندمازو تحت سناریوی بدبینانه در هر دو بازه زمانی آینده و تحت سناریوی خوش‌بینانه تا سال 2070 کاهش خواهد یافت. بررسی اثرات احتمالی تغییر اقلیم بر پراکنش مکانی این گونه ارزشمند گیاهی به‌عنوان گونه مهم جنگل‌های هیرکانی جهت برنامه‌ریزی، حفاظت و مدیریت آن یک ابزار ضروری به نظر می‌رسد. نقشه‌های مطلوبیت رویشگاه می‌توانند به‌عنوان مبنایی برای طرحهای احیایی جنگل‌ها در مناطق در معرض نابودی پیشنهاد شوند. از این‌رو، تهیه طرحهای جامع حفاظتی با هدف کاهش آثار تغییر اقلیم بر این گونه باارزش ضروری به نظر می‌رسد.
مواد و روش‌ها: پس از تعیین نقاط حضور گونه با استفاده از دادههای آماربرداری طرحهای جنگلداری شمال کشور و طرحهای تفصیلی استان‌های گلستان، مازندران و گیلان، متغیرهای زیستاقلیمی سالهای 2013-1979 از پایگاه جهانی CHELSA استخراج شدند. متغیرهای زیستاقلیمی مربوط به سالهای 2019-2014 نیز با استفاده از تصاویر رستری بارندگی ماهانه و حداکثر و حداقل درجه حرارت ماهانه موجود در همین پایگاه داده، در نرمافزار Idrisi TerrSet تولید شدند. سپس، میانگین وزنی این دو سری متغیرهای زیستاقلیمی (2019-1979) در فرآیند مدلسازی لحاظ شد. علاوه بر این، متغیرهای فیزیوگرافی ارتفاع، شیب و شاخص جهت تابش خورشیدی (TRASP) مستخرج از مدل رقومی ارتفاع (DEM) نیز به‌عنوان ورودی فرآیند مدلسازی به‌کار رفتند. پس از انتخاب متغیرهای محیطی با عامل تورم واریانس (VIF)، ارتباط بین دادههای رخداد گونه و نقشه متغیرهای محیطی با استفاده از نرمافزار R 4.3.1 به صورت ریاضی تعریف شد. الگوریتم‌های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، تجزیه و تحلیل طبقه‌بندی درختی (CTA)، مدل خطی تعمیم‌یافته (GLM)، رگرسیون تطبیقی چند متغیره جدا کننده (MARS)، حداکثر بی‌نظمی (MaxEnt) و جنگل تصادفی (RF) با استفاده از بسته Biomod2 مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور کاهش عدم قطعیت، یک چارچوب تلفیقی شامل شش مدل پراکنش گونه‌ای مذکور به‌کار رفت. از شاخص سطح زیر منحنی (AUC)، آماره مهارت حقیقی (TSS)، حساسیت (Sensitivity) و اختصاصی بودن (Specificity) برای ارزیابی عملکرد مدل‌ها استفاده شد. پس از تعیین میزان اهمیت متغیرهای مشارکت‌کننده در مدلسازی با تابع VarImp، منحنیهای پاسخ گونه نسبت به مهمترین متغیرها بر اساس مدل انفرادی با بیشترین کارایی ترسیم شدند. برای پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم بر پراکنش گونه از مدل گردش عمومی MRI-ESM2-0 مربوط به پروژه مقایسه مدلهای جفت شده فاز ششم (CMIP6) تحت سناریوهای خوش‌بینانه (SSP1-2.6) و بدبینانه (SSP5-8.5) تغییر اقلیم برای بازه زمانی آینده نزدیک (2070-2041) و آینده دور (2100-2071) استفاده شد.
یافته‌ها: بر اساس معیارهای ارزیابی، مدلهای انفرادی دارای عملکرد خوبی بوده و برای ایجاد مدل اجماعی در نظر گرفته شدند. از میان مدل‌ها، ابتدا مدل اجماعی با آماره‌های TSS و AUC به ترتیب معادل 904/0 و 988/0 و سپس مدل جنگل تصادفی بیشترین کارایی را به خود اختصاص دادند. بر اساس مقادیر درصد مشارکت، بارندگی خشکترین ماه سال (Bio14)، میزان شیب و نوسانات فصلی بارندگی به ترتیب بیشترین سهم را در پراکنش بلندمازو و تعیین مطلوبیت رویشگاه آن داشتند. طبق مدل اجماعی، مناطق مطلوب رویشگاهی گونه در شرایط اقلیمی کنونی 13/38 درصد از منطقه مطالعاتی را دربرمی‌گیرند. نقشه‌های تولید شده بیانگر مطلوبیت بالای رویشگاه بلندمازو در بخش‌های غربی و مرکزی منطقه هیرکانی هستند. با توجه به منحنیهای عکس‌العمل گونه نسبت به مهمترین متغیرهای محیطی، در رویشگاه‌های مطلوب، بارندگی خشکترین ماه سال حداقل 10 میلی‌متر، تغییرات فصلی بارندگی کمتر از 50، و شیب متوسط 22-2 درصد می‌باشد. نتایج نشان داد که در هر دو بازه زمانی و تحت هر دو سناریوی تغییر اقلیم، تغییراتی در پراکنش مکانی بلندمازو رخ خواهد داد که شدیدترین آن کاهش 9/4 درصدی محدوده اقلیمی مناسب گونه تا سال 2100 تحت سناریوی بدبینانه می‌باشد. با مقایسه نقشه اجماعی مطلوبیت رویشگاهی کنونی و مطلوبیت رویشگاهی تحت تأثیر تغییر اقلیم، پیش‌بینی شد که بیشترین تغییر در مطلوبیت رویشگاهی در بخش‌های شرقی و جنوبی منطقه هیرکانی رخ خواهد داد. احتمالاً با افزایش درجه حرارت، رویشگاه گونه از عرض‌های جغرافیایی یا ارتفاعات پایین‌تر به سمت عرض‌های جغرافیایی بالاتر جابجا می‌شود.
نتیجه‌گیری: علیرغم تفاوت در ماهیّت الگوریتم‌های مختلف مدلسازی، پیشبینیهای منتج از آنها برای بلندمازو تقریباً مشابه بود. در این میان، جنگل تصادفی بالاترین صحت و مدل خطی تعمیم‌یافته کمترین صحت را در میان مدلهای انفرادی دارا بودند. تنها مدل جنگل تصادفی توانست عملکردی معادل میانگین خروجیهای چند روش مدلسازی داشته باشد. رویشگاه مطلوب بلندمازو تحت سناریوی بدبینانه در هر دو بازه زمانی آینده و تحت سناریوی خوش‌بینانه تا سال 2070 کاهش خواهد یافت. بررسی اثرات احتمالی تغییر اقلیم بر پراکنش مکانی این گونه ارزشمند گیاهی به‌عنوان گونه مهم جنگل‌های هیرکانی جهت برنامه‌ریزی، حفاظت و مدیریت آن یک ابزار ضروری به نظر می‌رسد. نقشه‌های مطلوبیت رویشگاه می‌توانند به‌عنوان مبنایی برای طرحهای احیایی جنگل‌ها در مناطق در معرض نابودی پیشنهاد شوند. از این‌رو، تهیه طرحهای جامع حفاظتی با هدف کاهش آثار تغییر اقلیم بر این گونه باارزش ضروری به نظر می‌رسد.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
