Document Type : Research Paper
Abstract
The relationship between ecological species groups and some of indicator environmental factors were studied in Golzar Izeh area. Random- systematic sampling method was applied. 40 plots with an area 1200 square of meter were taken for trees and shrubs species and in each plot, 3 transects were settled for herbs. Soil sampling was performed from 0 to 20cm. Measured data were analyzed by PCA ordination and TWINSPAN classification. The results of classification were shown that the plant communities, can divided to three ecological groups. The results of ordination which coincided to classification outcome, were revealed that the most important environmental factors which are shown significant correlation with three ecological groups included: pH, cover percentage of rock, percentage of litter and CaCO3 in terms of percent.
Keywords
بررسی ارتباط بین برخی عوامل محیطی و گروههای اکولوژیک گیاهی در منطقه گلزار ایذه
رضا بصیری1،* و سجاد عالی محمودی سراب2
1 بهبهان، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء، دانشکدة منابع طبیعی، گروه جنگلداری
2 کرج، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگلداری
تاریخ دریافت: 8/9/89 تاریخ پذیرش: 22/1/91
چکیده
ارتباط بین گروههای اکولوژیک گیاهی و برخی از عوامل محیطی شاخص منطقه گلزار ایذه واقع در استان خوزستان مورد مطالعه قرار گرفت. روش نمونهبرداری تصادفی سیستماتیک بکار رفت. تعداد 40 پلات به مساحت 1200 متر مربع برای گونههای درختی و برای پوشش علفی در هر قطعهنمونه 2 ترانسکت برداشت شد. از 20سانتیمتری اول عمق خاک نمونهگیری انجام شد. دادههای برداشت شده از طریق روش رستهبندی PCA و طبقهبندی کمی TWINSPAN مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج طبقهبندی نشان داد که اجتماعات گیاهی در این منطقه را میتوان به سه گروه اکولوژیک Quercus brantii، Amygdalus orientalis و Heteranthelium piliferum تقسیم کرد. نتایج رستهبندی CCA که منطبق بر نتایج طبقهبندی TWINSPAN و PCA بود نشان داد که مهمترین متغیرهای محیطی که همبستگی معنیداری با سه گروه نشان دادند شامل اسیدیته خاک، درصد پوشش سنگی، درصد لاشبرگ و درصد کربنات کلسیم میباشند.
واژههای کلیدی: گروههای اکولوژیک، عوامل محیطی، PCA، TWINSPAN ، CCA، ایذه
* نویسنده مسئول، تلفن: 2221488-0671 ، پستالکترونیکی: basiri52@yahoo.com
مقدمه
بررسی ارتباط بین اجتماعات گیاهی و عوامل محیطی در علم اکولوژی سابقه دیرینه دارد (18، 20، 21، 29، 30، 31). در ایران نیز مطالعات متعددی در خصوص بررسی های اکولوژیک اجتماعات گیاهی و ارتباطشان با عوامل محیطی انجام شده است (1، 3، 7، 8، 9، 11، 12). پوششگیاهی هر منطقه یکی از مهمترین پدیدههای سیمای طبیعت بوده و بهترین راهنمای قضاوت درباره وضعیت بومشناختی آن منطقه میباشد، زیرا گیاهان موجودات پا برجایی هستند که در درازمدت کلیه شرایط و رخدادهای محیطزیست را تحمل کرده و با تنشهای زیستمحیطی سازگار شدهاند(22). از طرفی یکی از راهکارهای اساسی در مدیریت جنگل میتواند براساس تعیین همین ارتباط باشد (5). زیرا هر بخشی از جنگل دارای شرایط محیطی مختلفی بوده و بر این اساس پتانسیل و توان خاصی را داراست که با شناخت گروه گونههایی که نیازهای اکولوژیک مشابهی را خواستارند (گروههای اکولوژیک) و در مرحله بعد شناسایی مهمترین عوامل محیطی تأثیرگذار بر این گروهها میتوان در هر قسمتی از جنگل مطلوبترین برنامههای مدیریتی را اجرا کرد(2).
منطقهی گلزار ایذه در استان شرایط محیطی ویژای دارد. وجود ناحیهای صخرهای در مساحتی بسیار وسیع و حضور ترکیبی از گونههای درختی مانند ارژن و بلوط ایرانی در این منطقه که هر کدام خواستههای اکولوژیکی مخصوصی را طلب میکنند بر میزان اهمیت تحقیق در این منطقه میافزاید. از طرفی محدود بودن تحقیقات انجام شده در منطقه ایذه باعث گردید تا مطالعه حاضر با هدف یافتن الگوهای ارتباطی بین جوامع گیاهی و برخی از عوامل محیطی شاخص در منطقه از طریق روشهای مؤثر کمی مانند رستهبندی و طبقهبندی انجام شود.
بین جوامع گیاهی و عوامل محیطی روابط پیچیدهای وجود دارد. بنابراین، تحقیقاتی که روی ارتباط بین جوامع گیاهی و عوامل محیطی متمرکز میشوند در محدوده مطالعاتی اکولوژی خیلی زود از اهمیت خاصی برخوردار میشوند(20). روشهای کمی سازی برای بررسی چگونگی برقراری ارتباط بین جوامع گیاهی و عوامل محیطی از اهمیت ویژهای برخوردار است. معمولترین روشها برای تحلیل پوشش گیاهی روشهای کمی رستهبندی و طبقهبندی میباشد (28). در بین روشهای مختلف طبقهبندی روش TWINSPAN یکی از موثرترین روشها شناخته شده است (19). در این مقاله برای یافتن ارتباط بین الگوهای موجود در دادههای گونهها و فاکتورهای محیطی از تکنیک رستهبندی CCA استفاده شد. این مطالعه تلاش میکند تا گروههای اکولوژیک مختلف را شناسایی و بعد ارتباط بین این گروهها و عوامل محیطی مؤثر بر آنها را در منطقه گلزار ایذه بیابد.
مواد و روشها
منطقهی مورد مطالعه: منطقهی گلزار بین عرضهای ״ 33 ׳ 7 32ْ و ״3 ׳8 32ْ و بین طولهای ״59 ׳ 43 49ْ و ״ 56 ׳ 44 49ْ در شمال غرب شهرستان ایذه استان خوزستان واقع است. بلندترین نقطهی آن کوه سگ ورده به ارتفاع 1624 متر و کمترین نقطهی ارتفاعی آن از سطح دریا 1536 متر میباشد (شکل1). براساس گزارش هواشناسی شهرستان ایذه، متوسط بارندگی سالانه 725 میلیمتر که حداقل و حداکثر آن بهترتیب با مقدار صفر و 145 میلیمتر، در ماههای تیر و آذر ماه اتفاق میافتد. گرمترین ماه سال مرداد ماه با متوسط دمای روزانه 55/45 درجه سانتیگراد و سردترین ماه سال بهمن ماه با متوسط دمای روزانه 15/1درجه سانتیگراد میباشد. به لحاظ کلی دو تیپ بلوط خالص و ارژن خالص در منطقه مورد مطالعه قابل مشاهده است.
شکل1- محدوده منطقه مورد مطالعه در گلزار ایذه
روش تحقیق: روش نمونهبرداری در این مطالعه تصادفی سیستماتیک بود که تعداد 40 قطعه نمونه در مساحت 70 هکتاری قرار داده شد. مساحت قطعات نمونه با روش حداقل سطح (16)، 1200 مترمربع تعیین شد. شکل قطعات نمونه مستطیلی به ابعاد 4030 متر در نظر گرفته شد. در عرض 30 متری هر قطعه نمونه، دو ترانسکت به طول 40 متر و به فاصله 10 متر از یکدیگر قرار داده شد (شکل2). روی هر ترانسکت به فاصله هر 4 متر، یک میکروپلات دایرهای به مساحت 5/0 مترمربع جهت بررسی پوشش گیاهی علفی، درصد لاشبرگ و درصد پوشش سنگی در نظر گرفته شد (شکل2). از هر چهار گوشه قطعه نمونه اصلی یک نمونه از 20 سانتیمتری اول عمق خاک برداشت شد و بعد با هم ترکیب گردید تا یک نمونه خاک ترکیبی از هر قطعه نمونه 1200 مترمربعی بدست آید (شکل2).
دادهها و روش تحلیل آنها: دادههای برداشت شده سه بخش را شامل میشد: الف) دادههای پوشش گیاهی شامل درصد پوشش بودند که از ضرایب ترکیبی براون- بلانکه استفاده شد(15). پوشش درختی در محدوده 1200 مترمربع و برای پوشش علفی در محدوده 5/0 مترمربع، مورد تخمین قرار گرفت. ب) دادههای خاک که از عمق 0 تا 20 سانتیمتری برداشت شده بودند (24). برخی از متغیرها مانند: اسیدیته خاک (pH)، شوری خاک (EC) به دسی زیمنس بر متر()، کربنات کلسیم به درصد، کربن آلی (به درصد)، ماده آلی (به درصد)، نیتروژن(به درصد (، ، فسفر برحسب ((ppm، پتاسیم برحسب ((ppm و درصد اشباع خاک. ج) دادههای پوشش سنگی و درصد لاشبرگ در میکروپلاتهای 5/0 مترمربعی مورد اندازهگیری قرار گرفتند.
شکل2- شمایی از شکل و ابعاد قطعه نمونه، میکروپلاتها و نمونههای خاک
دادههای پوشش گیاهی ابتدا از طریق روش رستهبندی PCA (تحلیل مؤلفههای اصلی) مورد بررسی اولیه قرار گرفت تا شیب تغییرات برای قطعات نمونه براساس گونههای گیاهی مورد بررسی قرار گیرد و وضعیت تفکیک قطعات نمونه به گروههای اکولوژیک ممکن، مشخص گردد.
سپس دادههای پوشش گیاهی براساس روش تحلیل دوطرفه گونههای شاخص (TWINSPAN) گروهبندی شدند. در این روش براساس حضور دستهای از گونهها با خصوصیات مشترک طبقهبندی صورت میگیرد، به عبارت دیگر قطعات نمونه با توجه به حضور یا عدم حضور گونهها و نیز عامل شبه گونه (Pseudospecies) یا معادل کمی متغیرهای کیفی مشخص شده در جدول اقتباسی ترکیب پوشش- فراوانی براون- بلانکه با هم مقایسه میشوند و قطعات نمونه که تشابه بیشتری دارند، در کنار یکدیگر قرار میگیرند (19).
برای تعیین گونههای معرف برای گروههای اکولوژیک از روش Dufrene و Legendre (17) استفاده گردید.
بهمنظور تحلیل ارتباط بین متغیرهای محیطی و گروههای اکولوژیک از روش شیب تغییرات مستقیم یا تحلیل تطبیقی کانونی (Canonical correspondence analysis یا رستهبندی CCA) استفاده گردید (26). CCA ارتباط بین گونهها و عوامل محیطی را بصورت یک ترکیب خطی بررسی میکند (23).
نتایج
تحلیل رستهبندی PCA: تحلیل PCA صورت گرفته نشان میدهد که محور 1 با مقدار ویژه 42/0 میزان 45 درصد و محور2 با مقدار ویژه 28/0 میزان 28 درصد از کل تغییرات را توجیه میکنند. با توجه به شکل3، محور 1 دو گروه اکولوژیک اصلی را جدا میکند. گروه اول در سمت چپ و گروه دوم در سمت راست محور 1 قرار گرفته است. محور 2 میتواند در تفکیک دو زیرگروه نقش داشته باشد. زیرگروه اول در سمت مثبت و زیرگروه دوم در سمت منفی محور 2 قرار دارد. محور 1 که دارای بیشترین سهم تغییرات است، در سمت مثبت با عوامل محیطی مانند درصد پوشش سنگی، pH و درصد کربنات کلسیم و در سمت منفی با درصد لاشبرگ تعریف میشود. محور2 با عامل درصد اشباع همبستگی زیاد نشان میدهد و میتواند در تفکیک زیرگروهها نقش داشته باشد.
شکل3- نمودار رستهبندی PCA برای قطعات نمونه منطقه گلزار ایذه
تحلیل دو طرفه گونههای شاخص یا TWINSPAN پوشش گیاهی: از بین 40 قطعه نمونه برداشت شده 90 گونه گیاهی شناسایی شدند و براساس تحلیل DCA، سه گروه اکولوژیک تفکیک شدند (شکل4).
اعداد داخل پرانتز در شکل4، فرکانس حضور گونه را در گروهها نشان میدهد. علائم + و – نشانگر گروههای مثبت و منفی می باشد.
در اولین طبقهبندی که دو گروه بزرگ اکولوژیک بدست میدهد؛ کلا" 18 گونه معرف دخالت دارند (جدول1). مهمترین گونههای معرف درختی که از نظر تحلیل گونههای معرف دارای بالاترین میزان شاخص اهمیت (Importance Value) میباشند شامل v. persica Quercus brantii با میزان شاخص اهمیت 9/75 و Amygdalus orientalis Duh با میزان شاخص اهمیت 3/66 هستند که این گروهها را با نام همین گونهها خواهیم شناخت، یعنی گروه اکولوژیک Quercus brantii و گروه اکولوژیک Amygdalus orientalis .
شکل4- دیاگرام طبقهبندی پوشش گیاهی منطقه به روشTWINSPAN
گروه اکولوژیک Amygdalus orientalis خود میتواند به دو گروه جزئیتر طبقهبندی شود. گروه اول شامل 6 گونه معرف میباشد که گونه علفی Heteranthelium piliferum دارای بالاترین میزان شاخص اهمیت 0/63 میباشد. در این گروه گونه معرف درختی وجود ندارد، بنابراین این گروه را با نام همین گونه خواهیم شناخت، یعنی گروه اکولوژیک Heteranthelium piliferum. در ایجاد گروه دوم 8 گونه معرف دخالت دارند که گونه علفی Anagallis arvensis دارای بالاترین میزان شاخص اهمیت (9/76) میباشد. در این گروه گونه معرف درختی Amygdalus orientalis وجود دارد و بهعنوان گروه اکولوژیک Amygdalus orientalis شناخته میشود.
تحلیل تطبیقی کانونی یا CCA گروههای اکولوژیک: نتایج تحلیل CCA در شکلهای 5 و 6 نمایش داده شده است. با توجه به مقادیر ویژه برای محور1، 39/0 (برای شکل 5)، 66/0 (برای شکل 6) و برای محور2، 14/0 (برای شکل 5)، 29/0 (برای شکل6 ) و همچنین مهم بودن دو محور اول و دوم از نظر اطلاعات اکولوژیکی، از این دو محور جهت تحلیل استفاده شد. در این نمودار، نقاط نشان داده شده با علائم مثلث، قطعات نمونه و بردارها نمایانگر متغیرهای محیطی معنیدار و مؤثر بر توزیع گروههای اکولوژیک میباشند. براساس شکل، سه گروه اکولوژیک قابل تفکیک را میتوان مشخص کرد که با علائم "g1" ، " g2 " و "g3" نشان داده شده است. الگوی توزیع گروههای اکولوژیک بنظر تابع چهار متغیر محیطی شامل: درصد پوشش سنگی، اسیدیته خاک، درصد کربنات کلسیم و مقدار فسفر و همچنین درصد لاشبرگ میباشد. اولین محور با متغیرهای درصد پوشش سنگی ()، اسیدیته () و کربنات کلسیم () همبستگی منفی و با متغیر درصد لاشبرگ () همبستگی مثبت دارد. متغیرهای فسفر () و درصد لاشبرگ () با محور دوم نیز نسبت به دیگر متغیرها بیشترین همبستگی را دارا میباشد. محور1 در تفکیک گروه Quercus brantii از دو گروه دیگر شامل گروه Heteranthelium piliferum و گروه Amygdalus orientalis نقش دارد. بهطوریکه گروه Quercus brantii با سمت راست محور1 همبستگی زیادی دارد. گروه Heteranthelium piliferum با سمت مثبت محور2 و گروه Amygdalus orientalis با سمت منفی محور2 همبستگی زیادی را نشان میدهد.
بحث
بهمنظور تحلیل گرادیانهای اکولوژیک و تبیین ارتباطات بین پوشش گیاهی و عوامل محیطی، گروههای اکولوژیک گیاهی مورد مطالعه قرار گرفتند.
جدول1- معرفی گونههای شاخص در هر گروه اکولوژیک به همراه میزان شاخص اهمیت و مقدار احتمال (p-value) براساس آزمون Monte Carlo
مقدار p |
شاخص اهمیت |
گروه اکولوژیک |
نام علمی |
0020/0 |
0/63 |
1 |
Heteranthelium piliferum (Banks& Soland.) Hochst. |
0190/0 |
9/53 |
1 |
Lolium rigidum Gaudin |
0010/0 |
8/53 |
1 |
Cichorium intybus L. |
019/0 |
3/51 |
1 |
Bromus danthoniae Train. |
0010/0 |
0/50 |
1 |
Ranuculus asiaticus L. |
0090/0 |
0/30 |
1 |
Papaver dubium L. |
0010/0 |
9/76 |
2 |
Anagallis arvensis L. |
0010/0 |
6/72 |
2 |
Griseb. Gentiana olivieri |
0010/0 |
3/66 |
2 |
Amygdalus orientalis Duh. |
0010/0 |
9/63 |
2 |
Onobrychis crista-galli (L.) Lam |
0010/0 |
5/62 |
2 |
Valeriana vesica (L.) Moench. |
0010/0 |
0/58 |
2 |
Cousinia sp. |
0010/0 |
1/57 |
2 |
Scrophularia striata Boiss. |
0010/0 |
0/50 |
2 |
Ziziphora capitata L. |
0010/0 |
9/75 |
3 |
Quercus brantii Lindl. v. persica |
0010/0 |
1/66 |
3 |
Poa timoleontis Helder ex Boiss. |
001/0 |
9/63 |
3 |
Onobrychis ptolemaica (Del)DC. |
007/0 |
7/54 |
3 |
Minuartia hybrida (Vill.)Schischk. |
گروه Quercus brantii با گونههای شاخصی مثل Poa timoleontis در ناحیهای استقرار یافته که مقدار لاشبرگ بالایی دارد. گروه Amygdalus orientalis با گونههای معروفی همانند Anagallis arvensis، aolivier Gentiana، Onobrychis crista-galli و Valeriana vesica و گروه Heteranthelium piliferum با گونههای شاخصی مثل Lolium rigidum، Cichorium intybus و Ranuculus asiaticus در ناحیهای رویش داشته که دارای پوشش سنگی زیاد، کربنات کلسیم بالا و مقدار pH بالا میباشد.
شکل5- نمودار دو بعدی رستهبندی CCA برای گروههای اکولوژیک منطقه گلزار ایذه (g1: معرف گروه اکولوژیکHeteranthelium piliferum ، g2: معرف گروه اکولوژیک Amygdalus orientalis و g3: معرف گروه اکولوژیک Quercus brantii میباشد).
|
|||||||||
|
|||||||||
شکل6- نمودار رستهبندی CCA برای گونههای شاخص گروههای اکولوژیک منطقه گلزار ایذه (حروف نشان داده شده در شکل معادل مخفف نام گونهها میباشد که در جدول1 آمده است).
طبقهبندی و گروهبندی اکولوژیک اراضی و رویشگاههای جنگلی از دهه 1980 تا به امروز از مباحث اصلی مدیریت جنگل (بهعنوان واحد پایه اکوسیستم) بوده است (12،14). از این قبیل مطالعات در ایران نیز انجام شده است. ازجمله میتوان به بررسی تنوع گونههای گیاهی در منطقه حفاظت شده کلارآباداشاره کرد. در آن مطالعه نیز برای تعیین گروه گونههای اکولوژیک از TWINSPAN استفاده و وجود 4 گروه گونه اکولوژیک تشخیص داده شد (10). از طرفی مجموعه گونههای گیاهی قرار گرفته در کنار یکدیگر که یک گروه اکولوژیک را شکل میدهند همواره محیط مشابهی را برای خود ایجاد میکنند. با توجه به خواستههای اکولوژیک متفاوت گونهها، گروههای مختلف در محیطهای متفاوت استقرار خواهند یافت و شناسایی ارتباط بین این گروهها و عوامل محیطی مؤثر در تفکیک آنها در مدیریت آنها نقش مهمی دارد.
در این بررسی با استفاده از رستهبندی PCA دو گروه بزرگ که یکی از آنها خود به دو زیرگروه تقسیم میشود، مشخص شدند. نکته قابل توجه اینکه گروه اول در سمت منفی محور اول و در سمت مخالف گروه دوم واقع است که نشان میدهد مجموعه مشخصههای محیطی که محور اول با آنها تعریف میشود در این دو گروه کاملا متفاوتند و عناصر رویشی موجود در این گروهها به لحاظ سرشت اکولوژیک در مقابل یکدیگر قرار میگیرند. در سمت راست محور1 پلاتهایی دیده میشود که گونه غالب درختی در آنها Amygdalus orientalis است و در سمت چپ محور1 گونه Quercus brantii غالب است. عصری و مهرنیا (6) در مطالعات خود این دو گروه را بهعنوان دو جامعه تشخیص دادند. مهمترین عامل محیطی که با محور1 همبستگی زیادی را نشان داد درصد پوشش سنگی میباشد که با سرشت اکولوژیکی این دو گونه همخوانی دارد، بهطوریکه در مناطق رویشیAmygdalus orientalis، درصد پوشش سنگی بسیار زیادی دیده شد؛ درحالیکه در نواحی رویشی Quercus brantii میزان پوشش سنگی بسیار کم بود.
نتایج تحلیل TWINSPAN و تحلیل PCA تأیید کننده وجود سه گروه اکولوژیک در منطقه است. برخی از مطالعات انجام شده وجود این سه گروه را در قالب گروههای اکولوژیک گزارش کردهاند (3، 4). ارتباط بین این سه گروه و عوامل محیطی مؤثر در تفکیک آنها در تحلیل CCA بصورت دقیقتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحلیل عواملی همانند درصد پوشش سنگی، pH، درصد کربنات کلسیم و درصد لاشبرگ بهترتیب مهمترین عوامل محیطی مؤثر در تفکیک گروههای Amygdalus orientalis و Quercus brantii شناخته شدند. وجود پوشش سنگی بسیار زیاد در ناحیه رویشی Amygdalus orientalis و در عوض میزان زیاد خاک و لاشبرگ در منطقه رویشی Quercus brantii میتواند دلیلی بر بوجود آمدن چنین شرایطی باشد. محور2 در تحلیل CCA باعث تفکیک گروه Heteranthelium piliferum شده است، بهطوریکه در این گروه میزان فسفر کم و مقدار لاشبرگ زیادتر از گروه Amygdalus orientalis دیده میشود. بیشتر گونههای شاخص این گروه مثل گونه Heteranthelium piliferum یا گونه Bromus danthoniae یا گونه Ranuculus asiaticus از عناصر یکساله مناطق ایران تورانی بشمار میآیند و معمولا در بیشتر مناطق وجود دارند. ازجمله میتوان به مطالعه تنوع گونهای گیاهان علفی در زاگرس میانی اشاره کرد که نشان داد خانوادهPoaceae و جنس Bromus بیشترین تعداد گونه را به خود اختصاص دادهاند(13). بنابراین بنظر میرسد در این ناحیه تخریب انسانی و دامی در بوجود آمدن این گروه تأثیرگذار بوده است (27).
سپاسگزاری
از مسئولان محترم اداره منابع طبیعی شهرستان ایذه و جناب آقای مهندس عالی محمودی ریاست محترم اداره بواسطه همکاری صمیمانه و دلسوزانه، کمال تشکر و قدردانی را مینمایم. همچنین از دستاندرکاران دانشکده منابع طبیعی بهبهان و بخش گیاهشناسی آن سپاسگزاری میکنم و سلامتی و بهروزی همگی را از خداوند منان خواستارم.