Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

مقدمه
تغییرات کاربری اراضی در سالهای اخیـر منجربـه تخریـب، ازدست رفتن و تکه تکه شدن زیسـتگاه هـای طبیعـی و در نتیجـهکاهش تنوع زیستی جهـانی گردیـده اسـت (13). در ایـن میـانپستانداران بزرگ جثه و بـه ویـژه گوشـتخواران بـیش از سـایرگونهها به دلیل فعالیتهای انسانی در معرض خطر انقراض قرار گرفتهاند (35). گوشتخواران بزرگ جثه بهدلیل موقعیت آنهـا درراس هرم غذایی بهطـور طبیعـی گونـههـای کمیـابی محسـوبمیشوند. این گونههـا معمـولا نیازهـای انـرژی بـالاتر و تـراکمجمعیــت پــایینتــری دارنــد. نیــاز غــذایی بــالا ی پســتانداران گوشتخوار موجب افزایش تعارضات میان این گونهها و انسانها و در نتیجه آسیبپذیری آنها در سالهای اخیر شده است (35).
گام نخست در کاهش تعارضات و حفاظت موثر از این گونههـاشناسایی و نگهداری از زیستگاههـای مطلـوب بـاقیمانـده آنهـامیباشد (33). یکی از روشهای شناسایی زیستگاهها و نیازهای زیستگاهی گونهها استفاده از مدلهای پیشبینی کننده پراکندگی است که مبنای آنها کمی ساختن ارتباط میان گونـه و متغیرهـایمختلف محیط زیستی میباشد (21).
در سالهـای اخیـر روش هـای متعـددی بـرای مـدلسـازیپراکنش بهوجود آمده است که تنها از دادههای حضور گونـه هـااستفاده میکنند (ماننـدGARP ،ENFA ،DOMIN ،BIOCLIM و MAXENT). این مدلها که مبتنی بر مفهوم آشیان اکولوژیک(Ecological Niche Modeling) میباشند، اطلاعات مناسـبی رادر مورد پراکنش احتمالی گونهها هنگـامی کـه دادههـای کـافیوجود ندارد فراهم مـی کننـد و مـیتواننـد در طـرحریـزی هـایحفاظتی گونهها مورد استفاده قـرار گیرنـد (20). در میـان ایـن
م دله ا روش ح داکثر ب ینظم ی (Maximum Entropy) ی ا مکسنت (Maxent) که برای نمـایش پراکنـدگی گونـههـا (30)بهوجـود آمـده اسـت، از لحـاظ کـارکرد از بهتـرین روشهـایمدلسازی محسوب میشـود (16). یکـی از کاربردهـای بسـیارمهم این مدل شناسایی زیستگاه گونههای نادری است که امکان مطالعه آنها با استفاده از سایر روشها معمولا امکانپذیر نیسـت (25، 26 و 43). مــدل مکســنت یــک روش یــادگیری ماشــینی
(Machine-learning) مبتنی بر حداکثر بینظمی است که بـرایپیشبینی حضور گونهها هنگام در دسترس نبودن دادههای کامل بهکار میرود. این روش احتمال پراکندگی حضور یک گونـه رابراساس محدودیتهای بهدست آمده از دادههای موجود تخمین میزند (30 و 31). از مزایـای ایـن روش مـیتـوان بـه قابلیـتاستفاده از هر دو نوع داده پیوسته و گسسته، جزئیات پـیش بینـیبهدلیل ماهیت پیوسته مـدل هـای حاصـله و سـرعت و سـادگیاستفاده از نرمافزار اشاره کرد (41).
یوزپلنـگ آسـیایی (Acinonyx jubatus venaticus)، پلنـگایرانــی (Panthera pardus saxicolor) و خــرس قهــوه ای (Ursus arctos) از مهمترین گوشتخواران بـزرگ جثـه و دارایاهمیت حفاظتی در کشور هسـتند . از نظـر طبقـهبنـدی اتحادیـهجهــانی حفاظــت از طبیعــت (IUCN) یوزپلنــگ آســیایی دربالاترین طبقه تهدید یعنی بهطور جدی در خطر انقـراض (CR) قــرار دارد و خــارج از مرزهــای ایــران کــاملا منقــرض شــدهاست؛ زیر گونه پلنگ ایرانی در طبقـه در خطـر انقـراض (EN) قرار گرفته است و گونه خرس قهوهای با وجودی کـه براسـاسمعیارهای اتحادیه جهـانی حفاظـت در مقیـاس جهـانی تهدیـدشده نیست (23)، اما بهعنوان بـزرگ ج ثـه تـرین گوشـتخوار درکشور از اهمیت حفـاظتی بـالایی برخـوردار اسـت و در اسـتاناص فهان ی ک گون ه ن ادر ب هش مار م یرود. ع لاوه ب راین از جمعیتها و وضعیت آن در داخل کشـور اطلاعـات کـاملی دردست نیست (22).
126873867918

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

در ایران تاکنون مطالعات چندی در مورد سه گونه یوزپلنگآسیایی (16)، پلنگ ایرانی (1 و 39) و خرس قهـوه ای (3، 5 و4) صورت گرفته است. بیشتر این مطالعات به بررسی مطلوبیت زیستگاه این گونهها در داخل مناطق حفاظت شـده پرداختـهانـد(1، 3 و 39) و بهنظر میرسد شناسایی زیستگاههای مطلوب این گونهها در خارج از مناطق حفاظت شده و زیستگاههای بینـابینیآنها کمتر مورد توجـه قـرار گرفتـه اسـت (5). در ایـن مطالعـهزیســتگاههــای مطلــوب 3 گونــه یوزپلنــگ آســیایی، پلنــگگردیـد . هـدف از ایـن مطالعـه شناسـایی زیسـتگاههـای بـالقوهمطلوب این سه گونه در استان، برآورد مسـاحت زیسـتگاههـایفراهم برای ایـن گونـههـا در داخـل و خـارج از منـاطق تحـتحفاظت استان و شناسایی مسیرها و مقاصد احتمـالی مهـاجرتآنها بوده است.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
استان اصفهان با مساحتی حدود 000،107 کیلـومتر مربـع بـین30 درجه و 43 دقیقه تا 34 درجه و 27دقیقه عـرض شـمالی و
49 درجه و 36 دقیقه تا 55 درجه و31 دقیقه طول شـرقی قـراردارد (شکل 1). از نظر وضعیت آب و هوایی ایـن اسـتان دارایاقلیمی خشک و میانگین سالانه درجه حرارت هوا طی سی سال (1381-1351) از 82/9 درج ه س انتیگ راد در فریدونش هر ت ا

شکل 1. موقعیت استان اصفهان در کشور و مناطق تحت حفاظت آن
78/19 درجه سانتیگراد در ایستگاه خـور و بیابانـک در نوسـانبوده است. میزان بارش در پهنه استان اصفهان از 600 میلـی متـردر ارتفاعات غربی تا 60 میلیمتر در نواحی پست شرقی متغیـراست. پوشش گیاهی استان اصفهان را میتوان تحت گـروه هـایعمده زراعت و باغداری، جنگل و مرتع مورد بررسـی قـرار داد(7). در اس تان اص فهان ت ا س ال 1391 تع داد 5 پ ارک مل ی،5 پناهگاه حیات وحش ،7 منطقه حفاظت شده ،12 منطقه شکار ممنوع و 1 تالاب بینالمللی ایجاد شده است.
نقاط حضورگونههای جانوری
با توجه به اینکه در سطح استان اصفهان دادههای ثبـت شـده ازنقاط حضور گونههای جانوری مورد نظـر در قالـب اطلـس یـاپایگاه داده وجود نداشت، برای بـه دسـت آوردن نقـاط حضـورقابل اطمینان از این گونهها از گزارشـات مربـوط بـه مطالعـاتقبلی (9، 10 و 11) و دادههـای موجـود در اداره کـل حفاظـتمحیط زیست استان اصفهان، استفاده شد. علاوه بـر ایـن جهـتتکمیل این دادهها، با مراجعه به مناطق حفاظـت شـده و شـکارممنوع استان (پارک ملی کـلاه قاضـی، پناهگـاه حیـات وحـشعباسآباد، منطقه حفاظت شده کهیاز، پارک ملی قمشلو، پناهگاه حیات وحش موته، منطقه شـکار ممنـوع سـتبله ، منطقـه شـکارممنوع شاه قنداب و منطقه شکار ممنوع زرچشـمه )(شـکل 1) و با همکاری محیطبانان ایـن منـاطق نقـاط مشـاهده هـر یـک ازگونههای مورد مطالعه براساس گزارشات موجود ثبـت گردیـد.
در مجموع تعداد 73 نقطـه حضـور (30 نقطـه بـرای یوزپلنـگآسیایی ،27 نقطه برای پلنـگ ایرانـی و 16 نقطـه بـرای خـرسقهوهای) در سطح استان جمعآوری شد.
متغیرهای محیطی
با استفاده از اطلاعات موجود در مطالعات صـورت گرفتـه رویگونههای انتخاب شده و یا گونههای مشابه با آنها در سایر نقاط جهان (یوزپلنگ (29)، پلنـگ (18 و 38) جگـوار (36)، خـرسقهوهای (24) و خرس سیاه آسیایی(14)) پـانزده متغیـر محیطـیشامل متغیرهای اقلیمـی ، متغیرهـای توپوگرافیـک، و متغیرهـایزیستی و انسانی برای مدلسازی مطلوبیت زیسـتگاه گونـههـایمورد مطالعه درنظر گرفته شد.
نقشههای پیوسته متغیرهای اقلیمی شامل میـانگین بارنـدگیسالانه، میانگین بارندگی در فصـل بهـار، میـانگین بارنـدگی درفصل تابستان، میانگین بارندگی در فصل پاییز، میانگین بارندگی در فصل زمستان، متوسط دمای سالانه، حـد اکثر دمـای سـالانه،حداقل دمای سالانه، میانگین رطوبـت سـالانه، تعـداد روزهـایآفتابی در سال و سرعت باد استفاده شد. نقشـه هـای اقلیمـی بـااستفاده از آمار طـولانی مـدت (1348 تـا 1388) ایسـتگاه هـا ی سینوپتیک و کلیماتولوژی داخل و خـارج اسـتان بـا اسـتفاده ازروشهای زمین آمار تهیه گردید (6).
متغیرهای توپوگرافی شامل ارتفاع و شیب از نقشـه رقـومیارتفاعی استان (DEM) با بزرگنمایی 90 متر بهدست آمد (نسخه دوم مدل ارتفاعی رقومی جهانی استر ،2011:
ASTER Global Digital ElevationMap.(http://asterweb.jp1.nasa.gov/gdem.aspبرای وارد کردن متغیرهای زیستی و انسانی به مدل از نقشه رقومی کاربری اراضی استان اصفهان 6 استفاده گردیـد . در ایـن نقش ه اســتان اصــفهان در قال ب 12 کــاربری ســرزمین شــامل کاربریهای شهری، کشاورزی، مرتع خوب، مرتع متوسط، مرتع ضعیف، جنگل پرتراکم، جنگل کـم تـراکم، کـویر، منـابع آبـی،شورهزار، زمین بدون پوشش گیاهی و صخره طبقـه بنـدی شـدهبود. نقشه کاربری اراضی مورد استفاده تمامی عوامـل انسـانی وطبقات مختلف پوشش گیاهی و سطح زمین، کـه مـیتواننـد درپراکندگی گونههای جانوری اثر مثبت یا منفی داشته باشند را در برداشت. فاصله تا نزدیکترین سـکونت گـاه انسـانی بـه صـورت نقشه فاصلهای بـا اسـتفاده از نـرمافـزارArcGIS 10.1 از نقشـهمناطق مسکونی استان (استخراج شده از نقشه کـ اربری اراضـی )بهدست آمد (6).
بهدلیـل اینکـه همبسـتگی داخلـی میـان متغیرهـای زیسـتمحیطی استفاده شده در مدل میتواند منجربـه بـرازش بـیش ازحـــد مـــدل (model over-fitting) و بـــروز مشـــکلاتی در تفسیر نتایج شود (28) نخست ماتریس همبستگی میان لایههای اطلاعــاتی متغیرهــای انتخــاب شــده از طریــق نــرمافــزار Idrisi Kilimanjaro استخراج شد. با وجود اینکه مدل مکسـنتنسبت به سایر مدلهای مشابه حساسیت کمتری بـه همبسـتگیمیان متغیرهـای محیطـی دارد (32) امـا توصـیه شـده اسـت درصورتی که ضریب همبستگی میان دو متغیر بیش از 7/0 باشـد،فقط یکی از متغیرها در مدلسازی استفاده شود (40). بـا توجـهبه وجود همبستگی بالا (r> 0.7) میان لایههای اقلیمـی (جـدول 1)، از تحلیل مولفههای اصلی (PCA) برای کاهش این متغیرهـابه تعداد کمتری متغیر بدون همبستگی استفاده گردید (42). این تحلیل در نرمافزار Idrisi Kilimanjaro صورت گرفـت و نقشـهدو مولفه اصلی استخراج شده از آن بهعنوان ورودیهـای مـدلدرنظر گرفته شد (جدول 1).
لایههای اطلاعاتی قبل از وارد شدن بـه مـدل همگـن شـده(بزرگنمایی و تعداد سـطر و سـتون برابـر) و بـه فرمـتascii تبدیل گردیدند. اندازه سلول نقشهها با توجه به مقیـاس مطالعـهدر سطح استان 500 ×500 متر انتخاب شـد . متغیرهـای نهـاییوارد شــده بــه مــدل شــامل نقشــههــای مولفــه اول (18/87% واریــانسهــا) و دوم (36/8% واریــانسهــا) حاصــل از تحلیــل مولفههای اصـلی (درکـل 54/95% درصـد واریـانسهـا )، مـدلرقومی ارتفاع، شیب، کاربری اراضی و فاصـله تـا نزدیـکتـرینسکونتگاه انسانی بود.
مدلسازی مکسنت (Maxent)
126873867918

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

مـــدلســـازی توزیـــع گونـــههـــای انتخـــاب شـــده بـــااســــ تفاده از نــــ رمافــــ زار Maxent (نســــــخه 3.3.3)(http://www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent/) ص ورت
*
126873867918

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

درصد واریانس
گرفت. هفتاد و پنج درصد از دادههای حضـور هـر گونـه بـرایتهیه مدل (model training) و 25% باقیمانده بهعنوان دادههـایمس تقل ب رای آزم ون م دل (model testing) اس تفاده ش دند.
دادههای تهیه و آزمون مدل بهصورت تصادفی از میان دادههـا یموجود انتخاب شدند. تعداد 15 تکرار بـرای ارزیـابی متقابـل و5000 اجر برای مدلها درنظر گرفته شـد . بـا فـرض اینکـه درمحدوده جمعآوری دادهها نقاطی که گونه حضور نداشته اسـتبالاترین احتمال را دارد که بهعنـوان نقـاط عـدم حضـور گونـهدرنظر گرفته شود (عدم حضـور کـاذب)، بـه صـورت تصـادفی10000 نقطه از پس زمینه بهعنوان عدم حضور برای هر گونه به منظور محاسبه خطـای ارتکـاب (commission error) انتخـابگردید.
برای ارزیابی نتایج مدل از مساحت زیـر منحنـی (Area Under the Curve: AUC) در تحلیل منحنی ویژگی عامـل دریافـت کننـده(Receiver Operating Characteristic Curve: ROC) استفاده شـد(17) که بهطور کلی بهعنوان بهترین معیار برای ارزیابی عملکرد
جدول 1. وزنهای عاملی فاکتورهای استخراج شده از تحلیل مولفههای اصلی بر پارامترهای اقلیمیانتخاب شده برای مدلسازی زیستگاههای مطلوب گوشتخواران بزرگ جثه استان اصفهان

فاکتور

فاکتور

*دوم (36/8) *اول (18/87) 0/29 0/96 متوسط رطوبت سالانه
0/94 0/63 میانگین بارندگی سالانه
0/95 0/68 میانگین بارندگی پاییز
0/38 0/87 میانگین بارندگی بهار
0/37 0/86 میانگین بارندگی تابستان
0/35 0/82 میانگین بارندگی زمستان
0/01 0/96 تعداد ساعات آفتابی در سال
-0/14 0/96 میانگین حداکثر دمای سالانه
-0/20 0/96 میانگین دمای سالانه
-0/36 0/92 میانگین حداقل دمای سالانه
0/00 0/95 میانگین سرعت باد در سال
مدل در سالهای اخیر مـورد اسـتفاده قـرار گرفتـه اسـت (15).نمــودار ROC در واقــع صــحت حضــور پــیشبینــی شــده(حساســیتsensitivity ) را در مقابــل صــحت عــدم حضــورپیشبینی شده (1- اختصاصی بودنspecificity ) نشان میدهـد .
بهطور کلی اگر AUC کمتر یا برابر بـا 5/0 باشـد، بـدین معنـیاست که پیشبینی مدل با پیشبینی توسط نقاط تصادفی تفـاوتیندارد. عدد AUC بین 7/0 تا 8/0 بیانگر یک مـدل خـوب، بـین8/0 تا 9/0 مدل عالی و بیش از 9/0 بیانگر پیشبینی بسیار عالی مدل است (19). برای بهدست آوردن فواصل اطمینان، 999 بـارمحاسبه AUC از طریق بوت استراپ (Bootstrap) انجـام شـد.
126873867918

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

برای حساسیت سنجی و تعیین اهمیـت هـر یـک از متغیرهـایموجود در مدلها از آمارههای محاسـبه شـده توسـط نـرمافـزارMaxent که شامل بهره نسبی مشارکت برای هر متغیر (معیـاریاز نکویی برازش مشابه بـا آمـارهdeviance (30)، منحنـی هـایپاسخ متغیرها برای مدلهای تـک متغیـره و فراینـد جـک نـایف (Jackknife procedure) برای ارزیـابی تغییـراتAUC هنگـامحذف هر متغیر میشود، استفاده گردید.
ب رای تعی ین الگ وی پراکن دگی گون هه ای انتخ اب ش ده بهصورت نقشههای گسستهای که زیستگاههای مطلـوب / نـامطلوب یا حضور/عدم حضور گونـه را نشـان مـیدهنـد، حدآسـتانهای مورد نیاز است که براساس آن احتمالات پیشبینی شـده توسـطمدل برای هر سلول را بهعنوان حضور و یا عـدم حضـور گونـهدرنظر گرفت. برای اینکه مدل بتواند نمایانگر بیش از 10 درصد نقاط حضور مورد استفاده باشـد ، از آسـتانه منطقـی صـدک 10دادههای حضور بهکار گرفته شده استفاده شد. منطـق اسـتفاده ازاین آستانه بر این فرض استوار است که ممکن است ده درصـددادههای جمعآوری شده اشتباه جمعآوری یا زمین مرجـع شـدهباشند (12 و 34). مساحت زیسـتگاه هـای مطلـوب هـر یـک ازگونهها که در داخل محـدوده منـاطق حفاظـت شـده یـا شـکارممنوع کنونی قرار دارند از طریق شـمارش تعـداد پیکسـلهـا یحضور گونهها در هریک از این محدوده ها بهدست آمد.
نتایج
نتایج نشان داد که مهمترین عامل در پراکندگی خرس قهوهای و یوزپلنـگ دومـین مولفـه عوامـل اقلیمـی و مهمتـرین عامـل درپراکنـدگی مطلوبیـت زیس تگاه پلنـگ ایرانـی، ش یب مـیباش د
(جدول 2).
جدول 2. خلاصه نتایج مدلسازی پراکندگی سه گونه یوزپلنگ آسیایی، پلنگ ایرانی و خرس قهوهای در محدوده استان اصفهان
تعداد پیکسلهای حضور آستانه منطقی صدک 10 مهمترین عامل(درصد مشارکت) AUC±SD تعداد نقاط حضور زیستگاه گونه
22163 0/261 دومین مولفه
عوامل اقلیمی
(57/6) 0/974 ± 0/009 30 دشت و تپه ماهورهای استپی و بیابانی یوزپلنگ
آسیایی
51466 0/224 شیب (1/50) 0/946 ± 0/018 27 کوهستان و تپه ماهور پلنگ ایرانی
14736 0/328 دومین مولفه
عوامل اقلیمی
(39/9) 0/981 ± 0/007 16 مناطق جنگلی، علفزارهای مرتفع کوهستانی نزدیک جنگل ،درههای پایین دست جنگل خرس قهوهای
خلاصه نتایج مدلسازی برای 3 گونـه گوشـتخوار بـزرگ جثـهاستان و نقشه احتمال حضور آنها براساس 75% دادههای حضور بهکار گرفته شده در جدول 2 و شکل 2 نشان داده شـده اسـت.
نتایج ارزیابی مدلها با استفاده از سطح زیر منحنیROC نشـانداد که مدلهای تهیه شده برای هر سه گونه انتخاب شده در هر دو حالت تهیه و آزمون مـدل هـا از حالـت تصـادفی پـیشبینـیبهتری داشتهاند.
تبدیل نقشههای پیوسته بهدست آمده براساس آستانه منطقی صدک 10 دادههای حضور بهکـار گرفتـه شـده (جـدول 2) بـهنقشههای طبقهبندی شده زیستگاههای مطلوب/نامطلوب (شـکل 3) نشان داد که زیستگاه مطلوب یوزپلنگ آسیایی، پلنگ ایرانـیو خــرس قهــوه ای بــه ترتیــب تنهــا در 2/5%، 12% و 4/3% از مساحت استان اصفهان واقع شدهاند.
با وجود مساحت اندک باقیمانده از زیسـتگاه مطلـوب ایـنسه گونه، مقایسه پراکندگی زیستگاههای مطلوب با مـرز منـاطقحفاظت شده کنونی نشان داد که 7/55 درصد از زیسـتگاه هـاییوزپلنگ آسیایی ،7/23 درصد زیستگاه پلنگ ایرانی و تنها 6/11درصد از زیستگاههای مطلوب خرس قهوهای در داخـل منـاطقحفاظت شده کنونی استان قرار گرفتهاند (شکل 4).
126873867918

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:33 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.4.13.51 ]

  • 1

دیدگاهتان را بنویسید