اکولوژي کاربردي/ سال دوم / شماره چهارم / تابستان ۱۳۹۲

پايش ظهورشناسي گونه عرعر(Ailanthus altissima) در شمال غرب اصفهان

عاطفه شهبازي* و سيد حميد متينخواه

(تاريخ دريافت: ۱۷/۸/۱۳۹۱ ؛ تاريخ پذيرش: ۲۴/۶/۱۳۹۲)

چكيده
723900819912

مشكلات عمده تغييرات اقليمي در جهان موجب توجه روزافزون به ظهورشناسي و توسعه مطالعات در اين زمينه شده است . مطالعـه کمـي ظهورشناسي با استفاده از ثبت رنگ اندام هاي مختلف گياهان مي تواند مکمل روش توصيفي در تعيين زمان دقيق رويـدادهاي ظهورشناسـي باشد. هدف اصلي اين مطالعه شناسايي خصيصههاي ظهورشناسي گونه عرعر آن به دو روش توصيفي و با استفاده از سري زمـاني عكـس -برداري است. به منظور بررسي توصيفي، مدت ۷ سال از ۴ پايه گونه عرعر (Ailanthus altissima) در محوطه فضاي سبز دانـشگاه صـنعتي اصفهان در فواصل زماني حداقل هر دو هفته يكبار بازديد به عمل آمد و زمان ظهور پديده هـاي ظهورشناسـي ثبـت گرديـد . عکـسبرداري بخش هاي مختلف گيا ه، به مدت ۴ سال انجام شد. طيف عکس برگ و ميوه درخت تهيه شد و رنگ در سيستم RGB با وضوح تصوير هشت بيت (۲۸) براي هر رنگ آناليز شد. با تعيي ن نسبت هر رنگ اصلي، ترکيب رنگ به دست آمد که مي تواند به آساني تفسير شود. براي بررسـي اثر دما بر تغييرات رنگ در طول زمان، ش اخص (2G-RB) مورد استفاده قرار گرفت. نتايج مشاهدات توصيفي نشان داد كه گلدهي اين گونه در نيمه دوم ارديبهشت تا نيمه اول خرداد ماه و زمان ظهور ميوه ها ﹰمعمولا از نيمه دوم خرداد تـا اوايـل تيـر مـاه اسـت. نتـايج حاصـل از نمودارهاي تغييرات رنگ برگ نشان داد كه در اوايل ماه آبان (اکتبر) تلاقي باند رنگي سبز و قرمز، نشاندهنـده انقـلاب رنـگ در بـرگهـا است. در نمودارهاي مربوط به ميوه اولين تلاقي مربوط به ظهور ميوه به رنگ سبز است ولي دومين تلاقي مربوط به تغيير رنگ ميوه از سـبز به قهوه اي مي باشد. هم چنين همبستگي بين دما و شاخص رنگ (2G-RB) مربوط به هر دو جزء گياه (برگ و ميوه ) در سطح يک در صـد و پنج در صد معنيدار بود.

واژه هاي كليدي : درخت عرعر، ظهورشناسي، کمي سازي رنگ، عكسبرداري ديجيتال، RGB

۲۵
مقدمه
گونههاي مختلف گيـاهي وجـانوري بـا فـرمهـاي بيولوژيـكمتفاوت ازهم دردورة زندگي خود وقـايع طبيعـي مختلفـي را درفصول و زمان مع يني به معرض ظهور در ميآورند كه از آنبه ظهورشناسي تعبير ميشود. تغييرات در ظهورشناسي گياهانبه علـت حـساسيت آنهـا مـي توانـد بـه عنـوان شـاخص قابـلمشاهدهاي براي واکـنش گياهـان بـه تغييـرات اقليمـي مـورداستفاده قرار گيرد (۱۳). مشكلات عمـده تغييـرات اقليمـي درجهـان موجـب توجـه روزافـزون بـه ظهورشناسـي و توسـعه مطالعات در اين زمينه شده است. در آسـيا ژانـگ و همکـا ران (۱۸) با استفاده از دادههاي ۲۶ ايـستگاه در شـبکه مـشاهداتظهورشناسي چين براي ۴۰ سال گذشته تغييـرات موسـمهـايظهور گياهان در بهار و تأثير گرم شدن اقليمي روي آنها را درچين بررسـي کردنـد و نـشان دادنـد کـه واکـنش پـيش رويموسمهاي ظهور (يا تأخير آنها ) به تغييرات دمايي بـه صـورتخطي نبود به طوري که با افزايش دامنه دمايي سرعت روزهـايپيش روي موسمهاي ظهور کـاهش يافـت(۱۸). فـصل رشـد تغييـرات سـالانه زيـادي دارد و مـشخص تـرين تغييـرات در پارامترهاي فصل رشد در اواخر ۳۰ سـال قـرن ب يـستم اتفـاقافتاده است (۱۳).
رنگ از جمله پديدههايي است کـه در اجـزاي مختلـفگياهي طي زمان هاي مختلف تغيير مـيکنـد و در مطالعـاتظهورشناسي به خاطر کاربردهاي مختلـف آن مـورد توجـهميباشد. تغييرات رنگ گياهان ميتواند در تيپبندي مناطقجنگلي و طراحي پارک ها و فضاي سـبز اسـتفاده شـود. در گذشته با رنگ پديدهها به صورت يک پارامتر کيفي برخوردميشد كـه قابـل اسـتفاده بـه عنـوان يـک پـارامتر کمـي درپژوهشهاي علمي نبود، به عنوان مثال تبديل رنگ بـرگهـادر فصل خزان به صورت زرد يا قرمز بيان شـده اسـت (۲).
قاسمي و همكاران (۳) در بررسي ظهورشناسـي كلـن هـاي مختلف صنوبر در كلكسيون پايه مادري كرج طي سال هـاي ۱۳۶۵ تــا ۱۳۸۳ از دوربــين چــشمي بــراي ثبــت مراحــل
۲۶
فنولوژيك در فرم هاي مربوطه اسـتفاده كردنـد و اقـدام بـه تعيين رنگ پديده ها به صورت كيفي كرده اند. به عنوان مثـال رنگ برگ هنگام خزان را با واژه هايي همچـون زرد، زرد و سبز، نارنجي و زرد، سبز و زرد و يا رنگ برگ هنگـام بـاز شدن را نيز به صورت خرمايي، سبز روشن وغيـره توصـيف كرده اند (۳). اين در حالي است كه هيچ گونه تحليل كمي از رنگ پديدهها صورت نگرفته است. كريمينز و همكارش درسال ۲۰۰۸ ضمن بيـان مـشکلات ثبـت مـشاهدات روزانـهظهورشناختي، عکس برداري بـه صـورت مکـرر را، راه حـلمناسبي براي پايش رويـدادهـاي ظهورشـناختي در گياهـانعنوان ميکنند. وي بااستفاده از روش الگوريتم هاي رياضـياز سري زماني عکس هاي به دست آمده از گونه هاي درختيبه تخمين سبزينگي و شمارش گـل هـاي انفـرادي مبـادرتکرده و ضمن بيان فوايد اين روش اندازه گيري، بـا بررسـيروابط ظهو رشناختي با متغيرهاي هواشناسـي و ادافيکـي بـهاين نتيجه رسيده است که عکسبرداري مکرر پيوند خـوردهبا اندازه گيري هاي هواشناسي خاص منطقه مي توانـد رابطـهبهتـري از آنهـا را نـشان دهـد (۶). هـدف از ايـن مطالعـه شناسايي جـامع ويژگـي هـاي گونـه عرعـر (از قبيـل زمـانگلدهي، برگدهي ، ميوه دهي، تغييرات رنگ و ارتبـاط آن بـاپارامتر محيطي دما) بـه عنـوان يـك گونـه چنـد منظـوره دراهداف مختلـف جنگـل كـاري در منـاطق خـشك و توسـعهفضاي سبز حاشيه شهري مي باشد و از آنجـايي كـه دانـستنخصيصه هاي ظهورشناس ي در انتخـاب گونـه نقـش مـؤثريدارد ظهورشناسي عرعر به دو روش توصيفي و با استفاده از سري زمـاني عكـسبـرداري مـورد تحليـل پژوهـشي قـرارگرفت.

مواد و روشها معرفي گونه
عرعر از خانوادهSimarubaceae بـومي چـين و شـمال ويتنـاماست كه از سالهاي قديم به ايران وارد شـده اسـت. ايـن گيـاهبسيار كم نياز است و به خشكي، گرما و خـاك ضـعيف بـسيار بردبار مي باشد ولي در مقابل سنگيني بـرف و بادهـاي طوفـانيمقاوم نيست (۱۰). بردباري اين گونه به شرايط اقليمي بهشـدتروي بقا، رشد و گسترش آن تأثير مي گذارد. اين گونه تنش هاي خ شكي را از طري ق برخ ي س ازگاريهـاي فيزيول وژيكي و ريخت شناسي تحمل مي كند و روي دامنه وسيعي از خـاك هـايطبيعي و خاك هاي دست کاري شده توسط انسان رشد مـيكنـد(۱۰،۱۴ و۱۷). در من اطق با آل ودگي زي ـاد، عرع ر از جمل هگونه هاي بسيار مقاوم بـه آلـودگي اسـت (۹) و بـه دي اكـسيدگوگرد و ديگر اجزاي اصلي تشكيل دهنده آلودگي هوا مقاومـتبالايي نشان مي دهد (۱۵). اين گونه به عنوان يک درخت تزئينيو س ايه ان داز (۱۱)، ب راي کنت رل فرس ايش روي ش ـيبه ـا، حاشيه هاي خطوط ترافيک و تپه هاي شني روي سواحل دريـايسياه (۱۷)، جنگـل کـاري و احيـاي جنگـل در مجارسـتان (۱۲) مورد استفاده قرار مي گيرد. از کاربرد دارويـي آن نيـز مـي تـوانبه عنوان داروي قابض، ضد تشنج، ضد کرم و مـسکن در چـين
(۷) نام برد.

منطقه مورد بررسي
دانشگاه صنعتي اصفهان واقـع در شـمال غربـي شـهر اصـفهان،ايران در عرض جغرافيايي۴۳ ˚۳۲ شـمالي و طـول جغرافيـايي۳۱ ˚۵۱ شرقي و ارتفاع از سطح درياي ۱۶۲۶ متـر واقـع شـدهاست. ميانگين بارندگي سالانه ۹/۱۰۵ ميليمتـر ، متوسـط درجـه حرارت سالانهC ◦۷۴/۱۵، خاك هاي منطقـه براسـاس مطالعـاتميداني انجـام شـده ، عمـدتﹰا در دو ردة Entisols و Aridisols و گروه هاي بـزرگHaplocalcids ،Torriorthents و Calcigypsids قرار مي گيرند. بافت خاك منطقه مورد مطالعه شني لومي (LS) با جرم مخصوص ظاهري۲/۱ گرم بر سانتي متر مكعب و ميانگينPH ۸/۷ و متوسط هدايت الكتريكي (EC) خاك ۰۷/۱ دسي زيمـنسبر متر مي باشد (۱).
ثبــت رويــدادهاي ظهورشــناختي بــه روش توصــيفي در سالهـاي ۱۳۸۸-۱۳۸۲ در محـدوده دانـشگاه صـنعتي اصـفهانبه مدت ۴ سال روي ۴ پايه عرعر (Ailanthus altissima) انجـام پذيرفت. لازم به ذكر است كه اين ۴ پايه همسال بوده و در يكدوره جنگل كاري كاشته شده اند و از قطر و ارتفاع نسبتﹰا مشابهيبرخوردار هستند . به اين منظـور مـشاهده گـر در طـول فواصـل زماني حداقل هر دو هفته يكبار با رجوع کردن به پايههاي گيـاه اقدام به ثبت مشاهدات ظهورشناختي از قبيل جوانه زنـي، زمـانگلدهي، برگدهي، ميوه دهـي، تغييـرات رنـگ اجـزاي گيـاهي،رسيدن ميوه و زمان خزان ميكند و دادههاي آنها را در فرم هايي از قبل تهيه شده وارد كرده و در هر بـار مراجعـه بـه گيـاه ايـن فرم ها تکميل مي گردد.

روش كمي كردن مشاهدات رنگ پديده هاي گياهي به منظور بررسي تغييرات رنگ برگ و ميوه در گونه مورد نظـردر فواصل زماني حداقل هر دو هفته يكبار عكسبرداري و ثبـتمشاهدات مربوطه صورت گرفته است. بدين منظـور از دوربـينديجيتالCanon با قدرت تفكيك ۱۵۳۶×۲۰۴۸ پيکسل اسـتفادهگرديد. هم چنين عكس برداري ها از ارتفاع، جهت و زاويه ثـابتيصورت گرفته است.
از زمان شروع پايش كمي (اول تيـر ۱۳۸۵ معـادل ۷ ژوئـن۲۰۰۶) حداكثر هر دو هفته يكبار از پديده هاي گياهي (بـرگ وميوه) گونه مذكور به طور متوسط ۸ عكـس گرفتـه شـده اسـت.
قابل ذكر است كه اين عكسبرداريها در ساعات مختلفي از روزگرفته شدهاند. بايد اين نکته را هم در نظر گرفت که براي پايشتغييرات رنگ، بعضي از فصول اهميت بيشتري دارند، براي مثالتغييرات رنگ برگ ها در مورد درختـان خـزانكننـده در فـصولپاييز و بهار به مراتب بـسيار بيـشتر و بـا اهميـتتـر از فـصولتابستان و زمستان است. براي بررسي کمـي رنـگ از نـرمافـزارفتوشاپ استفاده شده است. همچنين از عکسهايي استفاده شدهکه نشانگر وضعيت عمومي گياه باشند. قسمتهايي از برگها و ميوه انتخاب ميشوند که رنگ يکنواختتري داشته و از وضوحکــافي برخــوردار باشــند . ســپس از رنــگ يکنواخــت شــدهنمونه برداري ميشود وRGB آن قرائت ميشود. سيـستمRGB
۲۷
آبي(Blue) است و بين صفر تا ۲۵۶ تغييـر مـيكنـد . در نهايـتاعداد به دست آمـده ازRGB در نوشـت افـزارWord بازسـازيميشوند. تهيه طيف رنگي هر پديده با استفاده از بازسازي رنگدر جداولي مشابه جدول ۱ امكان پذير است.

روش محاسبه شاخص رنگ 2G-RB
رنگ بخشهاي مختلف گياه در ارتباط با روشنايي محيط اطـرافمتفاوت خواهد بود. ته رنگ هر رنگي مي تواند بهوسـ يله محاسـبهدرصد هريک از باندهاي رنـگ محاسـبه شـود، در ايـن صـورتميتواند صرف نظر از روشنايي محـيط خـصوصيت پديـدههـا رانشان دهد. از اين مسئله در رسم نمودار تغييـرات رنـگ اسـتفادهميشود که ميتواند امکان آناليز کمي در آينده را فراهم کند. ايـنشيوه پيش تر در مطالعات قبلي تحت عنوان “روشني نرمـال شـده (Normalized brightness)” شـرح داده شـده بـود (۱۶). نمـودارتغييرات رنگ برگ و ميوه گونه مـذكور بـه تفكيـك سـالهـا درنمودارهـاي ۸-۱ آورده شـده اسـت. آنهـا هـم چنـين در بررسـيسبزينگي جنگلهاي خزان كننـده بـا اسـتفاده از تـصاوير دوربـينديجيتال د ريافتند كه تفاضل بين باندهاي رنگـي مـيتوانـد بـرايدرك بهتر تغييرات رنگ استفاده شود. آنها شاخصي تحت عنـوان
2G-RB به صورت زير تعريف كردند:
درصد باند رنگ = عدد رقومي باند رنگ/ مجموع اعداد RGB [۱] به عنوان مثال:
R / R   GB 100  R%
2G RB green DN red DN 
green DN blue DN 
۲۸
جدول۱. فرم نمونة ثبت مشاهدات رنگ برگ
رنگ RGB مدت پايش به روز تاريخ فصل رديف
– – – – – ۱
– – – – – ۲

 2 green DN red DN blue DN  و (Green)ســبز ،(Red) ترکيبــي از بانــدهاي رنگــي قرمــز
DN digital number 
[۲]
از آنجايي كه عكسبرداري در بررسي حاضر در ساعات مختلفـياز روزهاي سال صـورت گرفتـه اسـت، بنـابراين بـراي حـذفتأثيرات نور در به دست آوردن شاخص رنگ2G-RB از درصـدنسبي باندهاي رنگ به جاي اعداد ديجيتال رنگ(DN) اسـتفادهشد. بنابراين لازم است ابتدا معادله ۱ براي هر کدام از بانـدهايرنگ به دست آيد و سپس از آنها در معادله ۲ استفاده شود.
با توجه به اين كه دما يكي از پارامترهاي مهم تأثيرگـذار بـررنگ اجزاي گيـاهي اسـت، همبـستگي دمـا بـا شـاخص رنـگ 2G-RB مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظـور ابتـدا متوسـط دماي ماهانـه از ميـانگين متوسـط دماهـاي روزانـه در هـر مـاه به دست آمد. متوسط دماي روزانه از ميـانگين دمـاي حـداقل و حداکثر در هر روز به دست آمده است . ايـن داده هـا مربـوط بـه نزديک ترين ايستگاه هواشناسي به دانشگاه صنعتي اصـفهان و از سازمان هواشناسي استان اصـفهان تهيـه شـده اسـت . شـاخصرنگ2G-RB نيز از ميانگين باندهاي رنگي RGB طبق معادله ۲ براي هر ماه به دست آمد . سپس براي آگاهي از وضعيت داده هـاآزمون نرماليته بر روي آنها توسط نرم افزارSPSS اعمال شـد وبا مش خص شدن نرمال نبودن داده ها از آماره توصـيفي ضـريبهمبستگي اسپيرمن براي بررسي همبستگي بين دمـا و شـاخص2G-RB در نرم افزارSPSS استفاده شد كه نتايج آن در جدول ۵ آورده شده است.

نتايج
با توجه به فرمهاي مشاهدهگران ميانگين زمان ظهور رويدادهاي ظهورشناسي گونه عرعر در سالهاي ۱۳۸۸-۱۳۸۲بهدست آمـدكه براساس توالي فنولوژي در اين گياه در جـدول ۲ نـشان دادهشده است.
از آنجاييکه برگ و ميوه دو جزء اصلي گونـه مـورد مطالعـههستند، بنابراين تغييرات رنگ هر يک از ايـن دو پديـده بـهطـورجداگانه بررسي گرديد و ميـانگين ماهانـه آنهـا تعيـين و بـه ايـنترتيب جداول طيف رنگي آنها تشکيل شد کـه در جـداول ۳ و ۴ آمده است.
لازم به ذكر است كه براي رسم نمودار تغييرات رنـگ ميـوه(شکل ۱ و ۲) در ماههايي كه ميوهها با دو رنـگ مـشاهده شـدهتنها از رنگ ميوه هاي مربوط به سال جديد استفاده شده است.

بحث و نتيجهگيري
جدول۲. زمان ظهور رويداد هاي ظهورشناسي گونه عرعر در سالهاي ۱۳۸۸-۱۳۸۲
92964-103472

رويدادهاي ظهورشناسي ظهور گل ها ظهور برگهاي اوليه برگ دهي كامل ظهور ميوه ها سال
١٣٨٢ ٧ خرداد * * ٤ تير
١٣٨٣ ١٢ ارديبهشت ٨ فروردين ٥ ارديبهشت *
٢١ ارديبهشت ١٠ فروردين ٧ ارديبهشت ٢٥ خرداد
* * * ١٧ خرداد
٣ خرداد ١ ارديبهشت ١٥ ارديبهشت ٩ تير
١١ ارديبهشت ٧ فروردين ٢٢ فروردين ١١ خرداد
١٢ ارديبهشت ٨ فروردين ١٠ ارديبهشت ٦ خرداد
92964-23648

*: فاقد آماربرداري

با توجه به جدول ۲ مي توان دريافت كه ظهور بـرگهـا از نيمـهاول فروردين ماه شروع ميشود و معمو ﹰلا تا برگدهي كامل يـكماه به طول ميانجامد. گلدهي اين گونه در نيمه دوم ارديبهشتتا نيمه اول خرداد ماه است و زمان ظهور ميوهها معمو ﹰلا از نيمهدوم خرداد تا اوايل تير مـاه اسـت. در برخـي گزارشـات زمـان جوانهزني اين گونه اواخر آوريل(اوايل ارديبهـشت ) و برگـدهيكامل در حدود ۲۰ مي (۳۰ ارديبهشت) گزارش شـده اسـت(۴) كه در مقايـسه بـا يافتـههـاي ايـن بررسـي تـأخيري در ظهـوررويدادهاي ظهورشناسي نشان ميدهد. اين اختلاف مي تواند بـهفاكتورهايي از جملـه ارتفـاع از سـطح دريـا، ميـزان بارنـدگي،متوسط درجه حـرارت ماهانـه، ميـزان سـاعات آفتـابي در روز،ميزان مواد غذايي موجود در خاك و غيره مرتبط باشد. به عـلاوهاختلاف مكاني، فاصله جغرافيايي و بيش از يـك دهـه اخـتلافزماني دو تحقيق انجام شده تفاوت مشاهدات را مي تواند توجيح كنـد. در رابطـه بـا گلـدهي گزارشـات مختلفـي وجـود دارد. در آمريكاي شمالي بسته به ارتفاع، گل ها از اواسط آوريل تا جـولاي(اواخر فروردين تا اواخر تير) ظـاهر مـيشـوند (۱۴). در منـاطقمديترانهاي فرانسه گلدهي اواسط مـي (اواخـر ارديبهـشت) آغـازميشود، در حالي كه در اروپاي مركزي جولاي (تيـر ) مـاه اصـليگلدهي است (۸). شايد بتوان با توسعه شبكه هاي پـايش درختـانخطوط هم پديدار را در آينده براي اين درخت ترسيم نمود.
در جدول ۳ از طيف رنگي حاصل مشخص است كـه ايـندرخت با برگ هايي به رنگ جگـري روشـن ظـاهر مـي شـوند،سپس به رنگ سبز روشن در آمده و بهتدريج رنـگ تيـره اي درطول تابستان به خود گرفته و نهايتﹰا در پاييز كمي به زرد متمايلشده و خزان ميكند. اگر برگ هـا بـه مـدت طـولاني تـري رويدرخت باقي بمانند رنگ قهوه اي مي يابند. تفاوت هاي ديده شدهدر سال هاي مختلف را شايد بتوان به شرايط محيطي و نوساناتپايه اي ارتباط داد.
۲۹
جدول ۳. متوسط ماهانه تغييرات رنگ برگ در درخت عرعر(Ailanthus altissima) در سالهاي (۲۰۰۹ -۲۰۰۶)
-68575-137351

فصل ماه ۲۰۰۶ (R-G-B) ۲۰۰۹ (R-G-B) ۲۰۰۸ (R-G-B) ۲۰۰۷ (R-G-B) برگرنگ رنگ برگ رنگ برگ رنگ برگ
۲۰۰۹ ۲۰۰۸ ۲۰۰۷ ۲۰۰۶
-73147-35287



قیمت: تومان


پاسخ دهید