بوم شناسي کاربردي/ سال دوم / شماره پنجم / پاييز ۱۳۹۲

کاربرد شاخص هاي نزديک ترين همسايه در شاخه زادهاي بلوط ايراني (Quercus brantii var. persica) جنگل هاي زاگرس

سيد يوسف عرفاني فرد*، لعيا زارع۱ و جهانگير فقهي

(تاريخ دريافت: ۲۳/۱۱/۱۳۹۱ ؛ تاريخ پذيرش: ۱۷/۹/۱۳۹۲)

چكيده
723900819912

آگاهي از روابط بومشناختی درختان با يکديگر، در مديريت پايدار جنگل ها اهميت بسزايي دارد . براي مطالعه اين موضـوع در بـوم شناسـی مکاني، از شاخص هاي متنوعي استفاده مي شود که براساس فاصله تا نزديک ترين همسايه استوار هستند . بنابراين اين پژوهش با هدف معرفي و کاربرد شاخص هاي مهم مبتني بر تحليل نزديکترين همسايه در بررسي روابط بومشناختی درختان شاخه زاد بلوط ايراني در جنگـلهـاي زاگرس انجام شد . بخشي از اين جنگلها در استان کهگيلويه و بويراحمد با مساحت ۹ هکتار انتخاب شده و اين بخـش بـه لحـاظ شـرايط محيطي همگن بود . تمام اين محدوده پوشيده از درختان شاخه زاد بل وط ايراني بود که پس از ثبت موقعيـت مکـاني ايـن درختـان، نقـشه نقطه اي آنها تهيه گرديد . سپس پنج شاخص نزديکترين همسايه GF(r) ،J(r) ،F(r) ،G(r) و CE براي بررسي الگوي مکاني اين درختـان و روابط آنها با يکديگر استفاده شد. نتايج نشان داد درختان شاخه زاد بلوط ايراني در محدوده مورد بررسي که همه شرايط يکـسان و همگـن بوده، بهصورت پراکنده مستقر شده و به لحاظ بومشناختی به يکديگر وابسته نيستند. اين درختان مستقل از يکديگر بوده و بر نحوه اسـتقرار يکديگر تأثير ندارند.

واژه هاي كليدي : الگوي مکاني، بلوط ايراني، بومشناسی کمي، زاگرس، نزديک ترين همسايه

۱۵
مقدمه
در بومشناسی مکاني (Spatial Ecology) ارتباط بين فرآيندهايي چون رويش، رقابت و يا توالي که در يک تـوده از درختـان رخمي دهد با نحوه پراکنش درختان و الگوي مکـاني آنهـا در تـودهمورد نظر بررسي مـي شـود (۶). شـاخص هـاي متعـددي بـرايمطالعه روابط درختان بـا يکـديگر در بـوم شناسـی کمـي ارائـهشده اند ک ه بر پايه فاصله درخـت تـا نزديـک تـرين همـسايه اش استوار هستند . هر کدام از اين شاخص ها اطلاعـات ارزشـمنديدر مورد الگوي مکاني درختان در يک توده و هم چنـين روابـطبومشناختی درختان با يکديگر ارائه مـي دهنـد (۶ و۱۳). اگرچـهاين شاخص ها مبناي يکساني دارند ولـي کـاربرد آنهـا متفـاوتبوده و مقايسه آنها در شرايط مشابه و بررسي کارايي هر کدام ازآنها تاکنون انجام نشده است. کـاربرد فاصـله تـا نزديـک تـرينهمسايه در مطالعه روابط بومشناختی و الگوي مکـاني درختـانيک گونه اهميت زيادي دارد. از اين روش مي تـوان در بررسـيتجمـع (Aggregation) يـا پراکنـدگي (Segregation) درختـان نسبت به يکديگر نيز استفاده کرد (۶). در نظريـه نزديـک تـرينهمسايه، فرض بر اين است که فاصله هر درخت تا نزديک ترين درخت به آن به نحوه الگوي پراکنش درختان حـساس اسـت وبر روابط بومشناختی آنها با يکديگر تأثير مي گذارد. هم چنـين ازآن در تشخيص ساختار الگوهاي مختلف نيز مي توان بهـره بـرد(۱۳). از طرف ديگر، در جنگل بين درختان روابط متقابل وجوددارد و انتظار مي رود درختان بـر سـر نـور يـا مـواد غـذايي بـايکديگر در يک محدوده معين رقابت کنند که آثار اين رقابت رامي توان در موقعيت مکاني و ويژگـيهـاي زيـست سـنجي آنهـا(ماننـد مـساحت تـاج و يـا ارتفـاع) مـشاهده نمـود. در چنـين شرايطي، تحليل فاصله تا نزديک ترين همسايه امکان مطالعه اينروابط و نتايج آن بر درختان را فراهم مي آورد (۷).
جنگل هاي زاگرس که به عنوان يکـي از منـابع بيولوژيـک وذخاير ژنتيک کشور هستند، از جنبه هاي بومشناختی، اقتصادي و اجتماعي از اهميت بالايي برخوردار بوده (۱) و آگاهي از روابطبومشناختی درختـان آن بـا يکـديگر و بـا عوامـل محيطـي، در۱۶
مديريت پايدار اين جنگلها اهميت بسزايي دارد. در بومشناسی کمي شاخص هايي کـه از تحليـل نزديـک تـرين همـسايه بـرايمطالعه روابط درختان استفاده ميکننـد بـسيار متنـوع هـستند وآشنايي بـا آنهـا و کـارايي هـر کـدام در اسـتفاده بهينـه از ايـنشاخص ها در مطالعات مختلف بسيار مؤثر است . اين در حـالياست که اسـتفاده از ايـن شـاخصهـا در مطالعـات مربـوط بـهجنگل هاي زاگرس کمتر مشاهده شده است. بنابراين اسـتفاده ازبومشناسی مکاني و شاخص هاي آن در مطالعه ايـن جنگـل هـا،به ويژه درختان بلـوط ايرانـي (Quercus brantii var. persica) به عنوان مهم ترين گونه در اين جنگل هـا (۱) ضـروري بـه نظـرمي رسد.
يکي از شاخص هاي پرکاربرد که از نزديـک تـرين همـسايهبهره مي گيرد و تاکنون در برخي تحقيقات مـورد اسـتفاده قـرارگرفته (۲ و ۸)، شاخص کلارک – ايوانس (CE) اسـت کـه بـرپايه فاصله هر درخت تا نزديک ترين همسايه اش استوار است وميزان تفاوت توزيع مکاني درختان را از حالـت تـصادفي مـوردبررسي قرار مي دهد (۶). چهار شاخص ديگر کـه از فاصـله تـانزديک ترين همسايه استفاده مي کننـد، شـاخصG(r) (۴،۵ ،۱۲ ۱۶،۱۸ و ۲۰)، شاخصF(r) (۴،۵ و۱۲)، شـاخصJ(r) (۴،۱۴ و
۱۵) و تابع تراکم نزديکترين همسايه (GF(r)) هستند (۱۱) که اين شاخص در بررسي توده هاي جنگلي به کار نرفتـه اسـت. بـابررسي پيشينه پژوهشي که در بالا اشاره شد، ملاحظه گرديد کهاين شاخص ها در مطالعه روابط درختان چندان توسعه نيافته انـدو بخـش عمـ دهاي از ايـن تحقيقـات بـر تئـ وريهـاي آمـاري شاخص هاي مذکور تمرکز دارد که اين موضوع نيز بر ضـرورتکاربرد اين شاخص ها در بررسي جوامع جنگلي دلالت دارد.
بنابراين آشنايي با شاخص هاي مهم نزديکتـرين همـسايه و استفاده از آنها که مي تواند اطلاعات ارزشمندي در مورد روابـطبومشناختی درختان ارائه کنند، ضروري به نظر ميرسد. در ايـنپـ ژوهش پـ نج شـ اخص GF(r) ،J(r) ،F(r) ،G(r) و CE در شرايط يکسان براي مطالعه يـک موضـوع مـورد بررسـي قـرارخواهند گرفت . بنابراين يکي از اهداف اين تحقيق معرفـي ايـن شاخص هاي مهم و کاربردي است که از فاصله تا نزديـک تـرينهمسايه استفاده مي کنند. چنانچه اشاره شد کاربرد شاخص هـايمذکور براي مطالعه يک موضوع امکـان مقايـسه آنهـا را فـراهمآورده تا در مطالعات آتي متناسب با هدف، يکي از آنها بـه کـاررود که اين تحقيق هدف مذکور را نيـز در بـر خواهـد داشـت.
هم چنين هدف اصلي اين پژوهش، بهره گيري از اين شاخص هـادر مطالعه روابط بومشـناختی درختـان بلـوط ايرانـي بـه عنـوانمهم ترين گونه در جنگل هاي زاگرس است.

مواد و روشها منطقه مورد مطالعه
شکل ۱. منطقه مورد مطالعه در استان کهگيلويه و بويراحمد (الف) و ايران (ب)

الف

ب

الف

ب

براي انجام اين پژوهش بخشي از جنگل هاي زاگرس در اسـتانکهگيلويه و بويراحمد درفاصله ۲ کيلـومتري جنـوب شهرسـتانياسوج انتخاب شد (شکل ۱). اين محدوده پوشـيده از درختـانشاخه زاد بلوط ايراني (Quercus brantii var. persica) اسـتکه به صورت خـالص پراکنـده شـده انـد . مختـصات جغرافيـاييمنطقه مـورد مطالعـه ‘۳۷ °۵۱ طـول شـرقي و ‘۳۷ °۳۰ عـرضشمالي مي باشد. براساس منحنـي آمبروترميـک ايـستگاه ياسـوج،حدود ۸۲ درصد بارندگي در نيمه دوم سال اتفاق مي افتد که تأثير به سزايي در تشکيل جنگل هاي تنک با تـاج پوشـش کـم داشـتهاست. ارتفـاع منطقـه از سـطح دريـا حـدود ۱۸۸۰ متـر، متوسـطبارندگي ساليانه ۹/۴۰۲ ميلـيمتـر، ميـانگين دمـاي سـاليانه ۶/۲۴ درجه سانتي گراد و طول مدت خشکي پـنج مـاه در سـال اسـت.
بنابراين اين منطقه به لحاظ اقليمي، نيمه مرطوب است (۱ و ۳).
از آنجايي که بررسي روابط بومشناختی بين درختـان بايـد در محدودهاي همگن صورت گيـرد (۱۳)، بـا توجـه بـه نقـشههـايويژگي هاي فيزيوگرافيک منطقه، يک محدوده با مساحت ۹ هکتارانتخاب شد که از جنبه هاي فيزيوگرافيک (شيب، جهت و ارتفاع) و نوع خاک يکسان بود. در چنين شرايطي تنها عامل تأثيرگذار بـرموقعيت مکاني درختان، روابط متقابل آنها با يکديگر است (۲۰).

نقشه درختان بلوط ايراني
موقعيت مکاني هر يک از درختان بلوط ايراني در منطقـه مـوردمطالعه از طريق روش اندازه گيري فاصله و آزيموت و با استفادهاز متر ليزري و قطب نماي سونتو ثبت شد. سپس با اسـتفاده ازاطلاعــات مــذکور نقــشه نقطــهاي (Point map) درختــان اندازهگيري شده تهيـه گرديـد. دسترسـي بـه ايـن نقـشه بـرايمحاسبه شاخص هاي نزديک ترين همسايه ضروري است.

روش کار
G(r) شاخص
يکي از مهم ترين و پرکاربردترين شاخص هـاي مطالعـه الگـوي
۱۷
مکاني،G(r) است که به آن تابع توزيع فاصله تا نزديک تـ رين همسايه نيز مي گويند (۲۰). اين شاخص اطلاعات ارزشـمنديدر مورد تغييرات در الگـوي نقطـه اي ارائـه مـي کنـد . در ايـنشـاخص توزيـع احتمـال تجمعـي فاصـله از هـر درخـت تـا نزديک ترين درخت به آن برآورد مي گردد (۹ و ۱۰). براي رفعاثر حاشيه اي در اين شاخص از روشHanisch اسـتفاده شـدکه به عنوان مناسب ترين روش در بين روش هاي موجود است(۱۹).
G(r)  1 exp(b r )d d [۱]
در رابطه ۱،λ تراکم درختان، bd مساحت دايره اي که در آن فاصلههر درخت تا نزديک ترين همسايه اندازه گيري شده وrd فاصله هردرخت تا نزديکترين همسايهاش (برحسب متر) است.

F(r) شاخص
يکي د يگر از شاخص هايي که براساس نزديک تـرين همـسايه طراحي شده،F(r) است کـه تـابع توزيـ ع فاصـله هـر نقطـهتصادفي تا نزديک ترين درخت به آن است. در ايـ ن شـاخصتوزيع احتمال تجمعي فاصله از هر نقطه تـصادفي در منطقـهمورد مطالعه تا نزديک تـرين درخـت بـه آن بـرآورد مـي گـردد (۱۰). از آنجا يي که اين شاخص به فـضاهاي خـالي بـين نقـاطحساس است در برخـي منـابع بـه آن تـابع فـضاي خـالي نيـ ز مي گويند. براي محاسبه اين شاخص از رابطه ۲ استفاده مي شـود(۵).
F(r)  1 exp(b r )d d [۲]
در رابطه ۲،λ تراکم درختـان،bd مـساحت دايـرهاي کـه در آنفاصله هر نقطه تصادفي تا نزديک ترين همسايه اندازهگيري شدهوrd فاصله هـر نقطـه کـه بـهطـور تـصادفي انتخـاب شـده تـانزديک ترين درخت به آن (برحسب متر) است.

J(r) شاخص
با توجه به دو شاخصG(r) و F(r)، شاخصي طراحي شده کـهبه آنJ(r) گويند . در اين شاخص، فاصله مشاهده شـده از يـک۱۸
نقطه تصادفي تا نزديک ترين درخت به آن (که با شـاخصF(r) محاسبه مي گردد) با فاصله مشاهده شده از هر درخت در جامعهمورد بررسي تا نزديک ترين درخت همسايهاش (که با شـاخصG(r) محاسبه مي گردد) مورد مقايسه قرار مي گيرد. براي محاسبه اين شاخص از رابطه ۳ استفاده مي شود (۱۴).
23165271006

J(r)11G(r)F(r) [۳]
در رابطه ۳،G(r) تابع توزيع فاصـله تـا نزديـک تـرين همـسايه(رابطـه ۱) و F(r) تـابع توزيـع فاصـله هـر نقطـه تـصادفي تـا نزديک ترين درخت (رابطه ۲) است.

آزمون آماري
براي بررسي صحت نتايج حاصل از شاخص هايF(r) ،G(r) وJ(r) از آزمون آماري مونت کارلو استفاده شد. براي اين منظـوربا استفاده از ۱۹۹ بار تکرار يک محدوده تصادفي تعيين شد کـهالگوي مکاني درختـان و در نتيجـه روابـط بـوم شـناختی آنهـا بـايکديگر براساس مقايسه روند نمودار هر يـک از شـاخصهـا بـا محدوده مذکور مورد بررسي قرار گرفت (۲۰).

شاخص تابع تراکم نزديک ترين همسايه (GF(r)) اين شاخص، تراکم نزديک ترين همسايه را در يک محـدوده بـامساحت هاي متغيير محاسبه کرده و به صورت يک نمودار حاويخطوط ميزان رسم مي کند. هدف از محاسبه اين شاخص نحـوهتوزيع فضاهاي خالي يا مناطق متراکم و تنک در يـک محـدودهمعين است . بـراي محاسـبه ايـن شـاخص از رابطـه ۴ اسـتفادهمي شود (۱۱).
69113854763

[۴] GF(r)  sqrt((na1) sum(j)e(i, j)) در رابطـه ۴، a مـساحت محـدوده کـه متغييـر بـوده و حـداکثرمساحت آن، به بزرگي مساحت مـورد مطالعـه اسـت،n تعـدادنقاط (درختان)،e(i,j) تصحيح حاشـيهاي همگـن بـراي شـکلمربع (شکل منطقه مورد مطالعه) (۱۳) و r فاصله از نقطـه مـوردبررسي (برحسب متر) است.

شاخص کلارک- ايوانس (CE)
يکي د يگر از شاخص هاي نزد يک ترين همسا يه، شاخ ص کـلارک- ايوانس است . در اين شاخص متوسـط فاصـله هـر درخـت تـانزديک ترين همسا يه اش با متوسط فاصله تا نزديک تـرين همـسايه در يک توز يع تصادف ي مقا يسه م ي شود. براي محاسبه اين شاخصاز رابطه ۵ استفاده مي گردد (۶ و۱۳).
433578-12434



قیمت: تومان


پاسخ دهید