نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم مرتع، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

چرای دام بر بسیاری از خصوصیات جوامع و گونه‌های گیاهی تأثیرگذار است. این عامل انسانی، که در کشور ما به دلیل عدم رعایت ظرفیت مرتع شکل مخربی به خود گرفته است می‌تواند بر حیات افراد یک گونه گیاهی مؤثر باشد و بنابراین نحوه پراکنش آن را تحت تأثیر قرار دهد. در این مطالعه با استفاده از داده‌های مکانی حضور گونه‌های Agropyron trichophorum و Bromus tomentellus، اثر قرق کوتاه مدت مرتع بر پراکنش جغرافیایی این دو گونه مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار با استفاده از روش مدل‌سازی SRE نقشه پراکنش جغرافیایی آن‌ها قبل و بعد از اعمال قرق تهیه شد. نقاط حضور هریک از گونه‌ها، از بین 98قرق مطالعاتی تعیین شد که تعداد نقاط حضور B. tomentellus، قبل و بعد از قرق به ترتیب31و37 نقطه و تعداد نقاط حضورA. trichophorum، قبل و بعد از قرق به ترتیب 16 و 25نقطه بود.از 19متغیر بیوکلیماتیک به عوان متغیرهای محیطی استفاده شد. نتایج مطالعه نشان داد که رویشگاه مناسب اقلیمی گونه B. tomentellus در زمان قبل از قرق با مساحت125868 هکتار، بسیار وسیع‌تر از A. trichophorum با مساحت32515هکتار است. همچنین پس از اعمال مدیریت چرا به صورت قرق و به مدت7سال، مساحت رویشگاه مناسب اقلیمی A. trichophorum به51562.5هکتار(58% افزایش)ومساحت رویشگاه مناسب اقلیمی B. tomentellus به137287.5 هکتار (9% افزایش) رسید. این مطلب گویای آن است که چرای دام تأثیر نسبی بیشتری بر گونه A. trichophorumداشته است و این گونه با حذف چرا توانسته است درصد بیشتری از آشیان اقلیمی خود را که در اثر فشار چرا از دست داده بود، باز پس بگیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of grazing management on spatial distribution of two cool-season grasses in Fereidan rangelands

نویسندگان [English]

  • Hamed Sangoony 1
  • Mohammadreza Vahabi 2
  • Mostafa Tarkesh esfahani 2
  • Ali Babaei 3

چکیده [English]

Grazing is an effective factor on many aspects of plant species and communities. This anthropogenic factor, which became a destructive operant in Iran due to mismatch to range capacity, can affect the individuals of a plant species and thus, alter its spatial distribution. In the current study, the effect of short term exclosure on geographical distribution of two cool season grasses (Bromus tomentellus and Agropyron trichophorum) investigated using historical presence data. To do so, SRE modeling method (which is a presence-only model) was used to generate distribution maps before and after applying the exclosure. Presence coordinates of each species determined from 98 permanent exclosures. The number of B. tomentellus presence spots were 31 and 37 points before and after applying exclosures; respectively. The number of A. trichophorum presence spots were 16 and 25 points before and after applying exclosures; respectively. 19 bioclimatic variables used as environmental variables. The results indicated that the area of suitable climatic habitat of B. tomentellus before applying the exclosure (125868 ha) was considerably more than A. trichophorum (32515 ha). Nonetheless, applying the exclosure caused a 58% increase in suitable habitat of A. trichophorum versus 9% increase for B. tomentellus; which suggest that the grazing had a higher relative influence on A. trichophorum and removing the grazing pressure capacitated this species to retrieve its habitats. It should be emphasized that B. tomentellus should be considered as a more tolerant species to climatic conditions due to its prevalent distribution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ecological niche
  • Climatic conditions
  • Grazing
  • Habitat Modeling
  • Bromus tomentellus

تأثیر مدیریت چرا بر پراکنش جغرافیایی دو گونه گراس فصل سرد در مراتع منطقه فریدن

حامد سنگونی*، محمدرضا وهابی، مصطفی ترکش اصفهانی و علی بابایی

اصفهان،دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی، گروه مرتع و آبخیزداری

تاریخ دریافت: 15/10/94              تاریخ پذیرش: 1/3/96

چکیده

چرای دام بر بسیاری از خصوصیات جوامع و گونه‌های گیاهی تأثیرگذار است. این عامل انسانی، که در کشور ما به دلیل عدم رعایت ظرفیت مرتع شکل مخربی به خود گرفته است، می­تواند بر حیات افراد یک گونه گیاهی مؤثر باشد و نحوه پراکنش آن را تحت تأثیر قرار دهد. در این مطالعه با استفاده از داده­های مکانی حضور گونه­های Agropyron trichophorumو
Bromus tomentellus، اثر قرق کوتاه مدت مرتع بر پراکنش جغرافیایی این دو گونه بررسی شد. برای این کار با استفاده از روش مدل­سازی SRE که فقط از داده­های حضور مکانی استفاده می­کند، نقشه پراکنش جغرافیایی آنها قبل و بعد از اعمال قرق تهیه شد. نقاط حضور هریک از گونه­ها، از بین 98 قرق مطالعاتی تعیین شد که تعداد نقاط حضور B. tomentellusقبل و بعد از قرق ‌به‌ترتیب 31 و 37 نقطه و تعداد نقاط حضور A. trichophorumقبل و بعد از قرق به‌ترتیب 16 و 25 نقطه بود. از 19 متغیر بیوکلیماتیک به‌عنوان متغیرهای محیطی استفاده شد. نتایج مطالعه نشان داد که رویشگاه مناسب اقلیمی گونه
B. tomentellus در زمان قبل از قرق با مساحت 125868 هکتار، بسیار وسیع­تر از A. trichophorum با مساحت 32515 هکتار بود. همچنین پس از اعمال مدیریت چرا به صورت قرق و به‌مدت 7 سال، مساحت رویشگاه مناسب اقلیمی
A. trichophorum به 51562.5 هکتار (58% افزایش) و مساحت رویشگاه مناسب اقلیمی B. tomentellusبه 137287.5 هکتار (9% افزایش) رسید. این مطلب گویای آن است که چرای دام تأثیر نسبی بیشتری بر گونه A. trichophorum داشته است و این گونه با حذف چرا توانسته است درصد بیشتری از آشیان اقلیمی خود را که در اثر فشار چرا از دست داده بود، باز پس بگیرد. البته از سوی دیگر باید تأکید شود که مساحت بیشتر رویشگاه­های مناسب برای گونه B. tomentellus نشان می­دهد که این گونه از دامنه تحمل اقلیمی بالاتری برخوردار است. 

واژه‌های کلیدی: آشیان اکولوژیک، شرایط اقلیمی، چرای دام، مدل­سازی رویشگاه، B. tomentellus، A. trichophorum.

* نویسنده مسئول، تلفن:  09159204875 ،  پست الکترونیکی: H.sangoony@gmail.com

مقدمه

 

چرای دام به‌عنوان یکی از مهمترین عوامل تغییر در سیمای پوشش گیاهی مراتع ایران شناخته شده است (8). این نوع خاص از دخالت انسان در سیستم­های طبیعی از دیرباز جزء جدانشدنی مراتع ایران بوده است. با این حال در چند دهه گذشته و به‌ویژه پس از ملی شدن مراتع، نوعی مسابقه برای بهره­برداری هرچه بیشتر از مراتع (که ثروت عمومی محسوب می­شوند) ایجاد شد و این موضوع باعث تراکم بیش از حد دام و چرای بی­رویه به‌ویژه در مراتع ییلاقی شده است (10). این چرای بیش از اندازه، اثرات مخرب زیادی روی بخش­های مختلف اکوسیستم­های مرتعی داشته است. یکی از بخش­هایی که بیشترین آسیب را از این نوع مدیریت غلط دیده است، پوشش گیاهی و به‌ویژه گیاهان خوشخوراک و با ارزش مراتع می­باشد (37). این آسیب در مقیاس­های مختلف از فرد تا تیپ و جامعه گیاهی قابل رهگیری است. در سطح فردی، هر پایه گیاهی که مورد چرای دام قرار بگیرد با تنش­های فیزیولوژیک مواجه می­شود که شامل کاهش میزان ذخایر کربوهیدرات­ها، توان رشد رویشی و زایشی، عدم توانایی کافی در مقابله با استرس­های طبیعی و کاهش توان رشد دوباره در فصل رویشی بعد می‌باشد (17). بنابراین در صورت چرای بیش از اندازه و یا مکرر، پایه­های گیاهان مرتعی دچار آسیب­های جبران­ناپذیری می­شوند که در نهایت باعث از بین رفتن آنها می­شود. از بین رفتن تک­پایه­های گیاهی از یک گونه در هر منطقه، در درازمدت می­تواند از طریق تغییر اندازه تیپ­ها و جوامع گیاهی به تغییر سیمای طبیعی آن منطقه منجر شود (39). بنابراین مطالعاتی که بتواند تأثیر چرای دام بر پراکنش جغرافیایی یا سایر خصوصیات کمّی گیاهان (از قبیل تاج پوشش و تولید) را تعیین کند از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود. چنین مطالعاتی در جهان نسبتاً متداول هستند (14)، اما در کشور ما تنها تعدادی مطالعه در مورد اثر چرای دام بر ویژگی­های کمّی پوشش گیاهی انجام شده است (1)، اما مطالعه­ای در زمینه تغییر پراکنش جغرافیایی گیاهان در اثر چرای دام انجام نشده است.

در مفاهیم اکولوژیکی، آشیان اکولوژیک هر گونه در فضای شرایط محیطی، به محدوده­ای اطلاق می­شود که آن گونه بتواند در آن زیست و تولیدمثل کند. با افزایش فشار چرای دام، این محدوده کوچک و کوچک­تر می­شود و در نتیجه محدوده پراکنش جغرافیایی و حضور گونه­های تحت فشار هم کم می­شوند. اولین کسی که مفهوم آشیان اکولوژیک را به طور رسمی و شناخته شده آن تعریف کرد، هاتچینسون (1957) بود (30). اگرچه مطالعات وی بر مبنای مطالعات گرینل و التون انجام شد (25 و 22). اما در تعریف هاتچینسون، آشیان اکولوژیک بنیادین یک گونه، یک محدوده در فضای چند بعدی شرایط محیطی غیرزنده است که آن گونه بتواند در غیاب روابط متقابل با سایر موجودات زنده در آن محدوده زندگی کند. بنابراین تعریف، آشیان اکولوژیک بنیادین پیش از اینکه تحت تأثیر شرایط زیستی و گونه­های همراه باشد، توسط خصوصیات درونی گونه و توانایی آن در استفاده از شرایط فیزیکی محیط تعیین می­شود.

این مطالعه با استفاده از مفهوم آشیان اکولوژیک بنیادین و ابزارهای مدل­سازی، به بررسی اثر چرای دام بر توانایی حضور دو گونه گراس مرتعی مرغوب در شرایط اقلیمی مراتع غرب استان اصفهان می­پردازد.

مواد و روشها

محدوده مورد مطالعه: مراتع منطقه غرب استان اصفهان، ازجمله مهمترین مراتع ییلاقی کشور به‌حساب می­آیند که همه‌ساله پذیرای تعداد زیادی دامدار عشایری و روستایی از مناطق مختلف کشور به‌ویژه مرکز، جنوب و جنوب غرب کشور بوده و نقش مهمی در تأمین علوفه موردنیاز دام­ها و تولید گوشت قرمز در منطقه دارند. درنتیجه این مراتع اثرات اقتصادی و اجتماعی به‌سزایی بر جوامع روستایی و عشایری منطقه دارند (شکل 1). این منطقه با مساحت 535000 هکتار شامل سه شهرستان فریدون شهر، فریدن و چادگان می­شود. اقلیم منطقه نیمه مرطوب بوده و بارندگی در ارتفاعات آن بیشتر به شکل برف انجام می­شود. این منطقه به نام منطقه عمومی فریدن هم شهرت دارد و از دیرباز محل ییلاق ایل بختیاری بوده است. به همین دلیل مراتع آن و به‌ویژه گونه­های گندمی مانند
B. tomentellus و A. trichophorum از اهمیت بالایی در این منطقه برخوردارند و علاوه بر تأمین علوفه، نقش مهمی در حفاظت خاک ایفا می­نمایند.

گونه‌های مورد مطالعه: گونه مرتعی علف­گندمی کرک­دار (Agropyron trichophorum) از تیره گندمیان (Poaceae)، زیرتیره Pooideae و قبیله Triticeae است (24 و 11). گیاهی چندساله و پایا است که بُن رونده و پخش دارد. برگ­های این گیاه تخت و دارای رگبرگ­های مشخص هستند. زبانک برگ­ها کوتاه و با انتهای پخ است (36 و 7). این گیاه جزء علف گندمیان مهم مراتع نیمه­استپی ایران است (8). این گونه مقاومت کمی به خشکی و سرمای زمستان دارد، در مناطقی با بارندگی حدود 350 میلیمتر رشد می­کند و حداقل بارندگی 300 میلیمتر را نیز تحمل می­کند (38). مهمترین عوامل تأثیرگذار بر این گونه در منطقه غرب اصفهان عبارتند از: عمق خاک، ازت، رس، شیب و حداقل مطلق درجه حرارت (5) (شکل 2).

 

 

 

شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه

 

شکل 2- گونه­های مورد مطالعه: راست- گونه Agropyron trichophorum      چپ-گونهBromus tomentellus

 

علف پشمکی با نام علمی Bromus tomentellusاز تیره گندمیان (Poaceae)، زیرتیره Pooideae و قبیله Bromeae است (31 و 11). گیاهی چند ساله و پایا است که هر دو سطح برگ آن دارای کرک‌های سفید و انبوه است. این گونه دارای ریشه­های قوی و برگ­های فراوان می­باشد و به خوبی سطح خاک را می­پوشاند. حضور این گونه در جهان محدود به نواحی غربی قاره آسیا گردیده و انتشار آن در ایران در مناطق جغرافیایی گیاهی ایران در فلور ایران و تورانی در مناطق رویش نیمه استپی تا پیرامون استپی و جنگلهای خشک از ارتفاع 1500 تا 3400 متر عنوان شده است (33 و 9). در ارتباط با پراکنش این گونه در عرصه در واقع در وهله اول ارتفاع از سطح دریا و نیز بارش و دما که تحت تأثیر تغییرات ارتفاع قرار داشته نقش دارد (24). در استان اصفهان این گونه از ارتفاع حدود 1900 متر تا 3700 متر منطقه رویشی نیمه­استپی شهرستان‌های فریدن، فریدون‌شهر، سمیرم و خوانسار دیده می­شود. میزان بارندگی در مناطق پراکنش آن معمولاً از حدود 200 تا 450 میلیمتر است (15) (شکل 2).

عوامل اقلیمی مورد استفاده: متغیرهای اقلیمی که برای تعیین آشیان اکولوژیک گونه­های مورد مطالعه به کار گرفته شد شامل 19 متغیر زیست-اقلیمی (BioClimatic Variables) هستند که توسط هیجمانز و همکاران (2005) معرفی شده­اند (28). این متغیرها که حاصل دوره آماری 1950 تا 2000 هستند، در بسیاری از مقالات و مطالعات مربوط به تأثیر اقلیم بر موجودات زنده و به‌ویژه گیاهان به کار رفته­اند (29 و 43) و لایه­های اطلاعاتی آنها در سایت­های معتبر تهیه شده است. در این پژوهش نیز از پایگاه اطلاعاتی بین­المللی اقلیم جهان برای تهیه این لایه­ها استفاده شد و لایه­های اقلیمی 19گانه برمبنای داده­های لایه­های اقلیمی بارش و دمای ماهانه بر اساس مدل گردش عمومی و سناریوهای مورد مطالعه تهیه شدند (جدول 1).

البته باید اشاره شود با توجه به اینکه همبستگی بین متغیرهای ورودی به مدل­های مورداستفاده می­تواند باعث بروز خطای قابل توجهی در خروجی مدل­ها شود (16)، ابتدا وجود همبستگی بین متغیرهای زیست-اقلیمی اصلاح شده توسط آزمون آماری Pearson بررسی شد و لایه­هایی که با یکدیگر بیش از 80% همبستگی داشتند، تعیین شدند و برای رفع این مشکل، تعدادی از آنها (بر اساس میزان همبستگی) حذف شدند و این کار آنقدر تکرار شد که همبستگی بین لایه­های باقیمانده به کمتر از حد تعیین شده برسد (19).

مدل SRE(Surface Range Envelope) و نحوه اجرای آن: مبانی آماری روش SRE که به نام BIOCLIM هم شناخته می­شود، اولین بار توسط NIX در سال 1986بنیان گذاشته شد (34). این روش یک الگوریتم توزیع محور است که مقادیر لایه­های اقلیمی متناظر با نقاط حضور گونه را استخراج می­کند و آنها را به صورت تجمعی مرتب می­نماید. مجموعه مقادیر تمامی لایه­های اقلیمی متناظر با حضور گونه، اصطلاحاً تشکیل­دهنده "پاکت (Envelope)" اقلیمی گونه است (شرایط اقلیمی که شامل تمام نقاط حضور گونه می­شود). مطالعات زیادی به مبانی آماری و مدل­سازی این روش اشاره کرده­اند (26، 42، 41 و 23) و در بسیاری از مطالعات دیگر، این روش به عنوان یک روش مناسب برای مدل­سازی آشیان اکولوژیک و محدوده پراکنش گونه معرفی شده است (21، 29 و 20).

این روش مدل­سازی شرایط محیطی همخوان را با شرایطی که گونه در آنها حضور داشته است پیدا می­کند و آنها را به عنوان مناطق مناسب برای حضور گونه معرفی می­نماید. برای این کار، مدل SREاز منطق بولین (Boolean) بهره می­برد. به این مفهوم که تنها مناطقی از محدوده مورد مطالعه به عنوان رویشگاه مناسب معرفی می­شوند که در آنها تک­تک لایه­های محیطی برای حضور گونه مورد مطالعه، تناسب داشته باشند. این مدل از داده­های فقط حضور (Presence only) و یک­سری از عوامل محیطی استفاده می­کند و نقشه­های پراکنش گونه مورد مطالعه و عوامل محیطی مؤثر در پراکنش آن را ارائه می­دهد (34).

 

جدول1- توصیف اقلیمی متغیرهای مورد استفاده در مدل­سازی (35)

توصیف اقلیمی

نمایه متغیر

توصیف اقلیمی

نمایه متغیر

دمای متوسط سردترین فصل

BIO11

میانگین دمای سالیانه

BIO1

مجموع بارندگی سالانه

BIO12

میانگین دامنه دمای روزانه

BIO2

مجموع بارندگی پربارش­ترین ماه

BIO13

شاخص ایزوترمالیتی

BIO3

مجموع بارندگی کم­بارش­ترین ماه

BIO14

تغییرات فصلی دما

BIO4

تغییرات فصلی بارندگی

BIO15

حداکثر دمای گرم­ترین ماه

BIO5

مجموع بارندگی پربارش­ترین فصل

BIO16

حداقل دمای سردترین ماه

BIO6

مجموع بارندگی کم­بارش­ترین فصل

BIO17

دامنه سالانه دما (BIO5-BIO6)

BIO7

مجموع بارندگی گرم­ترین فصل

BIO18

دمای متوسط پربارش­ترین فصل

BIO8

مجموع بارندگی سردترین فصل

BIO19

دمای متوسط کم­بارش­ترین فصل

BIO9

   

دمای متوسط گرم­ترین فصل

BIO10

 

 

برای این مطالعه، از اطلاعات موجود در طرح "تکثیر بذر و مطالعه رویشگاه گیاهان بومی مرتعی فریدن اصفهان" (1360-1362) (3) که مختصات نقاط حضور گونه­ها را در شرایط قبل از قرق ثبت کرده و اطلاعات پایان­نامه کارشناسی­ارشد وهابی (1368) (12) که مختصات نقاط حضور گونه­ها را پس از اعمال مدیریت چرا به شکل قرق هفت ساله جمع­آوری نمود، استفاده شد. حضور دو گونه مرتعی مورد مطالعه به طور مجزا بررسی شد که تعداد نقاط حضور B. tomentellus، قبل و بعد از قرق به‌ترتیب 31 و 37 نقطه و تعداد نقاط حضور A. trichophorum، قبل و بعد از قرق به‌ترتیب 16 و 25 نقطه بود. از سوی دیگر، از لایه­های اقلیمی دریافت شده میانگین سال 1950 تا 2000 به عنوان متغیرهای اقلیمی مؤثر بر پراکنش این گونه­ها استفاده شد. به این ترتیب لایه­های اقلیمی برای این مقطع زمانی مشابه بودند اما حضور و عدم حضور گونه­ها با توجه به تغییر شرایط مدیریتی (قرق) تحت تأثیر قرار گرفته بود، بنابراین با این نوع مدل­سازی امکان بررسی اثر چرای دام بر محدوده رویشگاهی گونه­های مورد مطالعه وجود داشت.

همچنین برای اجرای مدل SREاز محیط برنامه­نویسی R استفاده شد. برای این منظور از مجموعه­های مختلفی که در این محیط برنامه­نویسی موجود هستند استفاده شد. مجموعه­هایی از قبیل dismo، raster، Rjava، maptools، sp و biomod2 برای این کار مورد استفاده قرار گرفتند. برای افزایش دقت و کارایی مدل مورد استفاده، این روش مدل­سازی 10 بار اجرا شد که در هر بار اجرا 80 درصد از داده­های حضور برای تولید مدل و 20 درصد برای ارزیابی آن به صورت تصادفی انتخاب می­شدند و مدل نهایی از جمع­بندی این ده بار اجرا حاصل شد. با تشکیل ماتریس خطا (Confusion matrix) (جدول 2)، ارزیابی مدل به انجام رسید.

جدول2. ماتریس تطابق نتایج حاصله از مدل های مورد استفاده

عدم حضور گونه

حضور گونه

واقعیت

زمینی

       پیش بینی مدل

b

a

حضور گونه

d

c

عدم حضور گونه

 

مقادیر a، b، c و d برای محاسبه شاخص آماری ROC (Receiver Operating Characteristic) برای تعیین عملکرد مدل در تهیه نقشه مکان­های مناسب اقلیمی برای گونه موردمطالعه، مورد استفاده قرار گرفت(21).

در مورد شاخص ROC، ابتدا باید دو مؤلفه شامل نرخ حضورهایی که به درستی پیش­بینی شده است (Tp)(True Positive Rate) و نرخ حضورهایی که به اشتباه پیش­بینی شده است(Fp)( False Positive Rate) محاسبه شوند:

Tp=  , Fp=

سپس، در یک نمودار دو بعدی، Tp در محور عمودی و Fp در محور افقی نمایش داده می­شود. در نهایت مقادیر متناظر Fp و Tp متعددی روی نمودار رسم شده و تشکیل یک خط را می­دهند. قطر این نمودار، نشان دهنده 50% از مساحت مربع حاصل است که نشان­دهنده عدم صحت و کفایت مدل به کار رفته می­باشد. البته هرچه مساحت زیر این منحنی (که AUC (Area Under Curve) نامیده می­شود) بیشتر و به 100% نزدیک­تر باشد، نشان دهنده قدرت بالاتر مدل در پیش­بینی صحیح مقادیر مورد نظر است (شکل 3).

 

شکل3- نمودار ROC که برای محاسبه AUC به کار می­رود.

در کنار این شاخص­ها، شاخص­های حساسیت (Sensitivity) مدل و ویژه­انگاری (Specifiticity) آن نیز بررسی شد (40).

Specificity =  ,Sensitivity =

شاخص ویژه­انگاری نشان دهنده قدرت مدل در تعیین و تشخیص مناطقی است که گونه در آنها حضور نداشته است. به این مفهوم که اگر این شاخص بالا باشد، مدل با اطمینان بالایی نقاط عدم حضور گونه را تعیین کرده است و در مکان­هایی که به عنوان غیاب معرفی نموده است، احتمال حضور گونه بسیار کم است. از سوی دیگر شاخص حساسیت نشان دهنده قدرت مدل در تعیین و تشخیص مناطقی است که گونه در آنها دیده می­شود. اگر هدف ما تعیین مکان­هایی برای معرفی یا کشت یک گونه باشد، این شاخص مدل اهمیت زیادی پیدا می­کند (40).

نتایج

پس از انجام آنالیز همبستگی پیرسون و حذف لایه­های دارای همبستگی بالا، مشخص شد که لایه­های میانگین روزانه دما (BIO2)، شاخص ایزوترمالیتی (BIO3)، تغییرات فصلی دما (BIO4)، دمای متوسط پربارش­ترین فصل (BIO8)، مجموع بارندگی سالیانه (BIO12)، مجموع بارندگی کم­بارش­ترین ماه (BIO14)، تغییرات فصلی بارندگی (BIO15) و مجموع بارندگی گرم­ترین فصل (BIO18) همبستگی بالایی با یکدیگر ندارند و می­توان از آنها برای ورود به مدل­های نهایی استفاده نمود. این لایه­های محیطی سپس برای ورود به مدل SRE در نرم افزار R به فرمت Ascii درآمده و مدل مذکور اجرا شد. مهمترین عوامل اقلیمی مؤثر در پراکنش جغرافیایی گونه­های مورد مطالعه در منطقه با استفاده از این مدل تعیین شده و میزان تأثیر آنها تعیین شد (جدول 3).

همانطور که در جدول 3 مشاهده می­شود، عوامل محیطی مؤثر بر هریک از گونه­های مورد مطالعه در دو مقطع زمانی تحت بررسی یکسان بوده است و تنها میزان مشارکت آنها در مدل تغییر نموده است. البته این امر بدیهی به نظر می­رسد که عوامل محیطی مؤثر بر یک گونه در فاصله کوتاه پنج ساله ثابت باشند اما در واقع این ثبات، نشان دهنده صحت مدل به کار رفته برای بررسی اثر مدیریت انسانی بر پراکنش جغرافیایی گونه­ها می­باشد.

 

 

جدول3- شرایط اقلیمی مهم و مؤثر بر حضور گونه­های مورد مطالعه

گونه و مدیریت

متغیر محیطی

محدوده متغیرها در نقاط حضور گونه

سهم نسبی در مدل (%)

مجموع سهم در مدل (%)

A. trichophorum تحت چرا

بارندگی سالیانه (BIO12)

415 تا 460 میلیمتر

32

87

میانگین روزانه دما (BIO2)

14.8 تا 15.35 درجه

15

تغییرات فصلی بارندگی (BIO15)

83 تا 85.6

(ضریب تغییرات)

15

مجموع بارندگی گرم­ترین فصل (BIO18)

3.1 تا 5.9 میلیمتر

14

تغییرات فصلی دما (BIO4)

8310 تا 8480

11

A. trichophorum قرق شده

بارندگی سالیانه (BIO12)

415 تا 460 میلیمتر

41

87

میانگین روزانه دما (BIO2)

14.8 تا 15.4درجه سلسیوس

15

مجموع بارندگی گرم­ترین فصل (BIO18)

3.1 تا 6.4 میلیمتر

12

تغییرات فصلی دما (BIO4)

8310 تا 8550

10

تغییرات فصلی بارندگی (BIO15)

81.6 تا 85.6

(ضریب تغییرات)

9

B. tomentellus
 تحت چرا

میانگین روزانه دما (BIO2)

15.1 تا 15.6 درجه سلسیوس

37

89

بارندگی سالیانه (BIO12)

335 تا 435 میلیمتر

20

تغییرات فصلی دما (BIO4)

8315 تا 8620

13

شاخص ایزوترمالیتی (BIO3)

40.2 تا 41.5

12

دمای پربارش­ترین فصل (BIO8)

-6.1 تا -2

7

B. tomentellus
 قرق شده

میانگین روزانه دما (BIO2)

15 تا 15.6 درجه سلسیوس

28

87

بارندگی سالیانه (BIO12)

335 تا 435 میلیمتر

24

تغییرات فصلی دما (BIO4)

8315 تا 8620

16

شاخص ایزوترمالیتی (BIO3)

40.2 تا 41.5

13

دمای پربارش­ترین فصل (BIO8)

-6.1 تا -2.1

7

 

 

در نهایت نقشه­های محدوده پراکنش دو گونه
A. trichophorumو B. tomentellusتهیه شده و به صورت مناطق حضور و عدم حضور نمایش داده شدند (شکل­های 4 تا 7).

ارزیابی مدل با استفاده از شاخص سطح زیر منحنی نشان داد که مدل از صحت و دقت قابل قبولی برخوردار است (جدول4).

نتایج مدل نشان می­داد که در مورد گونه
A. trichophorum، اعمال مدیریت چرا به صورت قرق تأثیر نسبی زیادی داشته است و پس از هفت سال قرق، محدوده پراکنش گونه افزایش چشمگیری داشته است. به طوری که حدود 58% به مساحت اراضی که دارای شرایط متناظر با نقاط حضور این گونه بوده­اند، افزوده شده است. از سوی دیگر با وجود اینکه گونه B. tomentellusدارای محدوده پراکنش جغرافیایی گسترده­تری از
A. trichophorum است، اما تأثیر کمتری از قرق پذیرفته است و افزایش مساحت اراضی متناسب با حضور گونه تنها 9% بوده است (جدول 5).

 

 

 

شکل 4- محدوده پراکنش گونه A. trichophorum در شرایط چرای آزاد دام

 

شکل 5- محدوده پراکنش گونه A. trichophorum پس از اعمال مدیریت چرا

 

شکل 6- محدوده پراکنش گونه B. tomentellus در شرایط چرای آزاد دام

 

 

 

شکل 7- محدوده پراکنش گونه B. tomentellus پس از اعمال مدیریت چرا

جدول 4- آماره­های ارزیابی مدل

A. trichophorum

B. tomentellus

مولفه صحت سنجی

82/0

76/0

AUC

86/0

83/0

Sensitivity

75/0

67/0

Specificity

 

جدول 5- افزایش محدوده رویشگاهی گونه های مورد مطالعه در اثر اعمال مدیریت چرا و قرق مراتع غرب استان اصفهان

گونه

مقطع زمانی

مساحت حضور (هکتار)

میزان افزایش نسبی به درصد

Agropyron trichophorum

1361

32515.5

58%

1368

51562.5

Bromus tomentellus

1361

125868.75

9%

1368

137287.5

 


بحث و نتیجه‌گیری

با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش از نظر بوم شناختی می­توان گفت که دامنه آشیان اکولوژیکی اقلیمی گونه Bromus tomentellusوسیع­تر از گونه Agropyron trichophorumاست، البته این موضوع در منابعی که به صورت تخصصی آت­اکولوژی هر یک از این دو گونه را مطالعه کرده­اند نیز مورد اشاره قرار گرفته است (4) (18)، (6) و (2). گونه B. tomentellus از گستردگی جغرافیایی بیشتری در منطقه برخوردار است، بنابراین به شکل منطقی باید توانایی سازگاری بیشتری با شرایط محیطی مختلف داشته باشد. این امر نشان می­دهد که گونه B. tomentellus احتمالا اکوتیپ­های مختلفی را در منطقه تشکیل داده است که هریک به دامنه خاصی از شرایط محیطی سازگار هستند. البته اثبات این ادعا نیازمند مطالعات گسترده و دقیقی بر روی جمعیت­های این گونه در محدوه غرب استان اصفهان می­باشد. همچنین این گونه در اثر حذف چرای دام، تغییر اندکی را نشان داده است که نشان دهنده مقاومت بیشتر آن به چرای دام نسبت به گونه A. trichophorumاست (2). به این مفهوم که چون تغییر زیادی در مساحت منطقه اقلیمی مناسب گونه B. tomentellus قبل و بعد از اعمال قرق اتفاق نیفتاده است، این گونه حساسیت اندکی به چرای دام دارد. عکس این موضوع در مورد گونه
A. trichophorum صدق می­کند (18). احتمالا شکل زیستی و ریخت شناسی دو گونه در این زمینه مؤثر بوده است. در واقع با توجه به اینکه گونه B. tomentellus جزء گندمیان دسته­ای (Bunch Grasses) است، دام توان  لگدکوب کردن، ریشه­کن کردن و یا چرای جوانه­های موجود در یقه بزرگ و به هم تنیده آن را ندارد. اما گونه
A. trichophorum که یک گندمی تک تک (Sod Grass) به حساب می­آید، در مقابل همه این اثرات منفی و مخرب چرا آسیب­پذیرتر از B. tomentellus به نظر می­رسد (18) و (2). Adler و همکاران (2001) در مطالعه خود بیان کردند که چرای دام باعث تغییر در ترکیب گیاهان مرتعی می­شود و به کاهش حضور گونه­های خوشخوراک و حساس به چرا و افزایش درصد حضور گونه­های مهاجم و سمّی منجر خواهد شد (13). همچنین در مطالعه دیگری با اعمال قرق در مناطق مرتعی نیجر، مشخص شد که غنای گونه­ای و میزان حضور گونه­های خوشخوراک افزایش پیدا کرده است (27).

از نتایج جدول 3 می­توان مشاهده کرد که در منطقه مورد مطالعه، دو گونه در محدوده خاصی از شرایط اقلیمی همپوشانی دارند. این همپوشانی آشیان اکولوژیک در پراکنش جغرافیایی آنها نیز نمود پیدا کرده و در برخی مناطق هر دو گونه را به صورت همزمان می­توان دید. البته لازم به ذکر است که با بازدیدهای میدانی پس از اجرای مدل و به دست آمدن نتایج، مناطقی از محدوده جغرافیایی دارای شرایط اقلیمی مشترک هم یافت شد که تنها یکی از دو گونه در آن حضور داشت. این مسئله می­تواند به دلیل اثر رقابت در حضور و عدم حضور گونه­های مورد مطالعه باشد. به این مفهوم که یکی از دو گونه، دیگری را در فرایند رقابت از محدوده مشترک اخراج کرده و آن محدوده را به تنهایی اشغال نموده است. همچنین اثر روابط متقابل با سایر موجودات زنده در اکوسیستم (که چرا مهمترین نوع این روابط است) را نباید ندیده گرفت. البته با توجه به تفاوت ذاتی دو گونه در مقاومت به چرا، در این زمینه ممکن است در محدوده مشترک در اثر چرای دام، گونه
A. trichophorum که حساسیت بیشتری به چرا دارد، ضعیف شده و جای خود را به گونه B. tomentellus داده باشد. از نظر نیازهای اقلیمی، در مجموع گونه
B. tomentellus در مناطقی با بارش کمتری نسبت به
A. trichophorum می­روید و همچنین در دماهای بیشتری قادر به زیستن است. این دو فاکتور به طور همزمان می‍توانند توسط فاکتور ارتفاع تأمین شوند، پس
B. tomentellus بیشتر مناطق دشتی مسطح و
A. trichophorum بیشتر مناطق کوهستانی و مرتفع را برای زیستن ترجیح می­دهند. هرچند که از نظر توان سازگاری، هر دو توانایی زیستن در مناطق مشابه را هم دارند و همین دلیل، در کنار متغیرهای اقلیمی غیروابسته به ارتفاع، باعث شده است که در بسیاری از موارد این دو گونه با یکدیگر مشاهده شوند. در مطالعه مروری که Maron و Crone (2006) در زمینه اثرات چرای دام بر فراوانی، پراکنش و جمعیت گونه­های گیاهی انجام دادند، به نقش سایر عوامل محیطی و روابط متقابل بین گونه­های زیستی تأکید شده و تفاوت گونه­های گیاهی در تحمل سطوح مختلف چرا، به عنوان یکی از عوامل مهم و مؤثر در پراکنش جغرافیایی آنها معرفی شده است (32).

عدم تغییر مؤلفه­های اقلیمی مؤثر بر رویشگاه دو گونه، قبل و بعد از اعمال قرق، در نگاه اول عجیب به نظر می­رسد. زیرا این دو گونه بدون این که وارد شرایط اقلیمی جدیدی شوند، مساحت مناطق حضور خود را افزایش داده­اند. اما با توجه بیشتر، این موضوع کاملا منطقی است. زیرا بحث دسترسی دام به رویشگاه­ها هم باید مورد توجه قرار بگیرد. به این مفهوم که این دو گونه در شرایط قرق توانسته­اند رویشگاه­هایی که در اثر چرای سنگین از دست داده بودند را باز پس بگیرند؛ بدون اینکه به شرایط اقلیمی متفاوتی وارد شوند.

به هرحال، نتایج این مطالعه نشان می­دهد که اعمال یک قرق میان مدت، چه تأثیر عمیقی می­تواند بر جغرافیای گیاهی، تیپ­های پوشش، میزان تولید علوفه مراتع و در نهایت ظرفیت چرایی درازمدت منطقه داشته باشد که این امر باید مد نظر مدیران و تصمیم­گیران مراتع در منطقه قرار بگیرد.

1- اعتراف، ح.، جوادی، م.ر.، حسینی، ع. 1391. اثرات چرای دام بر خصوصیات پوشش گیاهی در مراتع شور و قلیا. نشریه حفاظت و بهره برداری از منابع طبیعی، جلد اول، شماره سوم، صفحه 110-97.

2- افتخاری، م.، فیضی، م. ت.، خداقلی، م و شیرانی، ک. 1385. بررسی آت اکولوژی Bromus tomentellus در استان اصفهان. طرح تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، 91 صفحه.

3- دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده کشاورزی، طرح پژوهشی تکثیر بذر و مطالعه رویشگاه گیاهان بومی مرتعی فریدن اصفهان. اطلاعات خام مربوط به سال های 1360 تا 1365.

4- رشوند، ع.، یگانه، ح.، سنایی، ا. 1393. بررسی روند مراحل فنولوژی دو گونه Bromus tomentellus و Festuca ovina در ایستگاه الموت قزوین. مجله پژوهش های گیاهی، جلد 27، شماره 4، صفحه 646-635.

5- علی اکبری، م.، وهابی، م.ر.، جعفری، ر. 1391. تعیین عوامل اکولوژیک مؤثر در رویشگاه های علف گندمی کرک­دار با استفاده از آنالیز چند متغیره و GIS در منطقه غرب اصفهان. فصلنامه گیاه و زیست بوم، شماره 31، صفحه 14-3.

6- علی خواه اصل، م.، آذرنیوند، ح.، ارزانی، ح.، جعفری، م.، زارع چاهوکی، م. ع. 1388. رابطه خوشخوراکی با نسبت وزنی برگ و ساقه در مراحل مختلف فنولوژی سه گونه مهم مرتعی. مجله علمی پژوهشی مرتع، شماره دوم، صفحه: 246-258.

7- قهرمان، ا. 1385. گیاه­شناسی پایه، جلد سوم. انتشارات دانشگاه تهران.

8- مصداقی، م.، 1382. مرتعداری در ایران. چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، مشهد.

9- مظفریان، و. 1377. فرهنگ نام­های گیاهان ایران. انتشارات فرهنگ معاصر، تهران.

10- مقدم، م.، 1386. مرتع و مرتع­داری. چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه تهران.

11- مقیمی، ج. 1384. معرفی برخی گونه­های مهم مرتعی برای توسعه و اصلاح مراتع ایران. انتشارات دفتر فنی مرتع سازمان جنگل­ها، مراتع و آبخیزداری، تهران.

12- وهابی، م.ر. 1368. بررسی و مقایسه تغییرات پوشش گیاهی، ترکیب گیاهی، تولید علوفه و سرعت نفوذ آب در وضعیت­های قرق و چرا در منطقه فریدن اصفهان. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران.

 

13- Adler, P., D. A. Raff, W. Lauenroth. 2001. The effect of grazing on the spatial heterogeneity of vegetation. Oecologia. 128:465-79.

14- Alados, C. L., A. ELAich, V. P. Papanastasis, H. Ozbek, T. F. Navarro, H., M. Vrahnakis, D. Larrosi, B. Cabezudo. 2004. Change in plant spatial patterns and diversity along the successional gardeint of Mediterranean grazing ecosystems. Ecological Modelling. 180:523-35.

15- Armaki, M. A., M. Hashemi, H. Azarnivand. 2013. Physiological and Morphological Responses of Three Bromus Species to Drought Stress at Seedling Stage and Grown under Germinator and Greenhouse Conditions. . African Journal of Plant Science. 7:155-61.

16- Braunisch, V., J. Coppes, R. Arlettaz, R. Suchant, H. Schmid, K. Bollmann. 2013. Selecting from correlated climate variables: a major source of uncertainty for predicting species distributions under climate change. Ecography. 36:971-83.

17- Daubenmire, R. F. (1948) Plants and environment: a textbook of plant autecology. The University of Chicago Press.

18- Dianati Tilaki, G. Some Ecological Characteristics of Agropyron trichophorum in Summer Rangelands In the Nourth of Iran.  International Conference on Environment: Survival and Sustainability. Near East University, Nicosia- Northern Cyprus. 2008.

19- Dormann, C. F., J. Elith, S. Bacher, C. Buchmann, G. Carl, G. Carré, J. R. G. Marquéz, B. Gruber, B. Lafourcade, P. J. Leitão, T. Münkemüller, C. McClean, P. E. Osborne, B. Reineking, B. Schröder, A. K. Skidmore, D. Zurell, S. Lautenbach. 2013. Collinearity: a review of methods to deal with it and a simulation study evaluating their performance. Ecography. 36:27-46.

20- Echarri, F.; Tambussi, C. & Acosta-Hospitaleche, C. 2009. Predicting the distribution of the crested tinamous, Eudromia spp. Journal of Ornithology 150: 75–84.

21- Elith, J., C. H. Graham, R. P. Anderson, M. Dudik, S. Ferrier, A. Guisan, R. J. Hijmans, F. Huettman, J. R. Leathwick, A. Lehmann, J. Li, L. Lohmann, B. Loiselle, G. Manion, C. Moritz, M. Nakamura, Y. Nakazawa, J. M. Overton, A. T. Peterson, S. J. Phillips, K. S. Richardson, R. Scachetti-pereira, R. E. Schapire, J. Soberon, S. Williamson, M. S. Wisz, N. E. Zimmermann. 2006. Novel methods improve prediction of species’ distributions from occurrence data. Ecography. 29:129–51.

22- Elton, C. (1927) THE ANIMAL COMMUNITY. Animal Ecology. London: Sidgwick & Jackson.

23- Fisher, J., D. B. Lindenmayer, H. A. Nix, J. L. Stein, J. A. Stein. 2001. Climate and animal distribution: a climatic analysis of the Australian marsupial Trichosurus caninus. Journal of Biogeography. 28:293–304.

24- Fitter, A. H., H. J. Peat. 1994. The Ecological Flora Database. Ecology. 82 415-25.

25- Grinnell, J. 1917. The Niche Relationships of the California Trasher. Auk. 34:427-33.

26- Guisan, A., N. E. Zimmermann. 2000. Predictive habitat distribution models in ecology. Ecological Modelling. 135:147-86.

27- Hiernaux, P. 1998. Effects of grazing on plant species composition and spatial distribution in rangelands of the Sahel. Plant Ecology. 138:191–202.

28- Hijmans, R. J., S. E. Cameron, J. L. Parra, P. G. Jones, A. Jarvis. 2005. Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International journal of climatology. 25:1965-78.

29- Hijmans, R. J., C. H. Graham. 2006. The ability of climate envelope models to predict the effect of climate change on species distributions. Global change biology. 12:2272-81.

30- Hutchinson, G. E. 1957. Concluding remarks. Cold Spring Harbor Symp Quantative Biol. 22:415-27.

31- Jarvie, J. K. 1992. Taxonomy of Elytrigia, Gramineae: Triticeae. Nordic Journal of Botany. 12:155-69.

32- Maron, J. L., E. Crone. 2006. Herbivory: effects on plant abundance, distribution and population growth. Proc Biol Sci. 273:2575-84.

33- Mirlohi, A., M. R. Sabzalian, B. Sharifnabi, M. K. Nekoui. 2006. Widespread Occurrence of Neotyphodium-Like Endophyte in Populations of Bromus Tomentellus Boiss. In Iran. FEMS microbiology letters. 256 126-31.

34- Nix, H. A. 1986. A biogeographic analysis of Australian elapid snakes. Atlas of Elapid Snakes of Australia. pp. 4–15.

35- O’Donnell, M. S., D. A. Ignizio. 2012. Bioclimatic predictors for supporting ecological applications in the conterminous United States. US Geological Survey Data Series. 691:1-17.

36- Rechinger, K. H. (1963-1998) Flora iranica. Akademische Druck, Germany.

37- Smit, D. A., E. M. Schmutz. 1975. Vegetative changes on protected versus grazed desert grassland ranges in Arizona. Journal of Range Management. 28:453-8.

38- Smoliak, S., R. L. Ditterline, J. D. Scheetz, L. K. Holzworth, J. R. Sims, L. E. Wiesner, D. E. Baldridge, G. L. Tibke. Montana interagency plantmaterials handbook for forage production, conservation, reclamation, and wildlife. MontanaState University: MontanaState University; 2003.

39- Stoddart, L., A. Smith, T. Box. Range management 3rd ed. McGraw-Hill, New York, NY; 1975.

40- Tsoar, A., O. Allouche, O. Steinitz, D. Rotem, R. Kadmon. 2007. A comparative evaluation of presence‐only methods for modelling species distribution. Diversity and Distributions. 13:397-405.

41- Walther, B. A., M. S. Wisz, C. Rahbek. 2004. Known and predicted African winter distributions and habitat use of the endangered Basra reed warbler (Acrocephalus griseldis) and the near-threatened cinereous bunting (Emberiza cineracea). Journal of Ornithology. 145:287–99.

42- Ward, D. F. 2007. Modeling the potential geographic distribution of invasive ant species in New Zealand. Biological Invasions. 9:723–35.

43- Xu, Z. 2014. Potential distribution of invasive alien species in the upper Ili river basin: determination and mechanism of bioclimatic variables under climate change. Environmental Earth Sciences.1-8.