نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سعیده ناطقی ¹
• مرتضی خداقلی ²
• مهشید سوری ³

¹ استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران،

² استاد پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران

³ استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

چکیده
مقدمه
   اکوسیستم‌های مرتعی دارای اهمیت به‌سزایی بوده و نسبت به تغییرات عوامل محیطی حساس هستند. تغییرات اندک دما و رژیم بارندگی و یا سایر وقایع اقلیمی می‌تواند به طور اساسی ترکیب، توزیع و پراکنش گونه‌های گیاهی و هم‌چنین تولید آن‌ها را کاهش دهد. برای درک بهتر از تغییرات اقلیم آینده، ضروری است که توزیع کنونی و آینده گونه‌ها مشخص شود. مدل‌سازی توزیع گونه‌ها در حال حاضر تنها وسیله‌ای است که می‌توان به کمک آن ارزیابی مقدار تغییرات توزیع گونه‌های متعدد را در پاسخ به تغییرات آب و هوایی انجام داد. بنابراین این پژوهش با توجه به اهمیت اقلیم در پراکنش گونه‌های گیاهی به بررسی پراکنش گونه‌های گیاهی در آینده با در نظر گرفتن ارتباط بین گونه‌های مهم مرتعی موجود در استان البرز و عامل اقلیم می‌پردازد.
مواد و روش‌ها
در این پژوهش، چهار گونه گیاهی شامل Stipa arabica، Ferula ovina، Bromus tomentellus، Artemisia aucheri در محدوده استان البرز مورد بررسی قرار گرفتند. جهت تعیین میزان بارش و دما از داده‌های ایستگاه‎های سینوپتیک که توسط روش من- کندال تحلیل روند شدند، استفاده شد. با استفاده از نقشه‌های طرح شناخت مناطق اکولوژیک موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور و ArcGIS نقشه پوشش گیاهی استان و پراکنش فعلی گونه‌ها، ترسیم و ثبت نقاط حضور و غیاب گونه‌ها انجام شد. به منظور تهیه لایه اطلاعات محیطی 19 بایو اقلیمی برای حال حاضر، محاسبه و برای سال 2050 از سایت WorldClim.org با دقت 30 ثانیه دانلود شدند. این داده‌ها برای دو سناریو RCP4.5 و RCP8.5 برای دوره آتی به‌دست آمد. سپس، مقادیر متغیرهای محیطی به عنوان متغیرهای مستقل و اطلاعات حضور و غیاب گونه به عنوان متغیر وابسته در نرم‌افزار SPSS وارد شدند و مدل آماری رگرسیون لجستیک از حضور گونه‌های منتخب حاصل شد. این مدل آماری در محیط نرم‌افزار ArcGIS تعریف و نقشه بالقوه گونه‌ها تهیه شد. برای اعتبارسنجی مدل نقشه‌های رویشگاه بالقوه حاصل با استفاده از 22 متغیر مستقل و با کمک ماتریس خطا، از ضریب آماری کاپا استفاده شد.
نتایج
نتایج بیانگر روندهای صعودی دمایی در تمامی ایستگاه‌ها بوده که 76/65 درصد روندها معنی‌دار بود. در ارتفاعات شمالی و شرقی استان البرز نیز افزایش میانگین دما خصوصاً در اوایل فصول بهار، اواخر پاییز و زمستان سبب ذوب زودهنگام برف در منطقه شده و با توجه به کاهش بارش در مناطق کوهستانی موجب ایجاد مشکلات زیادی در ذخیره آب خواهد شد. بر اساس پیش‌بینی‌های مدل رگرسیون لجستیک گونه Stipa arabica، 68626 هکتار معادل13 درصد استان، Bromus tomentellus،298842 هکتار معادل58 درصد استان، Ferula ovina، 195465هکتار معادل 38 درصد استان و Artemisia aucheri، 232539هکتار معادل 45 درصد از استان دارای احتمال رخداد طبقه 100-75 درصد جهت حضور این گونه‌ها می‌باشد. ارزیابی مدل رگرسیون با استفاده از ضریب کاپا به ترتیب برای گونه‌های Stipa arabica، Bromus tomentellus، Ferula ovina  و Artemisia aucheri برابر با 86، 85، 82 و 79 بود که طبق طبقه‌بندی کخ و اسمیت، مدل‌هایی با دقت خوب هستند. نقشه 19 بایو اقلیمی تحت دو سناریو 5/4 و 5/8 برای سال 2050 میلادی تهیه گردید. شرایط حاضر مشابه با سناریو 5/4 می‌باشد ولی در هر دو مدل شاهد کاهش احتمال رخداد طبقه 100-75 درصد در سال 2050 خواهیم بود. هم‌چنین میانگین تمام پارامترهای دمایی در ایستگاه‌ کرج تا سال 2050 در حدود 9/1 درجه سانتی‌گراد افزایش و مقدار بارش، 33/1 میلی‌متر کاهش خواهد داشت.بحث و نتیجه‌گیری
   محققین گزارش نمودند اگر چه تغییرات معنی‌داری در بارش در طول 50 سال گذشته رخ نداده است اما کاهش بارش در ماه آوریل و افزایش بارش در ماه دسامبر و ژوئیه می‌تواند تغییر اقلیم احتمالی را در این مناطق در آینده مشخص نماید و اقلیم در ایران به‌ویژه در بهار در حال گرم شدن است که نتایج مطالعه حاضر را تأیید می‌کند. حداقل و حداکثر ارتفاعی که گونه Stipa Arabica در آن‌ها حضور دارد به ترتیب 1400 و 2400 متر است که نتایج مدل‌سازی در سال 2050 این حداقل و حداکثر ارتفاع را به ترتیب در سناریو 5/4، 2400-2100 متر و در سناریو 5/8، 2900 متر نشان می‌دهد. حداقل و حداکثر ارتفاعی که گونه Ferula ovina در آن‌ها حضور دارد به ترتیب 1850 و 2600 متر است. درصورتی‌که نتایج مدل‌سازی در سال 2050 این حداقل و حداکثر ارتفاع را به ترتیب در سناریو 5/4 بدون تغییر و در سناریو 5/8، 3000-2800 متر نشان می‌دهد. گونه Bromus tomentellus در حال حاضر در ارتفاع 2700-1600 متر قرار گرفته است، در حالی که در سناریو 5/4 (شرایط متعادل) و سناریو 5/8 (سناریو بدبینانه) در ارتفاع بالاتر از 2500 متر می‌باشد که نشان می‌دهد این گونه از نظر ارتفاعی تفاوت چندانی نداشته است. حداقل و حداکثر ارتفاعی که گونه Artemisia aucheri در آن‌ها حضور دارد به ترتیب 1600 و 2800 متر است. شیب و دما دو پارامتر اصلی مؤثر بر پراکنش این گونه بوده و به طوری که شیب بر روی عمق خاک تأثیر گذاشته و در نتیجه بر استقرار ریشه مؤثر است. این گونه به دلیل جبران گرما در شرایط بدبینانه به سمت ارتفاعات بالاتر یعنی در حدود 3000 متری جابه‌جا شده است که نتایج سایر محققین را تأیید می‌نماید. با افزایش دما در اثر تغییر اقلیم، وسعت رویشگاه گونه‌های تحت بررسی کاهش خواهد یافت و به سمت مناطقی که مرتفع‌تر و در نتیجه دارای دمای کمتری باشند، جابه‌جا خواهند شد.

کلیدواژه‌ها

• تغییر اقلیم
• روند
• رگرسیون لجستیک
• سناریو اقلیمی
• مدل پراکنش گونه‌ای

عنوان مقاله [English]

Assessment of the effects of climate change on the habitat of important pasture species in Alborz province based on the climate prediction model

نویسندگان [English]

• Saeedeh Nateghi ¹
• Morteza Khodagholi ²
• Mahshid Souri ³

¹ Assistant Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, Iran

² Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, Iran

³ Assistant Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, Iran

چکیده [English]

Abstract
 Introduction
   Rangeland ecosystems are very important and sensitive to changes in environmental factors. Small changes in temperature and rainfall regime or other climatic events can fundamentally reduce the composition, distribution and dispersion of plant species as well as their production. To better understand future climate change, it is essential to determine the current and future distribution of species. Species distribution modeling is currently the only tool that can be used to assess the number of changes in the distribution of multiple species in response to climate change. Therefore, considering the importance of climate in the distribution of plant species, this research examines the distribution of plant species in the future, taking into account the relationship between the important pasture species in Alborz province and the climate factor.
 
Materials and methods
   In this research, four plant species including Stipa arabica, Ferula ovina, Bromus tomentellus and Artemisia aucheri were investigated in Alborz province. In order to determine the amount of precipitation and temperature, the data of the synoptic stations, which were analyzed by the Man-Kendall method, were used. Using the maps of the Ecological Zones Recognition Plan of the Forestry and Rangeland Research Institute and ArcGIS, the vegetation cover map of the province and the current distribution of species, the presence and absence of species were drawn and recorded. In order to prepare the environmental information layer, 19 bio-climates for the present were calculated and downloaded from the WorldClim.org site for 2050 with an accuracy of 30 seconds. These data were obtained for two scenarios RCP4.5 and RCP8.5 for the future period. Then, the values of environmental variables were entered as independent variables and species presence and absence information as dependent variables in SPSS software, and the logistic regression statistical model was obtained from the presence of selected species. This statistical model was defined in the ArcGIS software environment and the potential species map was prepared. Kappa statistical coefficient was used to validate the resulting potential habitat maps model using 22 independent variables and with the help of error matrix.
 
 Results
   The results showed the rising temperature trends in all stations, and 65.76% of the trends were significant. In the northern and eastern heights of Alborz province, the increase in average temperature, especially in the early spring, late autumn and winter seasons, will cause early snow melting in the region, and due to the decrease in precipitation in the mountainous regions, it will cause many problems in water storage. According to the predictions of the logistic regression model, Stipa arabica species, 68626 hectares equivalent to 13% of the province, Bromus tomentellus, 298842 hectares equivalent to 58% of the province, Ferula ovina, 195465 hectares equivalent to 38% of the province, and Artemisia aucheri, 232539 hectares equivalent to 45% of the province have the probability of occurrence of class 75-100 The percentage is for the presence of these species. The evaluation of regression model using Kappa coefficient for Stipa arabica, Bromus tomentellus, Ferula ovina and Artemisia aucheri species was equal to 86, 85, 82 and 79 respectively, which are models with good accuracy according to Koch and Smith classification. 19 bio-climatic maps were prepared under two scenarios 4.5 and 8.5 for the year 2050. The current situation is similar to the 4.5 scenario, but in both models, we will see a decrease in the probability of the floor occurring by 75-100 percent in 2050. Also, the average of all temperature parameters in Karaj station will increase by 1.9 degrees Celsius by 2050 and the amount of precipitation will decrease by 1.33 mm.
 
Discussion and conclusion
   The researchers reported that although there have been no significant changes in rainfall over the past 50 years, the decrease in rainfall in April and the increase in rainfall in December and July can indicate possible climate change in these areas in the future, and the climate in Iran, especially in spring is warming, which confirms the results of the present study. The minimum and maximum height in which the Stipa Arabica species is present is 1400 and 2400 meters, respectively, and the modeling results in 2050 show this minimum and maximum height in the 4.5 scenario, 2400-2100 meters and in the 8.5 scenario, respectively. It shows 2900 meters. The minimum and maximum altitude where the Ferula ovina species is present is 1850 and 2600 meters, respectively. If the modeling results in 2050 show this minimum and maximum height unchanged in the 4.5 scenario and 2800-3000 meters in the 8.5 scenario, respectively. The Bromus tomentellus species is currently located at an altitude of 1600-2700 m, while in scenario 4.5 (equilibrium conditions) and scenario 8.5 (pessimistic scenario) it is at an altitude above 2500 m, which indicates that this species of There is not much difference in altitude opinion. The minimum and maximum altitudes where Artemisia aucheri is present are 1600 and 2800 meters, respectively. Slope and temperature are the two main parameters affecting the distribution of this species and so that the slope affects the depth of the soil and thus has an effect on the establishment of the roots. Due to heat compensation in pessimistic conditions, this species has moved to higher altitudes, i.e. around 3000 meters, which confirms the results of other researchers. With the increase in temperature due to climate change, the extent of habitat of the species under investigation will decrease and they will move to areas that are higher and therefore have lower temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

• Climate change
• trend
• logistic regression
• climate scenario
• species distribution model