مدلسازی پراکنش گونه ای شمشاد هیرکانی (Buxus Hyrcana Pojark) با بهره گیری از مدل جنگل تصادفی در جنگل های شمال ایران

مقدمه و هدف: ثبات و پایداری بوم­سازگان­ها نیازمند شناخت روابط بین پراکنش گونه­های گیاهی و عوامل محیطی است. تکنیک های مدلسازی پراکنش گونه ها به­عنوان ابزار قدرتمندی برای حمایت از استراتژی­های مدیریت جنگل در زمینه تغییرات اقلیمی شناخته می­شوند. شمشاد گونه­ای بردبار به سایه بوده و در زیر آشکوب جنگل­های جلگه ای و میان بند شمال ایران پراکنش دارد که با ایجاد تاج پوشش انبوه و فشرده، محیطی تاریک در جنگل ایجاد می­کند. به دلیل تخریب گسترده رویشگاه­های شمشاد در دهه­های اخیر، این گونه جزء جوامع ذخیره­گاهی درنظر گرفته شده است تا از انقراض آن جلوگیری شود. هدف اصلی این پژوهش مدلسازی پراکنش این گونه در جنگل­های هیرکانی است.مواد و روش ها: در این بررسی، با استفاده از ۵۷۰ نقطه حضور واقعی شمشاد در جنگل های هیرکانی، پراکنش این گونه مدلسازی شد. متغیرهای زیست اقلیمی از پایگاه WorldClim و متغیرهای توپوگرافی از مدل رقومی ارتفاع استخراج شدند. برای کاهش هم خطی، از آزمون VIF استفاده شد. ۷۰ درصد نمونه­ها به­عنوان داده­های آموزشی برای توسعه مدل و۳۰ درصد باقی­مانده به­عنوان داده­های آزمون برای اعتبارسنجی مدل اختصاص داده شدند. مدلسازی با الگوریتم جنگل تصادفی در محیط R و با بهره گیری از داده های حضور و شبه غیاب، تنظیم شاخص­های مدل (۵۰۰ درخت، ۲=mtry، ۵=min_n) و اعتبارسنجی متقابل آن با روش (۱۰ fold Cross-Validation) انجام شد. عملکرد مدل با شاخص های AUC، TSS، دقت کلی و ضریب کاپا ارزیابی شد.یافته ها: نتایج حاصل از مدل جنگل تصادفی نشان داد که مدل از دقت بالایی در پیش بینی پراکنش شمشاد برخوردار است (۹۸/۰=AUC، ۹۵/۰= Accuracy ، ۷۲/۰= Kappa ، ۶۳/۰=TSS). مدل جنگل تصادفی با استفاده از متغیرهای زیست اقلیمی و توپوگرافی، عملکرد بسیار مطلوبی در پیش بینی پراکنش شمشاد هیرکانی داشت. ارزیابی اهمیت متغیرها نشان داد که متغیرهای زیست اقلیمی bio۳ (هم­دمایی)، bio۱۲ (بارندگی سالانه)، bio۸ (میانگین دما در فصل مرطوب) و bio۱ (میانگین دمای سالانه)  بیشترین تاثیر را در پراکنش گونه شمشاد داشتند. منحنی پاسخ گونه شمشاد نسبت به چهار متغیر مهم نیز رسم شد. نقشه مطلوبیت زیستگاه شمشاد، مناطق با شرایط بوم­شناختی مناسب را مشخص کرد که بخش های گسترده ای از استان مازندران و نواحی مرزی جنگل های هیرکانی را شامل می شود.نتیجه گیری: تحلیل اهمیت متغیرها نشان داد که هم دمایی (Bio۳) به عنوان موثرترین متغیر، نشان دهنده نقش ثبات دمایی در زیست پذیری شمشاد است؛ گونه ای همیشه سبز و سایه پسند که در برابر نوسانات دمایی حساس است و در مناطق با دامنه دمایی متعادل (۱۵–۲۰ درجه) حضور بیشتری دارد. بارندگی سالانه (Bio۱۲) نیز اهمیت بالایی داشت و منحنی پاسخ نشان داد احتمال حضور شمشاد در نواحی با بارندگی بیش از ۳۰۰ میلی متر به مراتب بیشتر است؛ زیرا رطوبت کافی برای رشد، فتوسنتز و کاهش تنش آبی فراهم می سازد. متغیر Bio۸ (میانگین دما در فصل مرطوب) با تاثیرگذاری بر رشد رویشی و مقاومت به بیماری های قارچی، در بازه دمایی حدود پنج تا ۱۰ درجه شرایط بهینه برای این گونه فراهم می کند. همچنین Bio۱ (میانگین دمای سالانه) نشان داد که شمشاد بیشتر در مناطقی با اقلیم معتدل و دمای متوسط سالانه بین هشت تا ۱۳ درجه پراکنش دارد. در مقابل، متغیرهای توپوگرافی مثل طول شیب و تابش خورشیدی نقش مکمل داشته و در سطوح محلی شرایط میکروکلیمایی را تعدیل می کنند. نقشه مطلوبیت رویشگاه نیز نشان داد که مناطق میانی و غربی جنگل های هیرکانی، به ویژه در استان های مازندران و گیلان، دارای بالاترین احتمال حضور گونه هستند. همچنین در برخی نواحی استان گلستان نیز مطلوبیت متوسط تا بالایی پیش بینی شد که قابلیت بالقوه برای احیای شمشاد در این مناطق را نشان می دهد. این نتایج نقش کلیدی اقلیم، به ویژه ترکیب دما و رطوبت، را در تبیین پراکنش شمشاد تایید کرده و بر لزوم حفاظت از زیستگاه های با شرایط اقلیمی پایدار تاکید می­کند.

کلیدواژه ها:

پایگاه اطلاعاتی Worldclim ، متغیر زیست اقلیمی ، مطلوبیت رویشگاه ، یادگیری ماشین