Ecology of Iranian Forests

fa کاربرد بوم‎شناسی سیمای سرزمین در پایش تغییرات الگوهای مکانی اکوسیستم‎ های مانگرو (مطالعه موردی: جنگل‎ های مانگرو قشم) The Application of Landscape Ecology in Monitoring Changes in the Spatial Patterns of Mangrove Ecosystems (Case Study: Qeshm Mangrove Forests تخصصي Special پژوهشي Research  چکیده مبسوط <div style="text-align: justify;">مقدمه و هدف: جنگل&lrm;های مانگرو به‌عنوان یکی از مهم&lrm;ترین اکوسیستم&lrm;های طبیعی، طیف وسیعی از خدمات اکوسیستمی را برای انسان و سایر موجودات زنده فراهم می&lrm;کنند. در سال&lrm;های اخیر، تغییرات اقلیم و توسعه فعالیت&lrm;های انسانی در سواحل سبب کاهش مساحت این جنگل&lrm;ها شده&lrm;اند. مدیریت دانش&lrm;بنیان اراضی جنگلی به‌عنوان راهکاری در جهت کاهش عوامل تخریب و ایجاد تعادل بین توسعه و محیط&lrm;زیست نیازمند ارزیابی دقیق تغییرات ساختار سیمای سرزمین در قالب الگوهای مکانی و زمانی است. استفاده از سنجه&lrm;های سیمای سرزمین بهترین راه برای مقایسه&lrm;ی وضعیت سیمای سرزمین در طول زمان و ابزار مناسبی برای یافتن ارتباط دقیق بین ساختار و عملکرد کاربری&lrm;های مختلف در ساختار فضایی اکوسیستم&lrm;های جنگلی است. هدف این پژوهش پایش تغییرات الگوهای مکانی اکوسیستم جنگل&lrm;های مانگرو با بهره&lrm;گیری از رویکرد بوم&lrm;شناسی سیمای سرزمین و تکنیک&lrm;های سنجش ‌از دور است.  مواد و روش‌ها: برای تهیه نقشه&lrm; های پوشش اراضی و بررسی وضعیت اراضی جنگلی مانگرو، تصاویر ماهواره&lrm;ای لندست سنجنده TM و OLI برای سال&lrm; های 1364، 1381، 1395 و 1401 با توجه به تغییرات، برنامه&lrm; های انجام&lrm; شده برای حفاظت و توسعه فعالیت&lrm; های انسانی در منطقه انتخاب شدند. پس از تهیه نمونه &lrm;های تعلیمی، نقشه&lrm; های پوشش اراضی با روش جنگل تصادفی در چهار طبقه شامل اراضی مانگرو، اراضی باتلاقی، اراضی جزر و مدی و پهنه&lrm; های آبی در نرم&lrm; افزار R تولید شدند. پس از پایان طبقه&lrm; بندی، صحت نقشه&lrm; های تولیدشده با داده&lrm; های جمع&lrm; آوری شده از بازدید&lrm;های میدانی و تصاویر گوگل &lrm;ارث ارزیابی گردید. این نقشه &lrm;ها به&lrm; عنوان نقشه پایه برای شناسایی و تحلیل الگوهای مکانی در سطح کلاس و سیمای سرزمین به&lrm; کارگرفته شدند. با استفاده از نرم &lrm;افزارFRAGSTATS  چهار سنجه مساحت کلاس (CA)، درصد فراوانی هر کلاس (PLAND)، تراکم لکه (PD) و فاصله نزدیک&lrm;ترین همسایگی (ENN) در سطح کلاس و چهار سنجه تعداد لکه (NP)، پیوستگی (CONTAG)، خردشدگی (SPLIT) و شاخص بزرگترین لکه (LPI) برای تجزیه و تحلیل تغییرات الگوهای مکانی در بازه زمانی مورد مطالعه انتخاب شدند. یافته‌ها: نتایج ارزیابی صحت نشان داد که چهار نقشه حاصل&lrm; شده، صحت قابل قبولی (حدود 86 تا 88) داشتند. بررسی نتایج سنجه مساحت کلاس (CA) نشان داد که مساحت جنگل&lrm; های مانگرو در بازه زمانی 1364 تا 1381 کاهش داشت، سپس بین سال&lrm; های 1381 تا 1395 روند افزایشی یافت، و از سال 1395 تا 1401 دوباره مساحت جنگل &lrm;های مانگرو کاهش پیدا کرد. یکی از دلایل اصلی کاهش اراضی مانگرو در بازه زمانی 1364-1381 استفاده از چوب درختان مانگرو (حرا) توسط مردم روستا برای زغال&lrm;گیری و سوخت بود. از سال 1385، توسعه جنگل&lrm; های مانگرو مورد توجه قرار گرفت و در بعضی بخش&lrm; ها در طی سال&lrm; های گذشته نهال&lrm; های به&lrm; صورت دست کاشت اضافه شد. در مناطقی که اراضی مانگرو کاهش داشت اراضی باتلاقی و جزر و مدی افزایش داشتند. نتایج سنجه PLAND نشان دادند که درصد فراوانی اراضی مانگرو و اراضی باتلاقی افزایش و پهنه&lrm; های آبی در بازه مورد نظر از سال 1364 تا 1401 کاهش داشتند. سنجه تراکم لکه برای اراضی جنگلی، باتلاقی و جزر و مدی افزایش داشت. افزایش تراکم لکه&lrm; های اراضی جنگلی در این منطقه ناشی از مناطق رویشی جدید و قطعه شدگی بخش&lrm; های نزدیک به ساحل به &lrm;دلیل رسوب&lrm; گذاری و بالا آمدن سطح آب است. سنجه نزدیک&lrm; ترین فاصله همسایه برای اراضی جنگلی مانگرو و اراضی جزر و مدی روند کاهشی داشت و برای اراضی باتلاقی روند افزایشی نشان داد. کاهش میزان سنجه نزدیکترین فاصله همسایه بیانگر تخریب اراضی مانگرو و پراکندگی کمتر اراضی مانگرو سالم و توزیع نابرابر لکه&lrm; های مانگرو در منطقه ساحلی است. نتایج تجزیه و تحلیل سنجه تعداد لکه در سطح سیمای سرزمین نشان دادند که کاهش تعداد لکه&lrm; های اراضی مانگرو در بازه زمانی 1364 تا 1381 به&lrm;دلیل استفاده مردم از این درختان برای مصرف سوخت و مصرف دام اتفاق افتاد. سنجه پیوستگی در بازه زمانی 1364 تا 1401 دارای روند کلی کاهشی بود و تنها در بازه زمانی 1381 تا 1395 افزایش داشت. کاهش سنجه پیوستگی در سطح سیمای سرزمین نشانه&lrm; ی پدیده قطعه قطعه&lrm; شدگی و تخریب اراضی مانگرو در سطح سیمای سرزمین است. سنجه شاخص بزرگ&lrm; ترین لکه در بازه زمانی 1364 تا 1401 کاهش یافت و شاخص خردشدگی افزایش داشت. نتیجه‌گیری: مناطق ساحلی دارای اکوسیستم &lrm;های حیاتی هستند که مزایای زیست&lrm; محیطی، اقتصادی و اجتماعی متعددی را به&lrm; همراه دارند. با این&lrm; حال، توسعه سریع بنادر و فعالیت&lrm; های انسانی در سواحل کشور برای دستیابی به منافع اقتصادی بدون در نظر گرفتن برنامه&lrm; ریزی حفاظتی و پایش برای وضعیت اکوسیستم&lrm; های ساحلی می&lrm; تواند تهدیدی جدی برای سلامتی این اکوسیستم&lrm; های ساحلی در بلند&lrm;مدت باشد. یکی از مهم&lrm; ترین پیامدهای تخریب اکوسیستم&lrm; های ساحلی کاهش تنوع زیستی است. بر اساس نتایج حاصل&lrm; شده، با وجود این&lrm;که از سال 1385، برنامه&lrm; های حفاظت و توسعه جنگل&lrm; های مانگرو ( کاشت نهال) مورد توجه قرار گرفته &lrm;اند، توسعه فعالیت&lrm; های انسان در نواحی ساحلی سبب تخریب و قطعه قطعه شدگی اراضی جنگلی مانگرو شده &lrm;است. به دلیل اهمیت ویژه&lrm;ای که این جنگل&lrm; ها دارند، پیشنهاد می&lrm; گردد که برنامه ریزی حفاظتی و مدیریت با نظارت و دقت بیشتری انجام شود تا از تخریب بیشتر این مناطق در امتداد ساحل ممانعت گردد. یافته&lrm; های حاصل از این پژوهش می &lrm;توانند برای برنامه&lrm; ریزی&lrm; های مدیریتی و حفاظتی از اکوسیستم &lrm;های مانگرو در جنوب ایران مورد استفاده قرار&lrm; گیرند.</div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Mangrove forests, one of the most important natural habitats, provide many ecosystem services for humans and other living organisms. In recent years, climate change and the development of human activities on the coasts have decreased the area of these forests. The knowledge-based management of forest lands, as a solution to reduce the factors of destruction and create a balance between development and the environment, requires a detailed assessment of changes in the landscape structure in the form of spatial and temporal patterns. This research aims to monitor changes in the spatial patterns of the mangrove forest ecosystem using the landscape ecology approach and remote sensing techniques. Methods: Landsat TM and OLI satellite images for the years 1985, 2002, 2016, and 2022 were used to prepare land cover maps and assess the state of the mangrove forest ecosystem, considering the changes and programs implemented for the protection and development of human activities. The random forest method was used in the R software to generate land cover maps with four layers: mangrove lands, mudflat areas, tidal lands, and water areas, after preparing educational samples. After classification, the accuracy assessment of the generated map was examined using data collected from field surveys and Google Earth imagery. These maps are applied as base maps to identify and analyze spatial patterns at the class and landscape levels. Using FRAGSTATS software, four measures of class area (CA), percentage of each class (PLAND), spot density (PD) and nearest neighbor distance (ENN) at the class level and four measures of spot number (NP), contiguity (CONTAG), fragmentation (SPLIT), and the largest spot index (LPI) were used to analyze and monitor changes in spatial patterns in the studied period. Results: The accuracy assessment results indicated that the four maps obtained had an acceptable accuracy ranging from 86 to 88 %. The class area metric (CA) results indicated that the area of mangrove forests decreased from 1985 to 2002, increased from 2002 to 2016, and then decreased again from 2016 to 2022. One of the primary reasons for the decline in mangrove forests between 1985 and 2016 was mangrove wood harvest by villagers for charcoal and fuel. Efforts to restore mangrove forests have been initiated since 2006, and in some regions, seedlings have been manually planted over the past few years. As mangrove areas have diminished, mudflats and tidal lands have increased in their place. The PLAND index results indicated that the abundance of mangroves and mudflats increased while the number of water bodies decreased between 1985 and 2012. The PD index has increased for forest, swamp, and tidal lands. The increase in the density of forest patches in this area is caused by new vegetation areas and fragmentation of parts near the coast due to sedimentation and rising water levels. The ENN index has been decreasing for mangrove forest lands and tidal lands, and increasing for swamp lands. The decrease in Euclidean nearest neighbor distance (ENN) indicates the destruction of mangrove lands, less dispersion of healthy mangrove lands, and uneven distribution of mangrove patches in the coastal area. The analysis of landscape-level patch numbers indicated a decline in mangrove patches from 1985 to 2002, largely due to their use as fuel and for livestock grazing. The CONTAG metric showed an overall decreasing trend from 1985 to 2022, with a brief increase occurring between 1982 and 2016. The largest spot index (LPI) decreased and the fragmentation index (SPLIT) increased from 1985 to 2022. Conclusion: Coastal areas are home to vital ecosystems that provide numerous environmental, economic, and social benefits. However, the rapid development of ports and human activities on the Iranian coasts to achieve economic benefits, without considering conservation planning and monitoring the state of coastal ecosystems, can pose a serious threat to the health of these coastal ecosystems in the long term. One of the most important consequences of the destruction of coastal ecosystems is the reduction of biodiversity. Based on the obtained results, it is evident that, even though mangrove forest protection and development programs, such as seedling planting, have been implemented since 2005, human activities in coastal areas have led to the destruction and fragmentation of mangrove forest lands. Given the critical importance of these forests, protection planning and management should be conducted with increased supervision and precision to prevent further destruction of these coastal areas. The findings of this research can aid in organizing and planning the protection of mangrove ecosystems in southern Iran.</div> اکوسیستم, جنگل‎ های مانگرو, سنجش از دور, سنجه‎ های سیمای سرزمین, قشم Ecosystem, Mangrove forest, Remote sensing, Landscape metrics, Qeshm 91 101 http://ifej.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-826-1&slc_lang=fa&sid=1 Neda Bihamta Toosi ندا بی همتا طوسی nbihamta2010@gmail.com 100319475328460010574 100319475328460010574 Yes Faculty of Natural Resources, Sari University of Agriculture and Natural Resources, Sari, Iran دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Alireza Soffianian علیرضا سفیانیان Soffianian@iut.ac.ir 100319475328460010575 100319475328460010575 No Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران Sima Fakheran سیما فاخران Fakheran@iut.ac.ir 100319475328460010576 100319475328460010576 No Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران