استفاده از الگويتم بهينه سازي مذاب سازي شبيه سازي شده براي اولويت بندي سيستماتيك مناطق حفاظت شده در استان البرز ايران

Simulated annealing algorithm as a tool for systematic prioritization of protected area in Alborz province, Iran

با توجه به اهميت و لزوم حفظ تنوع زيستي براي حفاظت از تنوع زيستگاه ها و جمعيت هاي حيات وحش بايد به انتخاب مناطق نمونه و معرف از كل طبيعت پرداخت. هدف اين مقاله اولويت بندي مناطق مناسب حفاظت در استان البرز و انتخاب مناسب ترين لكه ها براي حفاظت با استفاده از الگوريتم بهينه سازي فراابتكاري مذاب سازي شبيه سازي شده در قالب نرم افزار Marxan است. به اين منظور از هشت معيار حفاظتي شامل زيستگاه بالقوه پنچ گونه پستاندار، جامعه خزندگان، جامعه پرندگان شكاري و جامعه پرندگان آبزي و كنار آبزي استان البرز استفاده شده است و نتايج با الگوريتم هاي ابتكاري حريص (greedy) و نادر (rarity) مقايسه شده است. براي مدل سازي زيستگاه بالقوه اين گونه ها از روش حداكثر آنتروپي تحت نرم افزار MaxEnt استفاده شده است. هدف انتخاب يك شبكه حفاظتي است كه به ترتيب 30، 40، 50 و 60 درصد هر معيار را حفاظت كند. در اين مطالعه پنج سناريو حفاظتي معرفي شد و بررسي نتايج سناريو هاي مختلف حفاظتي نشان داد كه منطقه حفاظت شده موجود دراستان البرز از لحاظ دستيابي به اهداف حفاظتي كارايي مناسبي را ندارد و فقط هدف حفاظتي چهار معيار از هشت معيار انتخاب شده را برآورده مي كند. در اغلب سناريوها هم پوشاني شبكه هاي حفاظتي منتخب با منطقه حفاظت شده موجود كم تر از 49/5 درصد بوده است. نتايج نشان مي دهد كه پارامتر هاي مختلفي از جمله اهداف حفاظتي تعيين شده، الگوريتم هاي مختلف و ميزان فشردگي لكه هاي حفاظتي منتخب در فرايند اولويت بندي و انتخاب سيستماتيك مناطق تحت حفاظت دخالت دارند. از اين رو با تعيين مقادير مناسب براي اين پارامتر ها، مقاله حاضر نشان داد كه الگوريتم مذاب سازي شبيه سازي شده نتايج قابل قبولي را در تمامي سناريوها در مقايسه با دو الگوريتم ديگر ارائه مي كند و استفاده از آن به شناسايي بهترين لكه هاي حفاظتي در استان البرز كمك زيادي مي كند.

Regarding to importance and necessity of biodiversity conservation to preserve wildlife habitats and populations، representative natural areas should be selected. The aim of this research is prioritization of candidate areas for environmental protection in Alborz Province. For this purpose، habitats of 5 mammal species، reptile species and important distribution area for raptors and waterfowl birds were used as input criteria. Maximum Entropy (MaxEnt) method was used to model the mammals’، reptiles and birds habitats. Simulated annealing was used for prioritization through Marxan software. The goal is to preserve 20، 30،40 and 60 percent of each protection criteria. Based on the results of different scenarios، current protected areas network in Alborz Province were found inadequate to achieve the required conservation goals. These areas only provided the set goals for 4 protection criteria. In most scenarios، overlap between the proposed conservation network and current protected areas were less than 49.5 percent. Results show that different parameters including conservation goals، scale، algorithms and compactness of zones affect the systematic prioritization and selection of protected areas. Consequently، determination of appropriate values for these parameters is among the most important steps in conservation planning. The parameters investigated in this research showed that the simulated annealing algorithm provides plausible results in all cases and its application helps identify the best zones for protection. Therefore، using this method to modify boundaries of current protected areas and introduce new sites for protection of animal species is proposed in the Alborz Province.