Document Type : Research Paper
Authors
Ferdowsi university of Mashhad
Abstract
Nowadays, human activities such as discovery, migration, trade and tourism mostly are influenced distributional pattern and range of some species In this research, patterns of current and future (2040) distribution of H. flaviviridis which as species with distribution by anthropogenic introduction, have been studied. In total, 19 bioclimatic variables have been extracted from Worldclim website and then seven non correlated bioclimatic variables and 40 point localities were performed using MaxEnt software. Results of species distribution modelling showed coastal southern of Iran having highly habitat suitability. Results of forecasting showed eastern Iran in Sistan and Blouchistan, central the Iranian plateau, Khuzestan province having habitat suitability in the lower suitability levels. However, the most important bioclimatic variables which contributing in modelling on distribution pattern of H. flaviviridis including precipitation seasonality and precipitation of the warmest quarter. Recognition invasive species is necessary in order to mange priorities, maintain biodiversity, prevent and control invasive species.
Keywords
Main Subjects
ارزیابی پراکنش جغرافیایی کنونی و آینده گونه معرفی شده جکوی شکم زرد خانگی Hemidactylus flaviviridis Ruppell, 1840 درایران با استفاده از مدلسازی پراکنش گونهای
محبوبه سادات حسین زاده1، منصور علی آبادیان 2و1* و اسکندر رستگار پویانی3
1 مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی
2 مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم پایه، مرکز پژوهشی جانورشناسی کاربردی
3 سبزوار، دانشگاه حکیم سبزواری، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی
تاریخ دریافت: 3/9/93 تاریخ پذیرش: 11/7/94
چکیده
در حال حاضر، فعالیتهای انسانی مانند اکتشاف، مهاجرت، تجارت و گردشگری بشدت دامنه و الگوی پراکنش برخی گونهها را تغییر داده است. در این مطالعه الگوهای پراکنش کنونی و آینده (سال 2040) جکوی خانگی شکم زرد و 19 متغیر زیست اقلیمی تأثیرگذار بر پراکنش این گونه بعنوان گونهای که محدوده پراکنش آن متأثر از فعالیتهای انسانی است مورد بررسی قرارگرفته است. مدل سازی پراکنش گونه براساس 40 نقطه حضور و هفت متغیر زیست اقلیمی تأثیرگذار غیر همبسته از بین 19 متغیر دریافت شده از تارنمای worldclim با استفاده از نرم افزار مدل سازی آنتروپی بیشینه ( MaxEnt) انجام گرفت. نتایج مدل سازی حاکی از آن است که مطلوبترین زیستگاه این گونه نوار ساحلی خلیجفارس در جنوب ایران میباشد. نتایج مدل سازی مربوط به آینده، برخی نواحی استان سیستان و بلوچستان، نواحی مرکزی فلات ایران هم بعنوان زیستگاههای با درجه مطلوبیت پایینتر معرفی کرده است. مهمترین عوامل موثر بر پراکنش جکوی شکم زرد خانگی در ایران متشکل از بارش فصلی و بارش گرمترین فصل سال است که بیشترین سهم را در مدلسازی این گونه داشتهاند. بمنظور اولویت گذاری حفاظتی، شناسایی گونههای بیگانه در جهت کنترل این گونهها و حفظ تنوع زیستی حائز اهمیت است.
واژههای کلیدی: زیستگاه، مطلوبیت، بارش، زیست اقلیمی، مدل سازی آنتروپی بیشینه
* نویسنده مسئول، تلفن: 8762227-051، پست الکترونیکی: aliabadi@ferdowsi.um.ac.ir
مقدمه
در دهههای اخیر اثرات منفی تغییرات جهانی اقلیم و تهاجمهای گونهای بر روی تنوع زیستی بومی مورد بحث و چالش فراوان قرارگرفته است. در حال حاضر، فعالیتهای انسانی مانند اکتشاف، مهاجرت، تجارت و گردشگری بشدت تنوع و تهاجم گونههای بیگانه را افزایش داده است. تهاجمهای زیستی بر روی دارایی اقتصادی انسان از طریق تأثیر بر کشاورزی، جنگلداری، سلامت، تغییر کاربری بوم سازگان، تهدید تنوع زیستی بومی اثرگذار است (9 و 31). گونه در صورتی بیگانه نامیده میشود که دخالتهای انسانی اهمیت عمدهای در تعیین دامنه پراکنش آن داشته باشد در حالیکه روندهای زیستی (مانند قابلیت رقابت، فقدان دشمنان طبیعی) ممکن است از درجه اهمیت بالاتری در تراکم جمعیتی این گونهها برخوردار باشد (11،12). مفهوم مهاجم به افراد جمعیت نه به کل گونه اطلاق میشود بدین صورت که گونه در دامنه پراکنش بومی خود مفهوم مهاجم ندارد. در حقیقت اصطلاح مهاجم دارای مفهوم جغرافیای زیستی بیشتری نسبت به مفاهیم بوم شناختی و آرایه شناختی است (11). یکی از دلایل کاهش تنوع زیستی و انقراض گونههای بومی مسئله ورود گونههای بیگانه است (15). از این رو شناسایی اثرات زیستی منفی بیگانهها و برنامهریزی در جهت ریشهکن کردن این گونههای بیگانه از درجه اهمیت بالایی برخوردار است. از سویی دیگر، نابودی کل جمعیتهای گونههای بیگانه مخصوصاً برای گونههایی که در نواحی بزرگ تثبیت شدهاند کاری غیرممکن است (27). کارآمدترین راه کاهش مشکلات آینده، جلوگیری از ورود گونهها با واسطه انسان و جلوگیری از تثبیت گونههایی با خطر تبدیل به گونه مهاجم شدن است. مدل سازی پراکنش گونهای (Species Distribution Models ) یکی از ابزارهای کاربردی برای پیشبینی پراکنش بالقوه گونههای غیربومی و بیگانه است (15، 18 و 29).
مدلهای پراکنش گونه ارتباط موجود بین نقاط حضور گونه و متغیرهای زیست محیطی را مورد محاسبه قرار می دهد (16). یکی از الگوریتمهای مورد استفاده برای مطالعات ارزیابی پراکنش جغرافیایی گونهها، الگوریتم آنتروپی بیشینه یاMaxEnt است. MaxEnt رویکردی است که احتمال حضور گونه را در یک فضا براساس متغیرهای محیطی امکان پذیر میکند و بعنوان کارآمدترین رویکرد مدل سازی پراکنش گونهای محسوب میشود که نیازی به دانستن نقطههای عدم حضور گونه ندارد و فقط براساس نقاط حضور گونه، مدل را پیش بینی میکند (13، 14 و 15).
Hemidactylus Oken, 1817)) متعلق به خانواده جکونیده با بیش از 132 گونه است (35 و 41). این جنس در مناطق استوایی و نیمه استوایی دنیای قدیم پراکنش دارد که امروزه با دخالتهای انسانی به دنیای جدید و قاره آمریکا نیز گسترش یافته است (41،35). بدلیل حضور بیش از 40 گونه از این جنس در شرق آفریقا احتمال حضور خاستگاه در این ناحیه تقویت شده است (36،24،22). بخاطر پراکنش گسترده این جنس و غنای گونهای بالا، این جنس مدلی بسیار مناسب برای ارزیابی فرضیههای جغرافیای زیستی، بوم شناختی و تکاملی محسوب میشود (36). محدوده جغرافیایی پراکنش بیشتر گونههای Hemidactylus محدود به جنوب آسیا و آفریقا میباشد و تنها هشت گونه پراکنش جغرافیایی وسیعی دارند، این گونهها عبارتند از: H. mabouia، H. turcicus ،
H. brookii، H. frenatus، H. garnotii، H. persicus،
H. flaviviridis و H. bowringii . این گونهها معمولاً با انسان زیست میکنند و در مناطق مسکونی حضور دارند و بنابراین امکان نقل و انتقال آنها به مناطق مختلف توسط انسان وجود دارد (9).
چهار گونه از این جنس در ایران گزارش شده است که عبارتند از: جکوی خانگی پارسی (H. persicus J. Anderson, 1872)، جکوی خانگی شکم زرد
H. flaviviridis Rüppell, 1840))، جکوی خانگی هی دن
H. robustus Heyden, 1827)) و جکوی خانگی رومشکانH. romeshkanicus Torki 2011) ) (40،8،5). براساس مطالعات اخیر، ابهامات نامگذاری آرایه شناختی بخاطر شباهت ظاهری بین دو گونه جکوی خانگی مدیترانه ای (H. turcicus) و جکوی خانگی هیدن باعث سردرگمی بیان الگوی پراکنش این گونهها بوده است و هماکنون گونه موجود در ایران به جکوی خانگی هیدن تعلق دارد (37،35،21). جکوی خانگی شکم زرد اولین بار از جزیره ماساوا در نزدیکی مرز اریتره گزارش شده است. پراکنش جهانی این گونه هماکنون در نواحی ساحلی و غیرساحلی دریای سرخ، خلیج فارس، دریای عمان، همچنین بخشهایی از پاکستان، نپال، هند و بنگلادش است (شکل 1) (9 و 35).
شکل 1- نقشه پراکنش جهانی جکوی خانگی شکم زرد ( (H. flaviviridis
در حقیقت این گونه بومی مناطق مرکزی هند بوده و از طریق جابجایی با انسان در مسیر راههای تجاری از طریق بنادر یا مسیر کاروانها به مناطق غربیتر گسترش یافته است (5). این فرضیه با پراکنش ساحلی و تغییرات اندک ژنتیکی جمعیتهای گونه جکوی خانگی شکم زرد نواحی اتپوپی، یمن، عمان، پاکستان و هند همخوانی کامل دارد (34 و36). نمونه تیپ گونه جکوی خانگی شکم زرد از جزیره ماساوا در شرق اریتره توسط راپل در سال 1835 گزارش شده است یکسال بعد دومرل و بیبرون گونه
Hemidactylus coctaei از بنگال هند گزارش کردند (23،12). آندرسون در سال 1896 این گونه را مترادف با جکوی خانگی شکم زرد در نظر گرفت. در ایران این گونه از استانهای خوزستان، سیستان و بلوچستان، بوشهر، هرمزگان ، فارس و یزد گزارش شده است (2، 3، 4، 17). اولین گزارش حضور جکوی خانگی شکم زرد در ایران مربوط به ناحیه چهارباغ نزدیک بوشهر است که در سال 1876توسط جیمز ای موری گزارش شده است و در سال 1878 نیز توسط کولونزینگر بندر جاسک گزارش شده است (6 و 26). براساس مطالعه صورت گرفته این گونه در نواحی شرقی هند که بوسیله انسان معرفی شده است گونه بیگانه نامگذاری شده است و باتوجه به مطالعات گذشته پراکنش این گونه از طریق فعالیتهای انسانی در سواحل جنوبی ایران گسترش یافته است در این مطالعه جکوی خانگی شکم زرد به عنوان گونه معرفی شده در نظر گرفته شده است. (23،12). هدف از انجام این مطالعه، بررسی پراکنش جکوی خانگی شکم زرد بعنوان گونه ای معرفی شده در جنوب ایران بررسی متغیرهای زیست اقلیمی تأثیرگذار بر پراکنش این گونه و پیشبینی الگوی پراکنش این گونه در 26 سال آینده جهت اتخاذ راهکارهای حفاظتی مناسب میباشد.
مواد و روشها
ابتدا 19 متغیر زیست اقلیمی (دما و بارندگی) از تارنمای زیست اقلیم جهانی با دقت 30 ثانیه در محدوده زمانی 1965 تا 1978 برای ارزیابی پراکنش جغرافیایی زمان حال و 2040 برای زمان آینده استخراج گردید (21). سپس ضریب پیرسون برای متغیرهای زیست اقلیمی با استفاده از نرم افزارSPSS محاسبه گردید و تمام متغیرهای که دارای ضریب پیرسون بیش از 75/0 و دارای همبستگی بالایی بودند حذف و جهت مدلسازی پراکنش گونهای استفاده نشدند (32). از میان 19 متغیر زیست اقلیمی هفت متغیر برای مدلسازی برداشت گردید. جهت مدلسازی پراکنش گونه 40 نقطه حضور از دادههای موزهای متعلق به موزه جانورشناسی دانشگاه فردوسی مشهد، موزه جانورشناسی دانشگاه حکیم سبزواری و تارنمای (http://www.herpnet.org/) Herp Net استخراج گردید.
مدلسازی پراکنش گونهای با استفاده از الگوریتم آنتروپی بیشینه و با استفاده از نرم افزار MaxEnt MaxEnt3.3.3k; http://www.cs.princeton.edu/~schapire/maxEnt)) انجام شد. دادههای حضور جکوی خانگی شکم زرد (40 نقطه) با هفت متغیر اقلیمی و با تعداد تکرار 10 بار با استفاده از نرمافزار MaxEnt مورد تحلیل قرارگرفت. برای حساسیتسنجی مدل و مشخص کردن متغیرهای مهم در پراکنش، از تحلیل جکنایف استفاده شد. نرمافزار امکان ارزیابی نتایج مدلسازی را با استفاده از متغیر آماری تحلیل منحنی ویژگی عامل دریافت کننده (Receiver Operating Characteristic Curve) فراهم کرده است (30). این منحنی میزان نقاط حضور صحیح را در مقابل نقاط عدم حضور صحیح به تصویر میکشد. مساحت زیر منحنی آن (AUC) با امتیاز یک (1) به معنی پیشبینی کامل بدون حذف هیچ کدام از نقاط حضور است. معیار مساحت زیر منحنی با امتیاز 5/0 برای یک پیشبینی تصادفی مورد انتظار است. مساحت زیر منحنی بیش از 7/0 قابل استفاده هستند، مساحت زیر منحنی بیش از 9/0 بیانگر پیشبینی بسیار عالی مدل است (25). نقشه میانگین پیشبینی با استفاده از نرمافزار 7.3.0.1 DIVA-GIS ایجاد گردید (20).
نتایج
براساس میزان AUC معادل 053/0 ±941/0 برای پیشبینی پراکنش کنونی گونه و برای پیشبینی پراکنش گونه در آینده (سال 2040) 003/0±997 /0 است که براساس آنچه در بالا تعریف شد مدل پیشبینی شده در حد عالی است.
به طورکلی مناطق مطلوب برای زیست جکوی خانگی شکم زرد در نوار ساحلیخلیجفارس قرار دارد (شکل 2). مطلوبترین زیستگاه در نوار ساحلی خلیجفارس از چابهار در استان سیستان و بلوچستان تا آبادان منتهی الیه نوار غربی ساحلی را شامل میشود. در حالیکه ناحیه جنوب غربی ایران یعنی استان خوزستان و نواحی لکهای محدودی در مرکز در درجه بعدی مطلوبیت زیستگاه قرار دارند (قسمت 1 شکل 2). پیشبینی مطلوبترین زیستگاه در آینده (سال 2040) علاوه بر نوار ساحلی خلیجفارس از چابهار تا آبادان، نواحی مرکزی فلات ایران، بخشهای شرقی سیستان و بلوچستان و استان خوزستان را بعنوان نواحی مستعد برای پراکنش این گونه معرفی کرده است (قسمت2 شکل2).
نتایج حاصل از MaxEnt بارش فصلی، بارش گرمترین فصل سال، هم دمایی با میزان بترتیب45/7 درصد، 37/9 درصد، 13 درصد برای مدل سازی پراکنش جکوی خانگی شکم زرد برای داده های زیست اقلیمی کنونی و بترتیب 25/4 درصد، 68/9 درصد و 0/3 درصد برای داده های زیست اقلیمی آینده شرکت داشته است (جدول 1).
جدول 1- متغیرهای زیست اقلیمی مورد استفاده در این مطالعه و درصد شرکت هر کدام در مدل سازی با نرم فزار MaxEnt
متغیر |
نام اختصاری |
سهم شرکت در مدل |
|
حال حاضر |
آینده |
||
بارش فصلی |
Bio 15 |
7/45 |
4/25 |
بارش گرمترین فصل |
Bio 18 |
9/37 |
9/68 |
هم دمایی |
Bio3 |
13 |
3/0 |
میانگین دمای سالانه |
Bio 1 |
9/1 |
3 |
بارش خشک ترین ماه |
Bio 17 |
3/1 |
0 |
دمای فصلی |
Bio 4 |
1/0 |
0 |
میانگین دما گرمترین فصل |
Bio 10 |
0 |
5/2 |
شکل2- نقشه حاصل از مدل سازی پراکنش گونه ای جکوی خانگی شکم زرد: 1) مدل سازی پراکنش کنونی گونه 2) مدل سازی پراکنش گونه در سال 2040
تحلیل جک نایف نشان میدهد مهمترین متغیرهایی که بیشترین سهم را در مدلسازی داشتهاند عبارت از بارش فصلی، بارش گرمترین فصل براساس دادههای زیست اقلیمی کنونی و بارش گرمترین فصل، میانگین دمای گرمترین فصل بر اساس دادههای اقلیمی آینده (سال 2040) میباشند. این متغیرها اطلاعات بیشتری را نسبت به بقیه متغیرها در بر میگیرند (شکل 3).
بحث
تحلیل جک نایف و نتایج حاصل از MaxEnt نشان میدهد بارش فصلی، بارش گرمترین فصل مؤثرترین عوامل زیست اقلیمی کنونی، بارش گرمترین فصل و میانگین دما گرمترین فصل بر روی پراکنش آینده جکوی خانگی شکم زرد در ایران است. آنچه مسلم است پارامترهای انرژی که شامل میانگین دمای سالیانه، بیشینه دمای گرمترین ماه سال، کمینه دمای سردترین ماه سال، بارش سالیانه، بارش مرطوبترین ماه سال، بارش خشکترین ماه سال معرف پارامترهایی هستند که توصیف کننده آب و انرژی قابل دسترس و قابلیت تحمل گونه است (33). براساس آنچه قبلاً اشاره شد این گونه بومی قسمتهای مرکزی هند است، براساس دخالتهای انسانی الگوی پراکنش این گونه به مناطق غربی یعنی بنادر خلیج فارس، دریای سرخ، جزیره سوکوترا و یمن گسترش یافته است (5، 7 و 35). ناحیه مرکزی هند دارای اقلیمی استوایی و پرباران هستند و عامل زیست اقلیمی دما و بارش از مؤثرترین عوامل تأثیرگذار برروی زیستگاه بومی این گونه است در حالیکه در بررسی عوامل زیست اقلیمی، بارش و رطوبت محیط تأثیرگذارترین عامل بر روی پراکنش این گونه در ایران محسوب میشود و با توجه به شرایط نواحی ساحلی ایران و زیستگاه بومی این گونه، رطوبت فراوان نواحی ساحلی بخاطر نزدیکی به دریا احتمالاً در گسترش این گونه در سواحل جنوبی خلیجفارس تأثیر زیادی داشته است.
شکل 3- نتایج آزمون جکنایف برای بررسی اهمیت هر کدام از متغیرهای زیست اقلیمی در ایجاد مدل: 1) بر اساس داده های زیست اقلیمی کنونی 2) بر اساس داده های زیست اقلیمی آینده (سال 2040)
یکی از رویکردهای مهم برای جلوگیری از ورود گونههای بیگانه پیش بینی بالقوه پیامدهای حاصل از ورود براساس نیازمندیهای بوم شناختی بالقوه گونه بیگانه است و فاکتورهایی که بر احتمال تثبیت گونه تأثیر میگذارند. برای مثال، تشابه اقلیمی بین نواحی حضور گونه بومی با نواحی هدف از نیازمندیهای اصولی تهاجم موفق است. تشابه اقلیمی پاسخ نهایی نیست بلکه فاکتورهای و جنبههای دیگر زیستی نیز نقش مهمی دارند ولی در بیشتر موارد تشابه اقلیمی مهمترین فاکتور محسوب میشود (15 و 38).
اما در برخی موارد فعالیتهای انسانی فشار تصاعدی به تعادل موجود در محیط زیست وارده کرده و سطح بالای دخالت بشر باعث ایجاد خطا و انحراف در ارتباط بین تهاجم و اقلیم شده است (39). پراکنش این گونه در شهرهای کازرون و وراوی از استان فارس از جمله این دخالتهای انسانی محسوب میشود (23،17). مطالعات مولکولی یکنواختی ژنی بین جمعیتهای جکوی خانگی شکم زرد که حاکی از جابجایی بوسیله انسان میباشد (10). از سویی دیگر تحلیل ارجحیت زیستگاه گونه به فاکتورهای دیگری نیز مانند رقابت، برهمکنشهای زیستی در تعیین حضور گونه وابسته است (39،3). ساختارهای زیستگاه ساختارهایی با اثر بر روی رقابت موفق هستند اما قابلیت رقابت موفق احتمالاً به مطلوبیت اقلیمی ناحیه هم وابسته است (33،4). حضور گونههای بیگانه که ناحیه مشخصی را اشغال میکنند ممکن است باعث استرس های محیطی شود که شایستگی بقا گونه و رقابت موفق را کاهش میدهد. طرد رقابتی و عدم تعادل محدوده حضور گونه، باعث فقدان جمعیتهای همجا میشود هر چند اثر اقلیم بر روی موفقیتهای رقابتی نامعلوم است (33). جکوهای خانگی از جمله جکوی خانگی شکم زرد به چندین علت اغلب تمایل به اثر منفی بر روی جمعیتهای جکو همان محل دارند که احتمالاً به استفاده از منابع غذایی مربوط میشود و موجب کاهش دسترسی به منابع برای جمعیتهای جکوی محلی میشود. به همین علت گونههای همجا در مناطق حضور گونههای بیگانه کم است (33،12).
مدلسازی پراکنش گونهای چارچوب مناسبی را برای پیشنگری نتایج فضایی پدیده تغییر تنوع زیستی و گسترش فضایی گونههای بیگانه در آینده فراهم کرده است (28). نتایج مدل سازی پراکنش گونهای در سال 2040 حاکی از وجود زیستگاههای مطلوبی در نقاط مرکزی فلات ایران، بخشهای شرقی سیستان و بلوچستان و استان خوزستان علاوه بر نوار ساحلی خلیجفارس از چابهار تا آبادان (بعنوان مطلوبترین زیستگاهها) میباشد. بنظر میرسد امکان پیشنگری حضور این گونه در نواحی خشکی مانند فلات مرکزی ایران با توجه به اینکه رطوبت مهمترین عامل در تعیین پراکنش بالقوه این گونه است منطقی نیست. اما آنچه واضح است این جکوی خانگی در نواحی مسکونی انسانی حضور پررنگی دارد و این امکان که با حضور در نواحی مسکونی نیازمندی به رطوبت را تأمین نماید منطقی بنظر میرسد، همچنان که این گونه از شهر یزد و کازرون با آب و هوای گرم وخشک معرفی شده است. آنچه مسلم است در آینده زیستگاههای مطلوب برای این گونه به عرضهای جغرافیایی بالاتر کشیده خواهد شد، البته حضور وسیع جکوهای دیگر از جمله Crytopodion و Tenuidactylus شرایط رقابت برای این گونه را سخت میکند. لزوم اتخاذ تدابیر جهت پیشگیری از گسترش این گونه بیگانه ضروری بنظر میرسد. در حال حاضر تعداد زیادی از این گونههای بیگانه بوم سازگان جهانی را تهدید میکنند، بنابراین بمنظور اولویتبندی فعالیتهای مدیریتی در جهت پیشگیری و کنترل گونههای مهاجم و حفظ تنوع زیستی نیاز است دامنه پراکنش این گونهها و زیستگاههای احتمالی حضور آنها شناسایی شود.