كليدواژه :
جابجايي پراكنش جغرافيايي , گاوزبان وحشي (.Anchusa italica Retzius) , مؤلفه‌هاي اقليمي , آشيان اكولوژيك
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: تغييرات اقليمي كه در اثر فعاليت‌هاي انساني در سده‌هاي گذشته آغاز شده‌اند، با گذشت زمان و در اثر پس‌خورهاي مثبت، تشديد شده‌اند. تغيير در ويژگي‌هاي محيط زيست موجودات زنده به طور قطع بر حيات آنها تأثير گذار است. در يك دهه اخير مطالعات زيادي بر نوع، ابعاد و ميزان اين تأثير بر موجودات زنده مختلف (از جمله گياهان) در اقاليم و اكوسيستم‌هاي مختلف متمركز شده‌اند. در اين پژوهش اثر تغيير اقليم تا سال 2080 ميلادي تحت سناريوي اقليمي RCP 8.5 و تحت مدل گردش عمومي HadGem2 بر پراكنش جغرافيايي گونه Anchusa italica Retzius. در استان خراسان رضوي بررسي شد. اين گونه علي‌رغم اهميت دارويي، حفاظتي، اقتصادي و حتي تا حدودي علوفه‌اي كه دارد، تا كنون مورد مطالعه قرار نگرفته بوده است. تاثير تغيير اقليم بر گونه‌هاي مهم تنها مي‌تواند از طريق مدلسازي بررسي شود، چرا كه مطالعات مدلسازي در علوم طبيعي، كارگشاي بسياري از مسائل هستند كه در مطالعات عادي قابل پيگيري نيستند.
مواد و روش‌ها: ابتدا مطالعات صحرايي شامل برداشت مختصات جغرافيايي نقاط حضور گونه مورد مطالعه در محدوده مراتع استان خراسان رضوي در اواخر بهار سال 1397 (زماني كه گياه در حال گلدهي بوده و به آساني قابل رؤيت و شناسايي است) انجام شد و در نتيجه تعداد 113 نقطه حضور براي گونه Anchusa italica ثبت شد. سپس از 19 متغير بيوكليماتيك (زيست-اقليمي) به همراه 3 متغير فيزيوگرافيك شيب، جهت شيب و ارتفاع از سطح دريا به عنوان ورودي‌هاي مدل GBM استفاده شد. اين مدل كه يكي از روش‌هاي مبتني بر درخت‌هاي تصميم‌گيري است، از تعداد زيادي درخت ناقص براي تشكيل مدل نهايي استفاده مي‌كند و الگوريتم آن، در محيط نرم‌افزار R برنامه‌نويسي شد. مدل با ورود نقاط حضور گونه و شرايط اقليمي و توپوگرافي حال حاضر به عنوان متغيرهاي مستقل، رابطه بين حضور گونه و شرايط اقليمي را شبيه‌سازي كرده و سپس از اين شبيه‌سازي براي بررسي اثر تغيير در مؤلفه‌هاي اقليمي بر پراكنش گونه استفاده مي‌كند. دو شاخص مخصوص صحت‌سنجي (AUC و TSS) براي تعيين توان مدل به كار رفت.
نتايج: نقشه‌هاي مناطق مناسب براي زيست گاوزبان وحشي در شرايط اقليمي فعلي و تحت تغييرات اقليمي در سال 2080 تهيه شدند و شاخص‌هاي ارزيابي مدل نشان دادند كه مدل توانايي بالايي در پيش‌بيني مكان‌هاي مناسب براي حضور گونه داشته است (AUC=0.974 و TSS=0.87). متغيرهاي اقليمي دماي ساليانه (BIO1)، ميانگين دامنه دماي روزانه (BIO2)، تغييرات فصلي بارندگي (BIO15) و مجموع بارندگي ساليانه (BIO12) بيشترين تاثير را در تناسب رويشگاه اين گونه دارند. تغيير مقدار رويشگاه‌هاي مناسب براي اين گونه در منطقه، بر مبناي شرايط حال حاضر نشان داد كه با سناريوي RCP 8.5 (از سري سناريوهاي انتشار IPCC)، مجموعاً حدود 40 درصد از مساحت اراضي داراي تناسب اقليمي براي اين گونه كاسته مي‌شود. مناطقي كه تغييرات در رويشگاه اين گونه در آنها رخ مي‌دهد در يك نقشه نمايش داده شدند.
نتيجه‌گيري: عكس‌العمل گياهان به تغيير اقليم را به سه گروه سازگاري، جابجايي و انقراض تقسيم كرده‌اند. با توجه به نتايج اين مطالعه، در مورد گونه گاوزبان وحشي، به نظر نمي‌رسد كه انطباق فيزيولوژيك با تغييرات در كوتاه مدت (كمتر از چندصد تا چندهزار سال) ممكن باشد. بنابراين اگر اين گياه نتواند محدوده پراكنش خود را تغيير دهد (جابجايي)، ناگزير به انقراض محلي يا محدود شدن به پناهگاه-ها خواهد بود. بنابراين لازم است تا در كنار فعاليت‌هاي بازدارنده تغيير اقليم، برنامه‌ريزي‌هاي محلي و منطقه‌اي براي حفظ و گسترش رويشگاه‌هاي فعلي و همچنين تامين شرايط دسترسي به رويشگاه‌هاي جديد براي اين گونه مهم از لحاظ زيستي، اكولوژيكي، دارويي و اقتصادي صورت پذيرد.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Climate change which has begun due to human activities in the past centuries, intensified through positive feedbacks as time goes by. Changes in the characteristics of the environment of organisms definitely affect their lives. In the last decade, many studies have focused on the type, size, and extent of this effect on different organisms (including plants) in various ecosystems. In this study, the effect of climate change on the geographical distribution of Anchusa italica in Khorasan Razavi province was investigated at 2080 with RCP 8.5 and under the HadGem2 general circulation model. Despite its medicinal, conservational, economic and even forage importance, this species has never been studied. The impact of climate change on important species can only be examined through modeling, because modeling studies in the natural sciences are the key of many issues that cannot be tracked in normal studies.
Materials and methods: At first, field studies were carried out including the record of geographical coordinates of the species presence in the rangelands of Khorasan Razavi province in late spring of 2018 (when the plant was flowering and easily visible and identified) and 113 presence points was recorded for Anchusa italica. Then the 19 bioclimatic variables alongside three topographic variables were used as inputs to GBM model. This model, which is a decision trees based methods, uses numerous incomplete trees to form the final model, and the algorithm required in this study was programmed in the R environment. The model simulates the relationship between the presence of species and climatic and topographical conditions, and then uses this simulation to study the effect of changes in climatic factors on the distribution of species. Two validation indices (AUC and TSS) were used to determine the model's potency.
Results: The maps of suitable areas for wild borage in current climatic conditions and under climate change in 2080 were prepared and the model assessment indices showed that the model has a high ability to predict suitable sites for species presence (AUC = 0.974 and TSS = 0.87). Habitat suitability of this species was highly affected by (BIO1), (BIO2), (BIO15) and (BIO12). Results showed that in comparison with current conditions, about 40% of the climatic suitable area for this species will be diminished with the RCP 8.5 (from the IPCC scenario series). The areas where changes in the habitat of this species occur are displayed in a map.
Conclusion: The effect of climate change on plants is divided into three groups: Adaptation, Shifting and Extinction. According to the results of this study, in the case of wild borage, physiological adaptation is not likely to be possible in the short term (less than few centuries to few millennia). So if this plant fails to alter its distribution range (Shifting or displacement), will have to choose the third way (local extinction or get limited to refuges). Therefore, it is necessary to plan local, national and regional programs to maintain and extend the current habitats of this biological, ecological, medicinal and economic important species and providing access to new habitats for it; alongside the preventive activities of climate change.
