1گروه گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک، اراک-ایران
2گروه علوم گیاهی، دانشکده زیست شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ا یران.
3گروه گیاهان دارویی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک،
چکیده
سابقه و هدف: تغییرات اقلیمی، تنوع زیستی و پراکنش گونههای گیاهی را به شدت تهدید میکند. پیاز یزدی (Allium jesdianum)، یکی از گونههای دارویی ارزشمند در رشتهکوههای زاگرس ایران است که جمعیتهای آن به دلیل تغییرات اقلیمی و برداشت بیرویه آسیب دیدهاند. این پژوهش با هدف شناسایی مهمترین عوامل محیطی مؤثر بر پراکنش این گونه و پیشبینی تأثیر سناریوهای تغییر اقلیم بر زیستگاههای آینده آن انجام شد. مواد و روشها: در این مطالعه از مدلسازی حداکثر آنتروپی (MaxEnt) برای پیشبینی توزیع جغرافیایی پیازیزدی استفاده شد. دادههای حضور گونه به همراه مجموعهای از متغیرهای زیستاقلیمی، خاکی و توپوگرافی به کار گرفته شدند. تأثیر تغییرات اقلیمی بر پراکنش گونه تحت دو سناریوی نیمهخوشبینانه (RCP 4.5) و بدبینانه (RCP 8.5) برای سالهای ۲۰۵۰ و ۲۰۷۰ ارزیابی گردید. یافتهها: نتایج نشان داد که بر اساس شاخص درصد مشارکت متغیرهای ارتفاع (۵۵٫۴٪)، بارندگی خشکترین ماه (۱۵٫۶٪) و چگالی خاک سطحی (۱۳٫۱٪) مهمترین عوامل تعیینکننده پراکنش گونه هستند. مدل با عملکرد عالی (AUC = 0/9) پیشبینی کرد که مساحت زیستگاههای مطلوب این گونه در سناریوهای آینده بین ۱۴ تا ۲۳ درصد کاهش خواهد یافت، که بیشترین کاهش در سناریوی بدبینانه رخ میدهد. همچنین، پیشبینی میشود که زیستگاههای مناسب به سمت عرضهای جغرافیایی بالاتر (۳۳ تا ۳۸ درجه شمالی) جابجا شوند، در حالی که مطلوبیت در عرضهای پایینتر کاهش مییابد. نتیجهگیری: نتایج این مطالعه بر لزوم اتخاذ رویکردهای حفاظتی فوری برای پیازیزدی تأکید دارد. پیشنهاد میشود مناطق مناسب فعلی و آینده جهت حفاظت درونرویشگاهی (In-situ) و همچنین کشت و بهرهبرداری پایدار از این گونه ارزشمند شناسایی و مدیریت شوند. مواد و روشها: مجموعهای از روشهای جدید برای بررسی توزیع جغرافیایی گونهها تحت سناریوهای مختلف گرمایش جهانی به کار گرفته شده است. در این چارچوب، مدلهای توزیع گونهای (SDMs) عملکردی ارزشمند در پیشبینی و درک توزیع گونههای گیاهی در آینده دارند و اثربخشی قابل توجهی در برنامه ریزی و مدیریت حفاظت از خود نشان دادهاند. مدل حداکثر آنتروپی (MaxEnt) ابزاری ویژه در ارزیابی نیازهای اکولوژیکی گونهها، پاسخ به متغیرهای محیطی، تناسب زیستگاه و تغییرات محدوده گونهها در سناریوهای مختلف تغییرات اقلیمی است. از روش مدلسازی مکسنت (MaxEnt) جهت تعیین مهمترین متغیرهای تأثیرگذار بر انتشار این گونه و همچنین تأثیر تغییرات اقلیمی تحت دو سناریوی نیمهخوشبینانه (RCP 4.5)و بدبینانه (RCP8.5) برای سالهای ۲۰۵۰ و ۲۰۷۰ بر انتشار گونه مذکور استفاده شد. کلیه فرایندهای مدل سازی در محیط برنامه نویسی R صورت گرفت و نقشههای خروجی با استفاده از نرم افزار Arc-Gis به صورت نقشهها و تصاویر آماده شدند. نتایج: نتایج نشان دادند که بر اساس شاخص درصد مشارکت مهمترین فاکتورهای تأثیرگذار بر انتشار پیاز یزدی به ترتیب ارتفاع(4/55%)، بارندگی در خشکترین ماه سال(6/15%)، چگالی خاک سطحی(1/13%)، بارندگی در مرطوبترین فصل سال(3/7%)، محتوای مواد آلی خاک سطحی(1/7%) و میانگین دمای سالانه(5/1%) هستند. بر اساس شاخص مساحت زیر منحنی(AUC) برابر با ۹/۰ عملکرد مدل عالی است. بر اساس نتایج مدلسازی در تمام سناریوهای اقلیمی در سالهای پیشرو، دامنه انتشار این گونه کاهش خواهد یافت و میزان این کاهش بین ۲۳-۱۴ درصد خواهد بود ولی سناریوهای بد بینانه بیشترین تاثیر منفی را بر انتشار گونه مذکور دارند. همچنین تغییرات اقلیمی مطلوبیت زیستگاه را در عرض چغرافیایی تغییر داد به طوری که پیش بینی میشود بیشترین کاهش زیستگاههای مطلوب در عرضهای پایین ۲۸ تا ۳۲ درجه اتفاق افتد در حالی که در عرضهای شمالیتر ۳۳ تا ۳۸ درجه نسبت به شرایط کنونی مطلوبیت زیستگاهها افزایش مییابد. نتیجهگیری: نتایج حاصل از این مطالعه میتواند در انتخاب رویکردهای حفاظتی در مقابله با تغییر اقلیم برای این گونه مفید باشد؛ لذا جهت به حداقل رساندن تاثیر منفی تغییرات اقلیمی بر انتشار گونه مذکور پیشنهاد میگردد تا پیاز یزدی در زیستگاههایی تحت حفاظت درجا قرار گیرد و مناطق مساعدی نیز جهت کشت و بهرهبرداری از آن در نظرگرفته شوند.
11Department of Medicinal Plants, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak University, Arak 38156-8-8349, Iran.
2Department of Plant Biology, School of Biology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
31Department of Medicinal Plants, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak University
چکیده [English]
Background and Objectives: Climate change poses a significant threat to biodiversity and the distribution of plant species. Allium jesdianum (Piaz-e-Yazdi), a valuable medicinal species in the Zagros Mountains of Iran, has populations that have been damaged by climate change and over-harvesting. This study aimed to identify the most critical environmental factors affecting the distribution of this species and to predict the impact of climate change scenarios on its future habitats. Materials and Methods: This study employed Maximum Entropy (MaxEnt) modeling to predict the geographical distribution of A. jesdianum. Species occurrence data were used along with a set of bioclimatic, soil, and topographic variables. The impact of climate change on the species’ distribution was assessed under two scenarios, semi-optimistic (RCP 4.5) and pessimistic (RCP 8.5), for the years 2050 and 2070. Results: According to the percent contribution index, the results indicated that elevation (55.4%), precipitation of the driest month (15.6%), and topsoil bulk density (13.1%) were the most decisive factors in the species’ distribution. The model, which demonstrated excellent performance (AUC = 0.9), predicted that the area of suitable habitats for this species will decrease by 14% to 23% under future scenarios, with the most severe decline occurring in the pessimistic scenario. Furthermore, suitable habitats are projected to shift towards higher latitudes (33° to 38° N), while suitability is expected to decrease at lower latitudes. Conclusion: The findings of this study emphasize the necessity of adopting immediate conservation strategies for A. jesdianum. It is recommended that current and future suitable areas be identified and managed for In-situ conservation, as well as for the sustainable cultivation and utilization of this valuable species. Keywords: Allium jesdianum, Climate change, Conservation, Iran, MaxEnt.
Materials and Methods: A suite of novel methods for examining the geographic distribution of species under various global warming scenarios was employed. In this framework, species distribution models (SDMs) have proven invaluable in predicting and understanding the distribution of plant species in the future, demonstrating significant effectiveness in conservation planning and management. The maximum entropy (MaxEnt) model is a specialized tool for assessing the ecological requirements of species, responding to environmental variables, habitat suitability, and changes in species ranges under different climate change scenarios. The MaxEnt modeling approach was used to identify the most important variables influencing the distribution of this species and to assess the impact of climate change under two representative concentration pathways (RCPs): RCP 4.5 (a relatively optimistic scenario) and RCP 8.5 (a more pessimistic scenario) for the years 2050 and 2070. All modeling processes were conducted in the R programming environment, and the output maps were prepared using Arc-GIS software. Results: The results indicated that, based on the percentage contribution index, the most important factors influencing the distribution of A. jesdianum were, in descending order: elevation (55.4%), precipitation in the driest month (15.6%), topsoil bulk density (13.1%), precipitation in the wettest season (7.3%), topsoil organic carbon content (7.1%), and annual mean temperature (1.5%). The model performance, as assessed by the area under the curve (AUC), was excellent (AUC = 0.9). According to the modeling results, the distribution range of this species will decrease in all climatic scenarios in the coming years, with a reduction ranging between 14% and 23%. However, the pessimistic scenarios have the most negative impact on the distribution of the species. Additionally, climate change altered the habitat suitability across the geographic range, with the greatest reduction in suitable habitats predicted at latitudes between 28 and 32 degrees, while habitat suitability is expected to increase at higher latitudes of 33 to 38 degrees compared to current conditions. Conclusion: The findings of this study can inform the selection of conservation approaches in the face of climate change for this species. Therefore, to minimize the negative impacts of climate change on the distribution of A. jesdianum, it is recommended that this species be included in in-situ conservation areas and that suitable regions be identified for its cultivation and utilization.