مدلسازی پراکنش فعلی و آینده راش شرقی (Fagus orientalis Lipsky) در جنگل‌های هیرکانی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم زیستی جنگل، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 استاد، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

3 دکتری علوم مرتع، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران و مدرس گروه علوم کشاورزی، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

4 دانشیار، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

doi
10.30466/jfrd.2023.54968.1698
چکیده

مقدمه و هدف: جنگل‌های راش، از بزرگ‌ترین جنگل‌های اروپا تا مناطق کوهستانی جنوب اروپا و سواحل دریای خزر، زیستگاه راش شرقی (Fagus orientalis Lipsky) به‌عنوان گونه غالب هستند. این جنگل‌ها نقش مهمی در کاهش دی‌اکسیدکربن و مقابله با تغییرات اقلیمی دارند. پیش‌بینی اثر تغییرات اقلیمی بر اکوسیستم‌ها و گونه‌ها از اهداف اساسی بوم‌شناسی است. برای مدیریت پایدار، شناخت تأثیر اقلیم بر پراکنش گیاهان ضروری است. مدل‌های پراکنش گونه‌ای (SDMs) ابزارهای کلیدی در شناسایی زیستگاه‌های مطلوب و تدوین راهکارهای حفاظتی در برابر تغییر اقلیم هستند.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، پراکنش راش شرقی در جنگل‌های هیرکانی تحت شرایط اقلیمی فعلی و آینده با استفاده از الگوریتم‌های مدل‌سازی شامل شبکه عصبی مصنوعی، مدل خطی تعمیم‌یافته، رگرسیون تطبیقی چندمتغیره، حداکثر آنتروپی و جنگل تصادفی بررسی شد. مدل رقومی ارتفاع (DEM) برای تولید لایه‌های شیب، جهت شیب و ارتفاع به‌کار رفت و 19 متغیر زیست‌اقلیمی با قدرت تفکیک مکانی یک کیلومتر از پایگاه داده CHELSA استخراج شد. تعداد 1068 نقطه رخداد گونه با حداقل فاصله یک کیلومتری از یکدیگر به‌عنوان متغیر وابسته، و هشت متغیر فیزیوگرافی و زیست‌اقلیمی با آزمون همبستگی پیرسون (8/0>r>8/0-) به‌عنوان متغیرهای مستقل انتخاب شدند. مدل‌ها با تخصیص 75 درصد داده‌ها برای آموزش و 25 درصد برای ارزیابی، از طریق شاخص‌هایی مانند سطح زیر منحنی ROC، حساسیت، ویژه‌انگاری و TSS ارزیابی شدند.یافته‌ها: تمامی مدل‌های مجزا توانایی شناسایی محدوده پراکنش راش شرقی را داشتند، اما مدل اجماعی و سپس جنگل تصادفی بهترین عملکرد را نشان دادند. رویکرد اجماعی عدم قطعیت پیش‌بینی‌ها را کاهش داد. بررسی اهمیت متغیرها نشان داد که ارتفاع، تغییرات فصلی دما و شیب، تأثیرگذارترین عوامل در پراکنش گونه بودند، به‌طوری که ارتفاع حدود 40 درصد از تغییرات را توضیح داد. همچنین، ایزوترمالیتی کمترین تأثیر را داشت. پراکنش گونه عمدتاً از آستارا تا گرگان امتداد داشت، با احتمال رخداد بیشتر در استان‌های گیلان و مازندران نسبت به گلستان. مطابق مدل اجماعی، 31.05 درصد از منطقه مطالعه (6030.6 کیلومترمربع) زیستگاه مطلوبی برای گونه بود که تحت اقلیم آینده کاهش خواهد یافت. منحنی‌های پاسخ، ارتفاع 1300 تا 2000 متر و شیب 30 درصد را به‌عنوان شرایط بهینه نشان دادند. در سناریوی SSP5-8.5، کاهش پراکنش در مقایسه با SSP1-2.6 و در دوره 2100-2071 نسبت به 2070-2041 بیشتر بود. تحت سناریوی خوش‌بینانه (2070-2041) و بدبینانه (2100-2071) بر اساس مدل GFDL-ESM4، پراکنش راش شرقی به ترتیب 7.65 و 34.8 درصد کاهش خواهد یافت.نتیجه‌گیری: استفاده از مدل اجماعی، به دلیل تأکید بر نواحی مشترک بین مدل‌های مختلف، شبیه‌سازی دقیق‌تری از پراکنش گونه ارائه داد. با توجه به دقت بالای مدل‌ها، این روش‌ها می‌توانند ابزاری ارزشمند در پیش‌بینی تأثیر تغییر اقلیم بر پراکنش راش شرقی در جنگل‌های هیرکانی باشند. یافته‌ها می‌توانند مبنایی علمی برای تدوین راهکارهای حفاظتی، مدیریت پایدار و احیای زیستگاه‌های مستعد باشند.