نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه ارومیه

چکیده

به ‌منظور بررسی کاربرد روش‌های عددی ریرفکشن و جک‌نایف درارزیابی غنای گونه‌ای جنگل‌های بلوط بانه استان کردستان، سه منطقه کمتردست‌خورده، تخریب متوسط و تخریب شدید انتخاب شدند. 3 قطعه جنگلی با شرایط فیزیوگرافی مشابه از هر منطقه انتخاب و در هر قطعه، 3 پلات 400 مترمربعی (برروی ترانسکت و در فاصله 100 متری) جهت برداشت اطلاعات فلورستیک پیاده شدند. در هر قطعه ‌‌نمونه نوع و فراوانی گونه‌های علفی در 5 میکروپلات به ابعاد 5/1×5/1 متر مورد بررسی قرار گرفت. از روش‌های ریرفکشن و جک‌نایف در کنار شاخص‌‌های تعداد گونه؛ مارگالف و منهنیک استفاده ‌شده و با آزمون توکی مورد مقایسه قرار گرفت. مقادیر میانگین شاخص مارگالف برای جنگل کمتر دست‌خورده، جنگل با تخریب متوسط و جنگل با تخریب شدید به ترتیب 254/6، 803/4، و 759/2 برآوردشد و میانگین شاخص منهینیک به ترتیب 628/1، 263/1 و794/0 بدست آمد و میانگین شاخص تعداد گونه به ترتیب 56/41، 11/32، 33/18 محاسبه شد. همچنین تفاوت معنی‌دار شاخص‌های فوق در بین سه تیمار مشاهده شد. همچنین مقدار غنای گونه‌ای برآوردشده به روش ریرفکشن برای جنگل کمتر دست-خورده، جنگل با تخریب متوسط و جنگل با تخریب شدید به ترتیب 56/40، 99/30، و 96/17 بود و مقدار غنای گونه‌ای به روش جک‌نایف برای تیمارها با استفاده از 9 پلات به ترتیب 149، 7/143، و 11/98 برآورد شد. به‌طورکلی با توجه به متفاوت بودن حجم نمونه‌ها روش‌های ریرفکشن و جک‌نایف می‌تواند برآورد دقیق‌تری از غنای گونه‌ای ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Application of numerical indices "Rarefaction and Jackknife" to evaluate oak forest plant richness

چکیده [English]

In order to investigate the application of Rarefaction and Jackknife numerical methods to assess the species richness Bane oak forests in Kurdistan province, three less disturbed, moderate and severe disturbed areas were selected. Three forest patches with similar physiographic conditions of each region were selected and in each patch, 3 plots of 400 square meters (on transects and at a distance of 100 meters) were taken to record the floristic information. Type and abundance of understory species in 5 micro plots with 1.5 × 1.5 m dimensions were recorded in each sample. Rarefaction and Jackknife methods as well as Margalef, Menhinic and amount of species indices were applied and were compared using of Tukey test. Margalef index mean were 6.254, 4.803, and 2 and Menhinic index mean were 1.628,1.263 and 0.794 and number of species index mean were 41.56, 32.11, 18.33 in less disturbed forest, mid-disturbed forest and severe disturbed forest, respectively. Also significant differences of abovementioned indices were observed amongst treatments. The species richness estimated through Rarefaction method 40.56, 30.99, and 17.96 for less disturbed forest, medium disturbed and severe disturbed forest, respectively and the species richness estimated by Jackknife method was 116.91, 110.114 and 69.62, respectively. Differences in the above indices between less disturbed forest and mid-disturbed forests and severe disturbed forests were significantly different. In general, according to the different sampling efforts, Rarefaction and Jackknife methods would present more accurate estimation of the species richness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • oak
  • destruction
  • species richness
  • Margalef
  • Minhinic

کاربرد شاخص­های عددی ریرفکشن و جک­نایف در ارزیابی غنای

گونه ای جنگل‌های بلوط

گلاره ولدی،جواد اسحاقی راد* و محمد‌رضا زرگران

ارومیه، دانشگاه ارومیه، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگل‌داری

تاریخ دریافت: 6/2/95                  تاریخ پذیرش: 17/2/96

چکیده

به‌منظور بررسی کاربرد روش‌های عددی ریرفکشن و جک‌نایف در ارزیابی غنای گونه­ای جنگل­های بلوط بانه استان کردستان، سه منطقه با پوشش گیاهی کمتر دست‌خورده، تخریب متوسط و تخریب شدید ناشی از عوامل انسانی انتخاب شد. 3 قطعه جنگلی با شرایط فیزیوگرافی مشابه از هر منطقه انتخاب و در هر قطعه، 3 پلات 400 مترمربعی (بر روی ترانسکت و در فاصله 100 متری) برای برداشت اطلاعات فلورستیک پیاده گردید. در هر قطعه ­‌نمونه نوع و فراوانی گونه‌های علفی در 5 میکروپلات به ابعاد 5/1×5/1 متر بررسی شد. از روش‌های ریرفکشن و جک­نایف در کنار شاخص‌‌های تعداد گونه، مارگالف و منهنیک استفاده ‌شده و با آزمون توکی مقایسه گردید. مقادیر میانگین شاخص مارگالف برای جنگل کمتر دست­خورده، جنگل با تخریب متوسط و جنگل با تخریب شدید به‌ترتیب 254/6، 803/4  و 759/2 برآورد شد و میانگین شاخص منهنیک به‌ترتیب 628/1، 263/1 و 794/0 بدست آمد و میانگین شاخص تعداد گونه به‌ترتیب 56/41، 11/32 و 33/18 محاسبه شد. همچنین تفاوت معنی­دار شاخص­های فوق در بین سه تیمار مشاهده شد. مقدار غنای گونه­ای برآوردشده به روش ریرفکشن برای جنگل کمتر دست­خورده، جنگل با تخریب متوسط و جنگل با تخریب شدید به‌ترتیب 56/40، 99/30 و 96/17 بود و مقدار غنای گونه­ای به روش جک­نایف برای تیمارها با استفاده از 9 پلات به‌ترتیب 149، 7/143 و 11/98 برآورد شد. به‌طورکلی با توجه به گستردگی اکوسیستم‌های جنگلی و عدم امکان برداشت تعداد قطعات نمونه کافی از یکسو و متفاوت بودن تعداد افراد برداشت شده در هر قطعه نمونه بدلیل تراکم متفاوت گونه­های چوبی و علفی از سوی دیگر، روش­های ریرفکشن و جک­نایف برآورد دقیق­تری از غنای گونه­ای ارائه می­کند و می­تواند در مدیریت و برنامه­ریزی دقیق­تر حفاظت اکوسیستمهای جنگلی به­ویژه جنگل­های بلوط زاگرس کاربرد زیادی داشته باشد.

واژه‌های کلیدی: بلوط، تخریب، غنای گونه­ای، مارگالف، منهنیک

* نویسنده مسئول، تلفن: 04432770489 ، پست الکترونیکی: Javad.eshaghi@yahoo.com

مقدمه

 

تنوع زیستی عبارت است از: بیان سطوح سازمان­یافته حیات براساس سلسله‌مراتب ژن، فرد، گونه، جامعه­ زیستی و اکوسیستم (16). طبق آمارهای فائو در 20 سال اخیر، سالانه 18 میلیون هکتار از مساحت جنگل­های جهان تخریب ‌شده است. این تخریب­ها بر اثر فرایندهای طبیعی و فعالیت­های بشر اتفاق می­افتد، بنابراین نیاز به یک سلسله پارامترهایی است تا قبل از تخریب کامل اکوسیستم از وضعیت موجود اطلاع حاصل شود (11). بررسی غنای گونه‌ای می­تواند ابزاری مناسب در جهت تصمیم­گیری­ها در مدیریت جنگل­ها باشد (31). برای ارزیابی غنای گونه‌ای از شاخص‌های متعددی مانند شاخص تعداد گونه، مارگالف و منهنیک استفاده‌ شده است. در این زمینه در بخشی از جنگل دارابکلا، غنای گونه­ای با استفاده از شاخص­های مارگالف، منهنیک محاسبه شد (2). نتایج نشان داد که مقادیر شاخص­های غنای گونه­ای در جهت شمالی بیشتر از جهت جنوبی است. همچنین بررسی ارتباط بین غنای گونه­ای و ارتفاع از سطح دریا در جنگل­های زاگرس نشان داد با افزایش ارتفاع از سطح دریا میزان غنا افزایش می­یابد (3). بررسی ارتباط غنای گیاهان علفی و چوبی و توپوگرافی در جنگل آموزشی و پژوهشی واز دانشگاه تربیت مدرس که با مساحت 1721 هکتار در حوزه 46 جنگلهای شمال واقع شده است، نشان داد که با افزایش ارتفاع از سطح دریا، مقدار شاخص‌های تعداد گونه، غنای مارگالف و منهینیک کاهش یافت (4). در مطالعه‌‌ای اثر شدت‌های مختلف چرا بر شاخص‌های غنا به‌منظور حفاظت از زیست‌بوم‌های مرتعی تفتان مورد برسی قرار گرفت و بالاترین شاخص‌های غنای مارگالف و منهنیک در چرای سبک مشاهده شد (5) .بررسی غنای گونه­ای پروانه­ها در پارک ملی ماناس در یک دوره­ سه‌ماهه نشان داد که شاخص غنای مارگالف در منطقه موردمطالعه نسبت به مناطق مجاور بالاتر بود (26). در این مطالعات هیچ اشاره‌ای به تعداد افراد نمونه‌برداری شده، نشده است، درحالی‌که با افزایش تعداد افراد نمونه‌برداری شده احتمال افزایش برآورد غنای گونه‌ای وجود دارد. شاخص مارگالف یک شاخص ساده برای برآورد غنای گونه­ای است ولی نمی­تواند وابستگی غنا را به افزایش تعداد افراد نمونه­برداری شده نشان دهد (14). بنابراین مشکل اصلی در تخمین غنای گونه­ای وابستگی غنا به‌ شدت نمونه­برداری است و عدم توجه به‌ شدت نمونه­برداری مانع از مقایسه­ دقیق غنای گونه­ای در مناطق مختلف می­شود (12). بنابراین برای رفع این مشکل روش‌های ریرفکشن و جک‌نایف ارائه ‌شده است.

روش ریرفکشن یک روش آماری برای تخمین تعداد گونه­های مورد انتظار از یک مجموعه افراد انتخاب‌شده به‌طور تصادفی در یک نمونه است. عملاً روش ریرفکشن می­تواند به میان­یابی تعداد گونه، درحالتی که تعداد کمتری نمونه­برداری انجام می­شود، بپردازد (1) و یا بعبارت دیگر هدف اصلی ریرفکشن مقایسه­ مستقیم جوامع بر اساس تعداد پایه­ها در نمونه­های کوچک‌تر می­باشد (12) .روش ریرفکشن در مطالعات متعددی مورداستفاده قرارگرفته است. Wllie و همکاران (32) داده­های مربوط به گیاهان علفی را برای کاربرد روش ریرفکشن و هشت تخمین کننده‌ غنای گونه­ای استفاده نمودند و به این نتیجه رسیدند که ارزیابی دقیق غنای گونه­ای در نمونه­هایی که به‌طور دقیق و در مناطق محدود بررسی می­شوند، امکان‌پذیر است.Lima  و همکاران (22) روش ریرفکشن را برای ارزیابی و مقایسه غنای گونه­ای در جامعه­ جنگلی 35 ساله با گونه­های بومی و جنگل اولیه­ مجاور استفاده کردند.Frances  و همکاران (15) روش ریرفکشن را برای برآورد غنای گونه­ای پرندگان در آمریکا بکار گرفتند. از سوی دیگر زمانی که نمونه‌برداری از یک جامعه از طریق واحدهای کوادرات انجام گیرد و نمونه­برداری در سطح کوچک انجام‌شده و هدف برآورد غنای گونه­ای در سطح بزرگ‌تر باشد، می‌توان از روش جک­نایف برای تخمین غنای گونه­ای استفاده کرد. این برآورد بر اساس فراوانی مشاهده‌شده‌ گونه­های نادر در یک جامعه استوار است و این امکان را به پژوهشگران می­دهد تا تخمینی از تعداد گونه با توجه به ‌اندازه‌ نمونه­ای که انجام نداده­اند به‌دست آورند (1). همچنین روش جک­نایف بر اساس حضوروغیاب گونه­ها استوار است نه فراوانی گونه­ها (29). در این زمینه   Lamو همکاران (21) غنای گونه­ای مناطق جنگلی کاستاریکا را با استفاده از روش جک­نایف تخمین زده­اند. ضمناً قهساره اردستانی و همکاران (7) از شاخص­های جک­نایف و ریرفکشن برای بررسی غنای گونه­ای در چهار منطقه مرتعی استان اصفهان استفاده کردند.

با توجه به تخریب روز افزون جنگل­های بلوط غرب که با عنایت به میزان وابستگی جنگل­نشینان و حاشیه نشینان به عرصه های جنگلی در راستای تأمین معیشت و نیازهای اولیه از جنگلهای منطقه از طریق تبدیل اکوسیستمهای جنگلی به عرصه های کشاورزی و مرتعی، تأمین چوب سوخت، تعلیف دام و غیره از شرایط تخریبی متفاوتی برخوردار است، بنابراین ضروری است تا با برآورد دقیق غنای گونه­های چوبی و علفی تحت تأثیر تخریب انسانی با شدت­های مختلف با استفاده از روشهای مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد.

در نتیجه این تحقیق سعی دارد شاخص­های عددی ریرفکشن و جک­نایف را در کنار شاخص­های غنا معمول پژوهش­های تنوع زیستی مانند تعداد گونه، مارگالف و منهینیک در ارزیابی غنای گونه­ای جنگلهای بلوط با شرایط تخریبی مختلف استفاده نماید تا قابلیت روشهای ریرفکشن و جک­نایف در ارزیابی دقیق غنای گونه­ای مشخص شود.

مواد و روشها

برای انجام این تحقیق به‌منظور بررسی کاربرد شاخص­های عددی ریرفکشن و جک­نایف در ارزیابی غنای توده­های جنگلی در جنگل‌های بلوط زاگرس شمالی، سه توده جنگلی در زاگرس شمالی در شهرستان بانه استان کردستان در اطراف روستاهای شوی (بخش مرکزی)، صدبار (بخش مرکزی) و یعقوب آباد (بخش نمشیر) انتخاب شد (شکل 1). توده‌های انتخاب شده در هر منطقه از لحاظ فیزیوگرافی (شیب، جهت و ارتفاع) و اقلیمی شرایط مشابه داشتند.

بر اساس بررسی و شواهد میدانی، جنگل­های منطقه بانه استان کردستان بر اثر تبدیل اراضی جنگلی به زمین­های کشاورزی و آتش‌سوزیهای عمدی و سهوی و همچنین قطع درختان برای تهیه هیزم و ذغال در طی سالیان گذشته بصورت قطعات جنگلی به سطوح کوچک و بزرگ تبدیل شده است.

 

 

شکل 1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

 

در ابتدا با جنگل گردشی سه تیمار بر اساس معیارهای زیر (24) برای مطالعه انتخاب شد: جنگل کمتر دست‌خورده: تاج پوشش بیش از 40 درصد، مشاهده جزئی آثار تخریبی ناشی از چرای دام، کت‌زنی و دیگر اشکال بهره­برداری سنتی. جنگل کم تخریب‌شده: تاج پوشش بین 10 تا 50 درصد، مشاهده نسبی آثار تخریبی ناشی از چرای دام، کت‌زنی و دیگر اشکال بهره­برداری سنتی. جنگل تخریب شدید: تاج پوشش درختان کمتر از 10%،  مشاهده وسیع آثار تخریبی ناشی از چرای دام، کت‌زنی و دیگر اشکال بهره­برداری سنتی (24). لازم به ذکر است بعلت کوهستانی بودن جنگلهای بلوط زاگرس، انتخاب بیشتر تیمارها که دارای شرایط فیزیوگرافی مشابه باشند امکان­پذیر نبوده است. سپس از هر تیمار سه قطعه جنگلی با شرایط فیزیوگرافیک مشابه انتخاب و از هر قطعه سه نمونه 400 مترمربعی برای برداشت اطلاعات فلورستیک مشخص شدند. نمونه­ها بر روی ترانسکت و در فواصل 100 متری از هم پیاده شدند. در این پژوهش با توجه به سطح محدود قطعات جنگلی مورد بررسی (به ویژه قطعات نمونه کمتر دست‌خورده) برای پیاده کردن قطعات نمونه فاصله نمونه­ها 100 متر در نظر گرفته شد تا علاوه بر اینکه تغییرات پوشش گیاهی را تا حد امکان پوشش دهد، برای حذف اثر حاشیه­ای پلات­ها از حاشیه قطعات جنگلی نیز فاصله داشته و سه قطعه نمونه نیز برداشت شود.

در هر قطعه‌نمونه برای برداشت مشخصات مربوط به پوشش علفی پنج میکروپلات با ابعاد 5/1×5/1 متر در مرکز و چهار جهت مختلف در داخل هر پلات پیاده شدند. قطعات نمونه 400 مترمربعی برای تعیین نوع گونه و فراوانی گونه­های درختی و درختچه­ای  در نظر گرفته شد و در میکروپلات­های 25/2 متر­مربعی نوع و فراوانی داده­های علفی بررسی شد.

برای تجزیه و تحلیل داده­ها، اطلاعات نوع و فراوانی گونه­های چوبی در قطعات نمونه 400 مترمربعی مد نظر قرار گرفت. از آنجا که پوشش چوبی در منطقه مورد مطالعه عمدتا از گونه بلوط ایرانی تشکیل شده است و غنای گونه­های چوبی در قطعات نمونه بسیار ناچیز بود، بنابراین اطلاعات پوشش درختی در تجزیه و تحلیل­ها وارد نشد. همچنین میانگین فراوانی گونه­های علفی در 5 ریز قطعه نمونه، در هر قطعه نمونه از ترانسکت محاسبه شد و به‌عنوان اطلاعات پوشش گیاهی آن قطعه نمونه در تجزیه و تحلیل­ها وارد شد.

شاخص‌های تعداد گونه، مارگالف و منهنیک برای هر قطعه‌نمونه با استفاده از فرمول‌های زیر محاسبه شدند:

شاخص تنوع مارگالف          

شاخص تنوع منهنیک           

S= تعداد کل گونه ها

N= حجم یا اندازه نمونه یا تعداد کل افراد در نمونه

lnN= لگاریتم طبیعی N یا  است

همچنین از روش‌های ریرفکشن و جک‌نایف برای ارزیابی یا برآورد غنای گونه‌ای گیاهان علفی تیمارهای مختلف استفاده شد. این روش به پژوهشگران این امکان را می­دهد تا اگر تعداد 100 فرد متعلق به 30 گونه را نمونه­برداری کرده باشند بتوانند تعداد گونه را اگر 90 فرد یا 50 فرد یا 40 فرد باشد، تخمین بزنند. برای برآورد غنا با استفاده از روش ریرفکشن از فرمول زیر استفاده می­شود (1).

 

 تعداد گونه‌های مورد انتظار در یک نمونه تصادفی با.فرد.

 تعداد کل گونه‌ها در کل مجموعه.

: تعداد رقم گونه.

 تعداد کل افراد گزارش‌شده در مجموعه)

 : اندازه نمونه استانداردشده یا تعداد افراد یافت شده در اندازه نمونه انتخاب‌شده برای استاندارد کردن .

برای تخمین تعداد گونه­­ها به روش تخمین جک­نایف، ابتدا داده­های گونه­های گیاهی به‌صورت جدول حضور (1) و عدم حضور (0) به گونه­ها تبدیل می­شود و تعداد گونه­های منحصربه‌فرد موجود در کوادرات­ها مشخص می­شود و بعد غنای گونه­ای از فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

 

 

: تخمین جک‌نایف از غنای گونه‌ای.

: تعداد کل گونه‌های مشاهده‌شده در  کوادرات.

: تعداد کل کوادرات‌های نمونه‌برداری.

: تعداد کل گونه‌ای منحصربه‌فرد.

 : واریانس تخمین جک‌نایف از غنای گونه‌ای.

 : تعداد کوادرات‌هایی که دارای تعداد  گونه منحصربه‌فرد هستند (1).

از آزمون توکی برای مقایسه میانگین شاخص­های تعداد گونه، مارگالف و منهنیک و مقدار برآورد شده غنای گونه­ای حاصل از روش­ ریرفکشن بین تیمارهای مختلف استفاده شد. برای محاسبه کلیه شاخص‌های غنای گونه‌ای از نرم­افزار   SDRنسخه 4.1.2 و به‌منظور اثبات معنی­دار بودن تفاوت میزان غنا در سه تیمار مورد بررسی از آنالیز واریانس یک­طرفه در سطح معنی دار 5% و برای انجام آزمون توکی از نرم­افزار SPSS نسخه 18 استفاده شد.

نتایج

مقادیر شاخص­های مارگالف، منهنیک و تعداد گونه برای جنگل کمتر دست­خورده بیشترین مقدار و برای جنگل با تخریب شدید کمترین مقدار به‌دست آمد. جدول1 نتایج آنالیز واریانس یک­طرفه برای شاخص­های غنا را نشان می‌دهد، چون سطح معنی­داری از 05/0 کوچکتر است و با اطمینان 95/0 بین شاخص­های غنا در سطوح مختلف تخریب اختلاف معنا داری وجود دارد. نتایج آزمون توکی نشان داد که میانگین شاخص­های تعداد گونه، مارگالف و منهنیک سه تیمار دارای اختلاف معنی‌دار نسبت به ­هم می­باشند.

منحنی ریرفکشن (محور افقی تعداد افراد و محور عمودی تعداد گونه­ مورد انتظار حاصل از این روش را نشان می‌دهد) برای کل افراد نمونه­برداری شده از تیمار ها نشان می­دهد (شکل 2) که جنگل کمتر دست‌خورده با تعداد گونه مورد انتظار 117 بیشترین غنا و جنگل با تخریب شدید با تعداد گونه مورد انتظار 67 دارای کمترین غنا می‌باشد. جنگل با تخریب متوسط با تعداد گونه مورد انتظار 109 به جنگل کمتردست­خورده بسیار نزدیک است. همچنین منحنی ریرفکشن مربوط به جنگل کمتر ­دست­خورده به منحنی جنگل با تخریب متوسط بسیار به هم نزدیک بوده ولی این دو منحنی از منحنی برآورد ریرفکشن جنگل تخریب شده فاصله زیادی دارند.

در جدول 4 مقدار غنای گونه­ای برای قطعات نمونه­ سه تیمار با استفاده از روش ریرفکشن برآورد شده است که بیشترین مقدار غنا مربوط به جنگل کمتر دست­خورده و کمترین مقدار مربوط به جنگل با تخریب شدید می­باشد. همچنین از جهت آماری بین میانگین برآورد شده روش ریرفکشن در تیمارهای مختلف اختلاف معنی­داری وجود دارد. جدول­5 نتایج برآورد غنای گونه­ای قطعات نمونه سه تیمار مورد بررسی با استفاده از روش جک­نایف را نشان می­دهد. بیشترین میانگین غنای برآورد شده با استفاده از داده­های 9 پلات در هر تیمار مربوط به جنگل کمتر دست­خورده با غنای 149 و کمترین مقدار غنا مربوط به جنگل با تخریب شدید با غنای 11/98 می­باشد.

بحث و نتیجه­گیری

نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که شاخص­های تعداد گونه، منهنیک و مارگالف برای جنگل کمتر دست­خورده دارای بیشترین مقدار و برای جنگل با تخریب شدید دارای کمترین مقدار می­باشد (جدول 2) و اختلاف معنی­داری در این شاخص­ها بین سه تیمار مورد بررسی دیده شد. نتایج محاسبه شاخص‌های مارگالف و منهنیک در چهار گروه اکولوژیک در جنگل حفاظت شده کلارآباد بالاترین غنا را در گروه اکولوژیک اول نشان داد (10).

 

 

 

      جدول1- نتایج آزمون آنالیز واریانس یک­طرفه برای شاخص­های مارگالف، منهنیک، و تعداد گونه

 

منابع تغییر

مجموع مربعات

درجه آزادی

میانگین مربعات

F

معنی داری

مارگالف

شدت تخریب

482/55

2

741/27

752/60

000/0

منابع خطا

959/10

24

457/0

 

 

کل

441/66

26

 

 

 

منهنیک

شدت تخریب

149/3

2

575/1

006/37

000/0

منابع خطا

021/1

24

043/0

 

 

کل

170/4

26

 

 

 

تعداد گونه

شدت تخریب

889/2454

2

444/1227

984/59

000/0

منابع خطا

111/451

24

463/20

 

 

کل

000/2946

26

 

 

 

 

جدول2- مقادیر شاخص منهینیک، مارگالف و تعداد گونه در پلات­های مختلف برداشت شده از سه تیمار

                جنگل با تخریب شدید                         جنگل با تخریب متوسط  

       جنگل کمتر دست­خورده

 

 

تعداد گونه

مارگالف

منهنیک

تعداد گونه

مارگالف

منهنیک

تعداد گونه

مارگالف

منهنیک

شماره پلات

 

20

08/0

92/0

28

37/4

27/1

36

35/5

37/1

1

 

14

06/0

59/0

34

17/5

40/1

49

90/6

51/1

2

 

13

97/1

61/0

31

60/4

19/1

39

55/5

27/1

3

 

20

89/2

75/0

30

42/4

13/1

45

81/6

78/1

4

 

18

61/2

69/0

40

59/5

22/1

46

95/6

8/1

5

 

24

71/3

08/1

39

11/6

47/1

41

39/6

79/1

6

 

16

45/2

75/0

34

11/5

34/1

39

96/5

61/1

7

 

20

05/3

89/0

29

28/4

10/1

44

92/6

97/1

8

 

20

98/2

83/0

24

54/3

937/0

35

41/5

51/1

9

 

 

0771/0±c794/0

 

0706/0±b263/1

 

0725/0±a628/1

 

میانگین وانحراف معیار

 

5978/0±c759/2

 

5248/0±b803/4

 

3853/0±a254/6

 

33/18±c33/18

 

807/4±b11/32

 

528/3±a56/41

 

 

                         

 

 

جدول3- نتایج آزمون تجزیه واریانس یک­طرفه برای روش ریرفکشن

منابع تغییر

مجموع مربعات

درجه آزادی

میانگین مربعات

F

معنی داری

شدت تخریب

041/2316

2

020/1158

299/63

000/0

منابع خطا

067/439

24

294/18

 

 

کل

107/2755

26

 

 

 

 

جدول4- میانگین و انحراف معیار برآورد روش ریرفکشن برای تیمارهای مورد بررسی

جنگل با تخریب شدید

جنگل با تخریب متوسط

جنگل کمتر­دست­خورده

 

انحراف معیار

غنای گونه­ای

انحراف معیار

غنای گونه­ای

انحراف معیار

غنای گونه­ای

شماره پلات

368/0

86/19

064/0

28

484/0

75/35

پلات 1

462/0

75/13

783/0

29/33

552/1

8/45

پلات 2

002/0

13

895/0

94/29

272/1

68/36

پلات 3

518/0

59/19

892/0

97/28

865/0

18/44

پلات 4

772/0

15/17

520/1

79/36

696/0

45/45

پلات 5

551/0

67/23

492/0

75/38

640/0

57/40

پلات 6

209/0

96/15

000/1

7/32

880/0

11/38

پلات 7

589/0

61/19

045/1

46/27

127/0

98/43

پلات 8

864/0

03/19

865/0

03/23

700/0

48/34

پلات 9

482/0

96/17c

840/0

99/30b

802/0

56/40a

میانگین

حروف متفاوت نشان­دهنده­ی اختلاف معنی­دار در سطح 5% می­باشد

 

جدول5-برآورد جک­نایف با استفاده از پلات­های مورد بررسی

جنگل با تخریب شدید

جنگل با تخریب متوسط

جنگل کمتر­دست­خورده

 

انحراف معیار

غنای گونه­ای

انحراف معیار

غنای گونه­ای

انحراف معیار

غنای گونه­ای

پلات

0001/0

67/16

001/0

33/32

00/0

89/40

یک پلات

833/2

39/42

944/1

28/73

5/3

17/88

دو پلات

957/2

59/57

792/4

37/95

311/4

9/103

سه پلات

874/2

59/57

308/7

7/111

145/4

3/118

چهار پلات

269/3

69/72

263/7

6/118

951/3

6/127

پنج پلات

837/3

07/79

361/6

2/126

855/3

4/134

شش پلات

257/4

56/85

178/6

4/133

035/4

1/143

هفت پلات

519/4

74/90

27/5

3/139

599/3

8/146

هشت پلات

067/5

11/98

807/4

7/143

528/3

149

نه پلات

 

 

 

 

 

 

 

 

 

به‌منظور ارزیابی تنوع گونه­های علفی در راشستان بهره­برداری نشده با استفاده از شاخص­های تنوع زیستی مقادیر غنا و تنوع محاسبه شده و بالاترین غنا و تنوع در منطقه بدون بهره­برداری مشاهده شد (7). در ارزیابی تنوع زیستی گونه­های گیاهی منطقه­ ارسباران با استفاده از شاخص­های غیر پارامتریک شاخص مارگالف به‌عنوان بهترین شاخص محاسبه غنا تعیین شد (9). با این حال به هنگام استفاده از شاخص­های رایج تعداد گونه، مارگالف و منهنیک فرض بر جمع­آوری تمام گونه­ها در حجم نمونه (تعداد کل افراد موجود در نمونه) با اندازه­ یکسان می­باشد تا غنای گونه­ای بطور دقیق تعیین شود. ازآنجاکه امکان آماربرداری صددرصد تمام گونه­ها در یک منطقه وجود ندارد این مفهوم را می­رساند که شاخص­های مارگالف و منهنیک نمی­توانند اندازه­ دقیقی از غنای گونه­ای را نشان دهند (6). شدت نمونه­برداری متفاوت در دو یا چند جامعه منجر به برآورد غنای گونه­ای متفاوت در آن جوامع خواهد شد، درنتیجه با استفاده از شاخص­های معمول مطالعات نمی­توان جوامع را از نظر غنای گونه­ای مقایسه کرد.  Gamito(16) و Magurran (12) شاخص­های مارگالف و منهنیک را به‌عنوان شاخص­های ساده برای برآورد غنای گونه­ای معرفی کردند که از شدت نمونه­برداری تأثیر می­پذیرند و به‌اندازه‌ نمونه حساس می­باشند، زیرا مشکل اصلی در تخمین غنای گونه­ای وابستگی غنا به‌ شدت نمونه­برداری است. از این جهت عدم توجه به‌ شدت نمونه­برداری مانع از مقایسه­ دقیق غنای گونه­ای در مناطق مختلف می­شود (12). در این پژوهش با توجه به اینکه اندازه نمونه­ها (تعداد افراد) متفاوت است، از این‌رو روشهای ریرفکشن و جک­نایف برای استاندار کردن شرایط نمونه­برداری تیمارها برای مقایسه دقیق غنای گونه­ای مورد استفاده قرار گرفت. غنای گونه­ای برآورد شده با روش­های ریرفکشن و روش جک­نایف نشان داد که جنگل کمتر دست­خورده دارای غنای بیشتری نسبت به جنگل تخریب متوسط و تخریب شدید می­باشد و جنگل با تخریب متوسط دارای غنای گونه­­ای بالاتری نسبت به جنگل تخریب شدید می­باشد (جدول 4 و 5). ثابت شده است که روش­­ ریرفکشن زمانی که اندازه­ نمونه­ جامعه متفاوت باشد نسبت به شاخص­های مارگالف و منهنیک در ارجحیت است. اما میان­یابی از رابطه­ ریرفکشن بدون درک تأثیرات شدت نمونه­برداری نتایج اشتباهی را با خود به همراه دارد (13). همچنین اگر توزیع مکانی افراد به صورت کپه­ای باشد این روش غنای گونه­ای بیشتری را تخمین خواهد زد و برای رفع این مشکل باید نمونه­برداری را افزایش داد (17) و این روش قادر به برون­یابی و تخمین تعداد گونه برای نمونه­های بزرگتر نیست (1). همچنین مقایسه­ جوامع با استفاده از روش ریرفکشن تنها برای واحدهای تاکسونومیکی مشابه که با روش مشابه نمونه­برداری شده باشند امکان­پذیر است و این روش باید برای زیستگاه­های یکسان و مشابه استفاده شود (1). این روش برای تخمین تعداد گونه­های مورد انتظار از یک مجموعه افراد انتخاب‌شده به‌طور تصادفی در یک نمونه (32) و برای استاندارد کردن حجم نمونه­ها (تعداد) افراد برای مقایسه جوامع نمونه­برداری­شده با شدت­های متفاوت (27) و یا کنترل تفاوت­های نمونه­برداری کاربرد مناسبی دارد. در نتیجه زمانی که اندازه­ نمونه متفاوت باشد و هدف مقایسه­ جوامع از نظر غنای گونه­ای باشد روش ریرفکشن نسبت به شاخص­های معمول مطالعات در ارجحیت است و برآورد دقیق­تری را از غنای گونه­ای ارائه می­کند. منحنی ­ریرفکشن افزایش تعداد گونه را با افزایش اندازه نمونه (تعداد افراد) یا با افزایش تعداد پلات نشان می­دهد (شکل 2). منحنی تجمع گونه­­ای تعداد کل گونه­های شناسایی شده را در طول فرایند جمع­آوری داده ثبت می­کند (13). اما بیان شده که منحنی­های تجمع به دو دلیل نمی‌توانند بطور مستقیم غنای گونه­ای را نشان دهند: 1- در بعضی مناطق همواره با افزایش نمونه­برداری تعداد گونه­ها افزایش می­یابد، در نتیجه منحنی همواره به سمت بالا حرکت می­کند، 2- محقق پایه­ها را به طور تصادفی پشت سر هم ثبت نمی­کند و معمولا در طول ترانسکت و یا به صورت نواری گونه­ها را ثبت می­کند (20). یک منحنی تجمع گونه­ای تعداد کل گونه­های شناسایی شده را در طول فرایند جمع­آوری داده ثبت می­کند (33). تعداد بیشتر گونه­­ها در اجتماع و یکنواختی توزیع فراوانی گونه­ها باعث می­شود منحنی به سمت بالا حرکت کند. بالاترین منحنی مربوط به جنگل کمتر دست­خورده به دلیل عدم تخریب و حفظ تعداد گونه­ها در رویشگاه و پایین­ترین منحنی مربوط به جنگل با تخریب شدید به دلیل حذف تعداد زیادی از گونه­ها می­باشد. با افزایش شدت تخریب از غنا و تنوع گونه­ها کاسته شده و باعث تغییر در ساختار جوامع از نظر ترکیب و تراکم گونه­ها می‌شود (24). منحنی جنگل با تخریب متوسط به منحنی جنگل کمتر دست‌خورده نزدیک‌تر است که نشان­دهنده­ شباهت بیشتر این دو تیمار از نظر غنای گونه­ای می­باشد. در همین زمینه عنوان شده است که تخریب‌ در سطح متوسط گاهی باعث ایجاد حفره و فراهم شدن شرایط برای استقرار گونه­های مهاجم و نورپسند و افزایش تعداد گونه (غنای گونه­ای) در یک منطقه می­شود (30).

روش جک­نایف این امکان را به پژوهشگر می­دهد تا تخمینی از تعداد گونه با توجه به‌ اندازه‌ نمونه­ای که انجام نداده است به‌دست آورد. در این پژوهش بیشترین میزان برآورد شده از روش جک نایف مربوط به جنگل کمتر دست­خورده و جنگل با تخریب متوسط است که با میزان شاخص­ تعداد گونه اختلاف زیادی دارد که نشان می­دهد ناکافی بودن تعداد نمونه و شدتهای نمونه­برداری متفاوت منجر به تعیین نامطمئن غنای گونه­ای می­شود. همچنین جک­نایف به‌عنوان بهترین روش برای برآورد غنای گونه­ای در صورتی که نمونه­برداری با استفاده از کوادرات انجام شود و هنگامی که تعداد کمی از پلات­ها در یک منطقه نمونه­برداری شده کاربرد دارد (29) و برای استفاده از این روش نیاز است که اندازه­ پلات­ها و شکل پلات­ها یکسان باشند و برای برآورد غنا با استفاده از این روش نمی­توان از مناطق قطعه قطعه شده استفاده کرد (21). همچنین این روش را برای جامعه­هایی که دارای تعداد زیادی گونه­ نادر هستند و همچنین در جوامعی که نمونه­برداری اندکی انجام می‌شود و تعداد گونه کمتر از نصف گونه­های حاضر است نمی­توان استفاده کرد (1). همچنین فرض­هایی در استفاده از روش جک­نایف وجود دارد، فرض اول بسته بودن جمعیت است یعنی هیچ افزایش یا کاهشی در طول مشاهدات در گونه­ها ایجاد نشود و فرض دوم شدت نمونه­برداری ثابت است. این دو فرض محدودیت استفاده از جک­نایف در مناطق جنگلی بزرگ می­باشد (21). در یک منطقه نمونه­هایی که انتخاب می­شوند تنها بخشی از نمونه­هایی است که از جمعیت در یک منطقه انتخاب شده­اند و نتایج حاصل از این نمونه­ها ممکن است با مقدار واقعی تفاوت داشته باشد (28). جک­نایف به‌عنوان یک روش آماری غیرپارامتری بر پایه­ی اصل تکرار و خطای استاندارد استوار است معرفی شده است (18). جک­نایف یک روش مناسب در مواقعی که نمونه­های کوچک در اختیار است کاربرد دارد و این روش از تمام داده­ها با حذف تأثیر داده­های غیرمعمول استفاده می­کند و از آنجا که آماربرداری صد­در­صد در مناطق مختلف هزینه­بر و وقت­گیر می­باشد از جک­نایف به‌عنوان یک تکنیک و برآوردگر کلی و مناسب زمانی که تعداد کمی نمونه در سطحی معین در اختیار است می­توان برای برآورد غنا در سطوح بزرگ استفاده کرد (18). hemantha (18) این روش را به‌عنوان بهترین تکنیک در برآورد نوسانهای موجودی معرفی کرد.

 بیشترین مقدار برآورد جک­نایف از غنای گونه­ای دو برابر تعداد گونه­های مشاهده شده­ است، در جنگل کمتر دست خورده 117 گونه با استفاده از 9 پلات ثبت شده که برآورد جک­نایف برای این منطقه 149 و حداکثر 234 گونه خواهد بود. برای تیمار جنگل با تخریب متوسط و جنگل با تخریب شدید برآورد جک­نایف به‌ترتیب 144 و 98 و حداکثر برآورد این روش دو برابر گونه­های مشاهده شده است که برای دو تیمار برابر 218 و 134 می­باشد.

بطور کلی با توجه به حساسیت بسیار کم روشهای ریرفکشن و جک­نایف به تفاوت­های نمونه­برداری (20) و لزوم استاندارد کردن داده­های جمع­آوری­شده برای مقایسه­ غنای گونه­ای در بین مناطق، رویشگاه­ها و جوامع گیاهی(17) (25) و به‌طورکلی با توجه به گستردگی اکوسیستم­های جنگلی و عدم امکان برداشت تعداد قطعات نمونه کافی در کنار اصل افزایش تعداد گونه­ها با افزایش شدت نمونه­برداری از یکسو و متفاوت بودن تعداد افراد برداشت شده در هر قطعه نمونه بدلیل تراکم متفاوت گونه­های چوبی و علفی از سوی دیگر، بر اساس نتایج این پژوهش روش­های ریرفکشن و جک­نایف برآورد دقیق­تری از غنای گونه­ای ارائه می­دهد که می­تواند در مدیریت و برنامه­ریزی دقیق­تر حفاظت اکوسیستم­های جنگلی به­ویژه جنگل­های بلوط زاگرس کاربرد زیادی داشته باشد. لازم به ذکر است این پژوهش برای اولین بار در جنگل­های بلوط زاگرس انجام شده است و ضروریست تا پژوهش­های مشابه و حتی کامل­تر در سایر مناطق رویشی و با داده­های پوشش گیاهی متفاوت انجام شود تا بتوان دستورالعمل جامعی در زمینه روش­های ارزیابی غنا و تنوع گونه­ای مختلف ارائه نمود.

1-  اجتهادی، ح.، سپهری، ع.، عکافی، ح.، 1391. روش­های اندازه­گیری تنوع زیستی. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 226ص.

2-  بهمنی، ح.، عطایی، ا.، جلالی، ع.، 1392. مقایسه­ی شاخص­های تنوع زیستی گونه­های درختی در جنگل دارابکلا. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 15(4):55-64.

3-  پرما، ر.، شتایی جویباری، ش.، 1389. اثر عوامل فیزیوگرافی و انسانی بر تاج پوشش و تنوع گونه های چوبی در جنگاهای زاگرس(مطالعه موردی: جنگاهای حفاظت شده قلاجه استان کرمانشاه). فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 18(4):539-555.

4-  ذاکری پاشایی، م.، الوانی نژاد، س.، اسماعیل­زاده، ا.، 1393. رابطه­ی تنوع زیستی گیاهان با عوامل توپوگرافی در جنگل­های غرب مازندران. بوم­شناسی کاربردی، سال سوم، شماره هشتم.

5-  ریگی، م.، فخیره، ا.، 1392. مطالعه­ی اثر شدت­های مختلف چرا بر شاخص­های غنا و تنوع پوشش­های گیاهی به منظور حفاظت زیست­بوم­های مرتعی تفتان. حفاظت زیست­بوم گیاهان، 1(3):105-118.

6-  سلامی، ا.، زارع، ح.، امینی اشکوری، ط.، اجتهادی، ح.، جعفری، ب.، 1386. بررسی و مقایسه­ی تنوع گونه­ای گیاهان در دو عرصه­ی تحت چرا و قرق مرتع کهنه لاشک نوشهر. مجله­ی پژوهش و سازندگی، 37:20-46.

7- عادل، م.ن.، پوربابایی، ح.، امیدی، ع.، 1393. ارزیابی تنوع گونه­های علفی در راشستان­های بهره­برداری نشده (مطالعه­ی موردی: رودبار گیلان). مجله­ی زیست­شناسی ایران، 27(4): 681-690.

8-  قهساره اردستانی، ا.، بصیری، م.، ترکش، م.، برهانی، م.، 1289. شاخص­های مناسب برای بررسی تنوع گونه­ای در چهار مکان مرتعی استان اصفهان. مجله­ی علمی پژوهشی مرتع، 4(1): 33-46.

9- محمدزاده، ا.، بصیری، ر.، تراهی، ع.ا.، 1393. ارزیابی تنوع زیستی گونه­های گیاهی منطقه­ی ارسباران با استفاده از شاخص­های غیرپارامتریک در ارتباط با عامل اکولوژیک ارتفاع از سطح دریا. مجله­ی زیست­شناسی ایران، 27(5):949-963.

10- محمودی، ج.، 1386. بررسی تنوع گونه­ای گیاهان جنگل حفاظت­شده در کلارآباد در سطح گروه­های اکولوژیک. مجله­ی زیست­شناسی ایران، 20(4):353-362.

 

11- Ajbilou, R., Maranon, T. and Arroyyo, J., 2006. Ecological and biogeographical analyses of  Mediterranean forests of northern Morocco. ActaOecologica, 29:104-113.

12- Anne E. Magurran., 2004. Measuring biological diversity. Black Well Science Ltd, Chapter2. 53p.

13- Clarke, K., Lewis, M., 2011. Additive partitioning of rarefaction curves: Removing the influence of sampling on species diversity in vegetation surveys. Ecological Indicators, 11(1):132-139.

14- Death, R., 2008. Margalef index. Reference module in earth system and environmental sciences, Encyclopedia of Ecology, pp:2209-2210.

15- Frances, C., Rathbun, S., 1981. Rarefaction, relative abundance, and diversity of Avian communities. American Ornthologistits Union, 98:785-800.

16- Gamito, S., 2010. Caution is needed when applying Margalef diversity index. Ecological Indicators, 15(2):550-551.

17- Gotelli, N., Chao, A., 2013. Measuring and estimating species richness, species diversity, and biotic similarity from sampling data. Encyclopedia of Biodiversity, Second Edition, pp:195-211.

18- Hemantha, S.B., Kumar, P., 2002. The Jackknife Estimator for Estimating Volatility of Volatility of a Stock, Corporate Finance Review, 7(3):13-21.

19- Jeffrey, A., 2006. Lessons from the past: Forest and Biodiversity. Scientific American, 225(3):116-132.

20- Joaquin, H., Paul, A.V., Gaspar, C., 2006. Evaluating the performance of species richness estimators: sensitivity to sample grain size. Journal of Animal Ecology, 75:274-287.

21- Lam, T., Kieinn, ch., 2008. Estimation of tree species richness from large area forest inventory data: Evaluation and comparison Jackknife estimators. Forest Ecology and Management, 255(3):1002-1010.

22- Lima, T., Vieira, G., 2013. High plant species richness in monospecific tree plantation in the central Amazon. Forest Ecology and Management, 295:77-86.

23- Melo, A., Claudio, G., 2001. Evaluation of methods for estimating macroinvertebrate species Richness using individual stones in tropical streams. Freshwater Biology, 46:711-721.

24- Mishra, B.P., Tripathi, O.P., Tripathi, R.S., Pandey, H.N., 2004. Effects of anthropogenic disturbance on plant diversity and community structure of a sacred grove in Meghalaya, northeast India. Biodiversity and Conservation, 13: 421–436.

25- Moro, M., Lima, D., Matias, L., 2014. Rarefaction, richness estimation and extrapolation methodsin the evaluation of unseen plant diversity in aquatic ecosystem. Aquatic Botany, 117:48-55.

26- Nidup, Sh., Dorji, T., Tshering, U., 2014. Taxon diversity of butterflies in different habitat types in Royal Manas national park. Journal of Entomology and Zoology studies, 2(6): 292-298.

27- Ricotta, C., Pavoline, S., Giovanni, B., Alicia, T., 2011. Functional rarefaction for species abundance data.methods in Ecology and Evolution, 3(3):519-525.

28- Sayed, M., 2015. General Jackknife Variance Estimator for Strarified Sampling Survey, International Mathematical Forum, 10(8):377-383.

29- Smith, Ch., Pontius, J., 2006. Jackknife estimator of species Richness with S-PlUS. Journal of statistical software, volum 15, Issue3.

30- Thomas, A., Justin, L., Callie, J., Daniel, C., 2014. Influence of gap scale disturbance on developmental and successional pathway in Quercus- pinus stands. forest ecology and management, 331:60-70.

31- Wilson, E.O., 1998. The current state of ecological diversity. In: Biodiversity, National Academy press, pp:210-231.

32- Willie, J., Petre, ch., Tagg, N., Lens, L., 2012. Evaluation of species richness estimators based on quantitative performance measures and sensitivity to patchiness and sample grain size. ActaOecologica, 45:31-41.

33- Zhao, J., Ouyan, Zh., Xu, W., Zheng, H., Meng, X., 2010. Sampling adequacy estimarion for plant species composition by accumulation curves- A case study of urban vegetation in Beijing, China, Landscape and urban planning, 113-121.