ارتباط بین تنوع ‎زیستی و زی‎ توده روزمینی گیاهان چوبی در طول مناطق اقلیمی و گرادیان ارتفاعی (مطالعه موردی: جنگل‎ های استان ایلام)

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: جنگل‎ های زاگرس به‎عنوان یکی از مهم‎ ترین بوم‎ سازگان‎ های ایران، نقش کلیدی را در تعدیل آب و هوا، حفاظت از تنوع ‎زیستی و ارائه خدمات بوم‎ سازگانی ایفا می‎ کنند. با این ‎حال، عوامل انسانی و تغییرات اقلیمی، این جنگل‎ ها را با تهدیداتی مانند کاهش زی‎توده و تنوع گونه‎ ی مواجه کرده‎ اند. تنوع‎ زیستی از مهم‎ترین ویژگی ‎های بوم ‎سازگان‎ های جنگلی است و نقش مهمی در پایداری و حفاظت از کارکردهای بوم‎ سازگانی از قبیل زی‎ توده روزمینی دارد. هر چند که نقش عوامل توپوگرافی به‎ ویژه ارتفاع از سطح دریا در مناطق اقلیمی بر ارتباط بین تنوع ‎زیستی و کارکرد اکوسیستم در جنگل ‎های زاگرس به‎ خوبی مورد بررسی قرار نگرفته است. پژوهش حاضر با هدف بررسی رابطه بین شاخص های تنوع ‎زیستی (تنوع، غنا، یکنواختی) و زی توده روزمینی، تلاش دارد تا با طراحی مطالعه مشابه در مناطق اقلیمی مختلف، ارتباط بین شاخص ‎های تنوع‎ زیستی و کارکرد اکوسیستم در طول گرادیان ارتفاعی در استان ایلام را مورد بررسی قرار دهد. مواد و روش‎ ها: به‎ منظور دستیابی به اهداف مطالعه، مناطقی با اقلیم متفاوت (نیمه ‎مرطوب سرد: مانشت‎قلارنگ؛ نیمه‎ خشک سرد: کبیرکوه) انتخاب شدند. مناطق مورد مطالعه با توجه به ویژگی ‎های اقلیمی، توپوگرافی و پوشش گیاهی انتخاب شدند تا تاثیر این عوامل بر تنوع گونه ‎ای و کارکرد اکوسیستم ارزیابی شود. در هر منطقه در امتداد گرادیان ارتفاعی ۳۰۰ متری، ۴ ترانسکت با فاصله ۱۰۰ متر پیاده و قطعات نمونه با ابعاد ۳۰ متر در ۳۰ متر به‎صورت تصادفی سیستماتیک روی ترانسکت ‎ها پیاده شدند. داده های مربوط به گونه های چوبی از قبیل نوع‎ گونه، قطر برابر سینه، ارتفاع کل و قطر بزرگ و کوچک تاج ثبت شدند. برای ارزیابی تنوع ‎زیستی، شاخص های تنوع (شانون-وینر، سیمپسون)، غنا (مارگالف، منهینیک) و یکنواختی (پایلو) با استفاده از نرم ‎افزار PAST محاسبه گردیدند. زی توده روزمینی با استفاده از معادلات زیست ‎سنجی به تفکیک گونه‎ های گیاهی موجود در نمونه‎ برداری برآورد شد. برای مقایسه شاخص‎ های تنوع ‎زیستی در دو منطقه اقلیمی از آزمون t مستقل، به‎منظور بررسی رابطه بین زی توده (متغیر وابسته) و شاخص های تنوع‎ زیستی (متغیر مستقل)، و همچنین بررسی رابطه بین شاخص‎ های تنوع ‎زیستی و ارتفاع از سطح دریا نیز از رگرسیون خطی ساده (Simple Linear Regression) استفاده شد. در نهایت، برای بررسی میزان تفکیک‎پذیری مناطق اقلیمی بر اساس شاخص ‎های تنوع از آزمون آنالیز مولفه‎ های اصلی (PCA) استفاده گردید. پیش از این آنالیز، ابتدا همه داده‎ ها استاندارد شدند. همچنین، متغیرهای با همبستگی بیش از ۰/۷ پیش از آزمون حذف شدند. آزمون PCA در نرم ‎افزار R و با استفاده از بسته‎ های آماری FactoMine R و factoextra انجام شد. یافته‎ ها: زی ‎توده رو‎زمینی در منطقه نیمه مرطوب سرد (۲۷۸/۵۷ ± ۲۹۷۳/۱۸ کیلوگرم در هکتار) به طور معنی داری بیشتر از منطقه نیمه خشک سرد (۱۵۸/۳۳۷ ± ۱۹۴۸/۲۴۸ کیلوگرم در هکتار) بود؛ این تفاوت قابل ‎‎توجه احتمالا ناشی از شرایط اقلیمی مساعد‎تر، دوره رشد طولانی‎ تر و در نتیجه رشد بهتر درختان در اقلیم مرطوب‎ تر است. در مقابل، میانگین شاخص‎ های تنوع گونه ‎ای در اقلیم نیمه‎خشک (کبیرکوه) بیش از منطقه نیمه ‎مرطوب (مانشت-قلارنگ) بود، که این پدیده می‎ تواند به حضور گونه‎ های مقاوم به خشکی، رقابت کمتر و تمایز آشیان‎ های بوم ‎شناختی در شرایط تنش محیطی نسبت داده شود. این نتایج با فرضیات اکولوژیکی مانند فرضیه آشفتگی متوسط و مدل تعادل پویا (وجود تنوع بیشتر در محیط‎ های با تنش) هم خوانی دارند. بررسی ارتباط رگرسیونی بین ارتفاع از سطح دریا و زی‎ توده نشان داد که در منطقه نیمه مرطوب، زی ‎توده با افزایش ارتفاع کاهش یافت (R۲ = -۰.۳۶۸). این روند ممکن است به‎دلیل کاهش تراکم گونه‎ های غالب مانند بلوط ایرانی (L.Quercus brantii ) در ارتفاعات بالاتر و اثرات منفی ارتفاع بر دما، بارندگی و ساختار پوشش گیاهی باشد. بررسی رابطه بین شاخص های تنوع و زی توده نشان داد که در منطقه نیمه مرطوب سرد، غنای منهینیک رابطه معنی داری با زی توده داشت، در حالی‎ که شاخص های دیگر مانند شانون-‎وینر و یکنواختی پیلو رابطه معنی ‎داری نداشتند. در مقابل، در منطقه نیمه خشک کبیرکوه، شاخص یکنواختی پیلو بیشترین توان تبیین زی توده را داشت و شاخص های تنوع رابطه معنی داری با زی توده نشان دادند. این تفاوت ها می توانند ناشی از ساختار متفاوت پوشش گیاهی، تفاوت های اقلیمی و درجه تخریب در دو منطقه باشند. در شرایط تنش زا، کاهش منابع و سختی شرایط باعث ورود گونه های کم بازده می شود که منجر به کاهش کارکرد اکوسیستم و زی توده می گردد. در نتیجه، در اقلیم نیمه خشک، رابطه منفی شاخص های تنوع با زی توده قابل انتظار است، در حالی‎که در اقلیم نیمه مرطوب، تنها غنای گونه ای با زی توده رابطه منفی داشت که به رقابت شدید بین گونه ها و هم پوشانی عملکردی آن‎ها نسبت داده می شود. در تحلیلPCA ، تفکیک دو منطقه بر اساس محورهای زی توده و تنوع تایید شد. منطقه نیمه مرطوب با زی توده و تاج‎ پوشش بالاتر، و منطقه نیمه خشک با تنوع و غنای بیشتر مشخص شدند. این یافته ها نشان می دهند که مدیریت جنگل باید متناسب با شرایط اقلیمی هر منطقه انجام شود به ‎خصوص در نواحی خشک و نیمه خشک، حفاظت و توسعه گونه های مقاوم به خشکی و مدیریت رطوبت خاک می توانند به افزایش پایداری زی توده و تنوع گونه ای کمک کنند. نتیجه‎ گیری: این مطالعه نشان داد که اقلیم و ارتفاع از سطح دریا به عنوان عوامل کلیدی، تاثیر قابل ‎توجهی بر الگوهای تنوع ‎زیستی گیاهان چوبی و زی توده در جنگل‎ های زاگرس داشتند. نتایج حاکی از آن هستند که در اقلیم ‎های مرطوب ‎تر، رقابت بین گونه‎ ها منجر به زی‎ توده بالاتر اما تنوع کمتر می ‎شود. در حالی‎ که در مناطق نیمه ‎خشک، تنوع بالاتر با کاهش زی‎ توده همراه است. این یافته‎ ها بر ضرورت توجه به مدیریت پایدار جنگل های زاگرس با توجه به تفاوت های بوم ‎شناختی این مناطق، حفظ تنوع ‎زیستی در مناطق نیمه خشک، افزایش ذخیره کربن در مناطق نیمه مرطوب و نیاز به مدیریت تفکیک‎ شده بر اساس شرایط اقلیمی تاکید می‎ کنند.

کلیدواژه ها:

Aboveground biomass ، Climate change ، Species diversity ، Topography ، Zagros ، تغییرات اقلیمی ، تنوع گونه ‎ای ، توپوگرافی ، زاگرس ، زی‎ توده روزمینی