مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

شناسایی رویشگاه‌های بالقوه اولویت‌دار برای حفاظت گونه‌یHypericum scabrum در مواجهه با تغییر اقلیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
الهام قهساره اردستانی 1
فاطمه طهماسبی 2
اسماعیل اسدی 1
نسرین قرهی 3
محسن بهمنی 4
1 دانشیار، گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
3 دانشیار، گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
4 دانشیار، گروه مهندسی صنایع چوب و مبلمان، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
10.22034/emj.2025.731847
چکیده
تغییرات اقلیمی در سطح جهان منجر به تغییرات سریع در اکوسیستم‌ها می‌شود و این اثرات به‌ویژه در مناطق کوهستانی نمایان‌تر است؛ فشارهای انسانی نیز این تغییرات را تشدید می‌کند و گیاهان بومی نسبت به این تغییرات حساس‌ترند. گونه‌ی گل راعی دیهیمی (H. scabrum) متعلق به خانوادهHyperaceae  از گیاهان چندساله دارویی است. این گونه برای درمان افسردگی و بیماری‌های میکروبی، باکتریایی و ویروسی مورداستفاده قرار می‌گیرد. در راستای حفاظت و مدیریت گیاه دارویی گل راعی دیهیمی، این پژوهش به پیش‌بینی پراکنش کنونی و آینده‌ی (سال‌های 2050 و 2080) آن با استفاده از دو مدل گردش عمومی GFDL-ESM4 و MRI-ESM2-0 در قالب سه سناریوی مسیرهای اجتماعی-اقتصادی مشترک SSP126،SSP370  و SSP585 در استان اصفهان پرداخته است. به‌منظور پیش‌بینی مناطق رویشگاهی مناسب برای گونه‌ی گل راعی دیهیمی، از 51 نقطه حضور این گونه به‌همراه متغیرهای زیست‌اقلیمی و فیزیوگرافی در مدل اجماعی استفاده شد. برای یافتن مناسب‌ترین رویشگاه‌ها برای گونه‌ی گل راعی دیهیمی و حفاظت و احیای این رویشگاه‌ها، پیش‌بینی‌ مدل‌های پراکنش گونه‌ای با نقشه‌ی شاخص فشار انسانی ادغام شدند. عملکرد مدل‌های پیش‌بینی پراکنش گونه‌ی گل راعی دیهیمی در دامنه قابل قبول تا عالی (0/92 – 0/46) ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن است که پراکنش این گونه عمدتاً در نواحی غربی و جنوبی منطقه مورد مطالعه متمرکز است. بر اساس مقایسه توزیع فعلی و پیش‌بینی توزیع آتی گل راعی دیهیمی، سطح مناطق با مطلوبیت رویشگاهی عالی برای این گونه دارویی با تغییر چشمگیری بین 60/31- درصد تا 100- درصد مواجه خواهد شد. به‌نظر می‌رسد تغییرات اقلیمی منجر به جابجایی دامنه پراکنش گونه‌ی گل راعی دیهیمی از ارتفاعات پایین‌تر به سمت ارتفاعات بالاتر در منطقه مورد مطالعه گردد. نتایج مطالعه نشان می‌دهد که بخش‌های جنوبی منطقه مورد مطالعه، از لحاظ اکولوژیکی و فشار انسانی به‌عنوان مناطق حیاتی و دارای اولویت بالا برای حفاظت از گونه‌ی گل راعی دیهیمی شناسایی شده‌اند.
کلیدواژه‌ها
تغییر اقلیم
پراکنش جغرافیایی گونه
مدل اجماعی
فشار انسانی
Hyperaceae
موضوعات

عنوان مقاله English

Identifying potential priority habitats for the conservation of Hypericum scabrum under climate change

نویسندگان English

Elham Ghehsareh Ardestani 1
Fateme Tahmasebi 2
Esmaeil Asadi 1
Nasrin Gharahi 3
Mohsen Bahmani 4
1 Associate Professor, Department of Natural Engineering, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran.
2 MS graduate, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran.
3 Associate Professor, Department of Environmental Engineering, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
4 Associate Professor, Department of Wood and Furniture Industry Engineering, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
چکیده English

Climate change at the global scale leads to rapid alterations in ecosystems, and these impacts are particularly more pronounced in mountainous regions. Human pressures also further intensify these changes, and native plants display greater sensitivity to such alterations. The species H. scabrum, a perennial medicinal herb of the Hypericaceae family. This species is used in the treatment of depression and various microbial, bacterial, and viral diseases. In line with the conservation and management of the medicinal plant H. scabrum, this study predicts its current and future distribution (years 2050 and 2080) using two General Circulation Models, GFDL-ESM4 and MRI-ESM2-0, under three scenarios Shared Socioeconomic Pathways SSP126, SSP370, and SSP585, in Isfahan Province. or predicting suitable habitat areas for H. scabrum, an ensemble modeling approach was employed using 51 presence points of the species along with bioclimatic and physiographic variables. To identify the most suitable habitats for H. scabrum and to inform conservation and restoration of these habitats, species distribution models were combined with a human pressure index map. The performance of the habitat suitability models for H. scabrum was evaluated in the acceptable to excellent range (0.46-0.92). The Results indicate that the species’ distribution is predominantly concentrated in the western and southern parts of the study area. Based on the comparison between the current and predicted future distribution of H. scabrum, the area with high habitat suitability for this medicinal species is expected to change significantly, ranging from 60.31% to 100%Climate change appears to drive a shift in the species’ distributional range from lower elevations to higher elevations in the study region. The results indicate that the southern parts of the study area as ecologically and anthropogenically critical, with high priority for the conservation of H. scabrum.

کلیدواژه‌ها English

Climate change
geographic distribution of the species
ensemble model
human pressures
Hyperaceae
حیدری، ر.، خداقلی، م.، و زارعان، م. (1394). پهنه‌بندی زیست اقلیم گیاهی مریم نخودی شرقی (Teucrium orientale L.) دراستان اصفهان با استفاده از روش‌های آماری چند متغیره و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS). تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، (4)21، 650-637.
ربیعی، م.، فیروزی اردستانی، م.، عصری، ی.، و بخشی خانیکی، ی. (1394). بررسی فیتو شیمیایی اسانس گیاه دارویی (.Ziziphora clinopodioides Lam) در رویشگاه‌های طبیعی استان‌های البرز و مازندران. اکوفیتوشیمی گیاهان دارویی، (3)3، 54-61.
قهساره اردستانی، ا.، یادگاری، ح.، اسدی، ا.، و بهمنی، م. (1404) تاثیر تغییر اقلیم بر رویشگاه‌های مطلوب زرین گیاه (Dracocephalum kotschyi) در ایران مرکزی. علوم محیطی، (2)23، 477-490.
مغزی، ا. (1401). شناسایی رویشگاه‌های اقلیمی بالقوه گونه‌های مینای پرکپه Tanacetum polycephalum Schultz-Bip.)) و مریم نخودی شرقی (Teucrium orientale L.) در رویارویی با تغییر اقلیم. پایان‌نامه کارشناسی ارشد مدیریت مرتع، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین دانشگاه شهرکرد، 67ص.
نقی‌پور، ع. ا.، حیدری آقاخانی، م.، و سنگونی، ح. (1398). کاربرد روش‌های مدل‌سازی اجماعی در پیش‌بینی اثرات تغییر اقلیم بر پراکنش گونه لاله واژگون (Fritillaria imperialis L). پژوهش‌های گیاهی، (3)32، 758-747.
Aghajani, H., Marvie Mohadjer, M. R., Bari, E., Ohno, K. M., Shirvany, A., and Asef, M. R. (2018). Assessing the biodiversity of wood decay fungi in northern forests of Iran. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences, 88(4), 1463-1469.
Aghajani, H., Ghanbari, M. A. T., and Jalilvand, H. (2023). Biodiversity of Deadwood Beech Macrofungi in the Darabkola Educational Research Forest of Sari. Ecology of Iranian Forest, 11(22), 132-141.
Ardestani, E. G., Tarkesh, M., Bassiri, M., and Vahabi, M. R. (2015). Potential habitat modeling for reintroduction of three native plant species in central Iran. Journal of arid land, 7(3), 381-390.
Asase, A., and Peterson, A. T. (2019). Predicted impacts of global climate change on the geographic distribution of an invaluable African medicinal plant resource, Alstonia boonei De Wild. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 14, 100206.
Bista, R., Chhetri, P. K., Johnson, J. S., Sinha, A., and Shrestha, K. B. (2021). Climate-driven differences in growth performance of cohabitant fir and birch in a subalpine forest in Dhorpatan Nepal. Forests, 12(9), 1137.
Cahyaningsih, R., Phillips, J., Brehm, J. M., Gaisberger, H., and Maxted, N. (2021). Climate change impact on medicinal plants in Indonesia. Global Ecology and Conservation, 30, e01752.
Cheng, L., Lek, S., Lek-Ang, S., and Li, Z. (2012). Predicting fish assemblages and diversity in shallow lakes in the Yangtze River basin. Limnologica, 42(2), 127-136.
Coleman, M. A., Wood, G., Filbee-Dexter, K., Minne, A. J., Goold, H. D., Vergés, A., ... and Wernberg, T. (2020). Restore or redefine: Future trajectories for restoration. Frontiers in Marine Science, 7, 237.
Ergin, K. N., Karakaya, S., Göger, G., Sytar, O., Demirci, B., and Duman, H. (2022). Anatomical and phytochemical characteristics of different parts of Hypericum scabrum L. extracts, essential oils, and their antimicrobial potential. Molecules, 27(4), 1228.
Fick, S. E., and Hijmans, R. J. (2017). WorldClim 2: new 1‐km spatial resolution climate surfaces for global land areas. International journal of climatology, 37(12), 4302-4315.
Gaisberger, H., Legay, S., Andre, C., Loo, J., Azimov, R., Aaliev, S., Bobokalonov, F., Mukhsimov, N., Kettle, C., and Vinceti, B. (2020). Diversity under threat: connecting genetic diversity and threat mapping to set conservation priorities for Juglans regia L. populations in Central Asia. Frontiers in Ecology and Evolution, 8, 171.
Ghasemi Pirbalouti, A., Fatahi-Vanani, M., Craker, L., and Shirmardi, H. (2014). Chemical composition and bioactivity of essential oils of Hypericum helianthemoides. Hypericum perforatum and Hypericum scabrum. Pharmaceutical biology, 52(2), 175-181.
Ghehsareh Ardestani, E., and Ghahfarrokhi, Z. H. (2021). Ensembpecies distribution modeling of Salvia hydrangea under future climate change scenarios in Central Zagros Mountains, Iran. Global Ecology and Conservation, 26, e01488.
Hijmans, R. J., Cameron, S. E., Parra, J. L., Jones, P. G., and Jarvis, A. (2005). Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society, 25(15), 1965-1978.
Kaky, E., and Gilbert, F. (2020). Allowing for human socioeconomic impacts in the conservation of plants under climate change. Plant Biosystems-An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology, 154(3), 295-305.
Karami, S., Ejtehadi, H., Moazzeni, H., Vaezi, J., and Behroozian, M. (2022). Minimal climate change impacts on the geographic distribution of Nepeta glomerulosa, medicinal species endemic to southwestern and central Asia. Scientific Reports, 12(1), 19893.
Kunwar, R. M., Chowdhary, C. L., Bussmann, R. W., Bhandari, A., and Rimal, B. (2023). Predicting the impact of climate change on the distribution of two invasive plant species in the Himalayan region. Tropical Ecology, 146, 109879.
Lal, M., Samant, S. S., Kumar, R., Sharma, L., Paul, S., Dutt, S., Negi, D., and Devi, K. (2020). Population ecology and niche modelling of endangered Arnebia euchroma in Himachal Pradesh, India-An approach for conservation. Medicinal Plants-International Journal of Phytomedicines and Related Industries, 12 (1), 90-104.
Lee, C. O., Arge, C. N., Odstrčil, D., Millward, G., Pizzo, V., Quinn, J. M., and Henney, C. J. (2013). Ensemble modeling of CME propagation. Solar Physics, 285(1), 349-368.
Lin, C. T., and Chiu, C. A. (2018). The relic Trochodendron aralioides Siebold & Zucc.(Trochodendraceae) in Taiwan: Ensemble distribution modeling and climate change impacts. Forests, 10(1), 7.
Meier, E. S., Lischke, H., Schmatz, D. R., and Zimmermann, N. E. (2012). Climate, competition and connectivity affect future migration and ranges of European trees. Global Ecology and Biogeography, 21(2), 164-178.
Mohapatra, J., Singh, C. P., Hamid, M., Verma, A., Semwal, S. C., Gajmer, B., ... and Pandya, H. A. (2019). Modelling Betula utilis distribution in response to climate-warming scenarios in Hindu-Kush Himalaya using random forest. Biodiversity and Conservation, 28(8), 2295-2317.
Motavalizadeh Kakhky, M. (2012). The study of allelopathic effects of Artemisia aucheri Boiss extract on seed germination and growth of Bromus tomantellus. Ecophysiology of Crop Plants, 55-65.
Mu, H., Li, Y., Liu, X., Li, M., Zhang, Y., and Li, X. (2022). Risk assessment of invasive alien plant species under climate change in Sri Lanka. Ecological Informatics, 71, 101743.
Norberg, A., Abrego, N., Blanchet, F. G., Adler, F. R., Anderson, B. J., Anttila, J., Araujo, M. B., Dallas, T., Dunson, D., Elith, J., Foster, S. D., Fox, R., Franklin, J., Godsoe, W., Guisan, A., O’Hara, B., Hill, N. A., Holt, R. D., Hui, F. K., Husby, M., Kalas, J.A., Lehikoinen, A., Luoto, M., Mod, H.K., Newell, G., Renner, I., Roslin, T., Soininen, J., Thuiller, W., Vanhatalo, J., Warton, D., White, M., Zimmermann, N.E., Gravel, D., and Ovaskainen, O. (2019). A comprehensive evaluation of predictive performance of 33 species distribution models at species and community levels. Ecological Monograph, 89(3), e01370.
Otroshy, M., and Moradi, K. (2012). Effect of explants and growth regulators on direct organogenesis of Dracocephalum kotschyi boiss. via tissue culture technique.
Pearson, R. G., and Dawson, T. P. (2003). Predicting the impacts of climate change on the distribution of species: are bioclimate envelope models useful? Global ecology and biogeography, 12(5), 361-371.
Pecchi, M., Marchi, M., Burton, V., Giannetti, F., Moriondo, M., Bernetti, I., Bindi, M., and Chirici, G. (2019). Species distribution modelling to support forest management. A literature review. Ecological Modelling, 411, 810-817.
Puchałka, R., Dyderski, M. K., Vítková, M., Sádlo, J., Klisz, M., Netsvetov, M., and Jagodziński, A. M. (2021). Black locust (Robinia pseudoacacia L.) range contraction and expansion in Europe under changing climate. Glob Chang Biol, 27(8), 1587-1600.
Robiansyah, I. (2018). Assessing the Impact of Climate Change on the Distribution of Endemic Subalpine and Alpine Plants of New Guinea. Songklanakarin Journal of Science & Technology, 40(3).
Salas, E. A. L., Valdez, R., Michel, S., and Boykin, K. G. (2018). Habitat assessment of Marco Polo sheep (Ovis ammon polii) in Eastern Tajikistan: Modeling the effects of climate change. Ecology and evolution, 8(10), 5124-5138.
Tang, C. Q., Dong, Y. F., Herrando-Moraira, S., Matsui, T., Ohashi, H., He, L. Y., Nakao, K., Tanaka, N., Tomita, M., Li, X.S., and Yan, H. Z. (2017). Potential effects of climate change on geographic distribution of the tertiary relict tree species Davidia involucrata in China. Scientific Reports, 7, 43822.
Tarkesh, M., and Jetschke, G. (2016). Investigation of current and future potential distribution of Astragalus gossypinus in Central Iran using species distribution modelling. Arabian Journal of Geosciences, 9(1), 80.
Thuiller, W. (2007). Climate change and the ecologist. Nature, 448(7153), 550-552.
Thuiller, W., Lavorel, S., Araújo, M. B., Sykes, M. T., and Prentice, I. C. (2005). Climate change threats to plant diversity in Europe. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102(23), 8245-8250.
Vincent, H., Amri, A., Casta˜ neda´ Alvarez, N.P., Dempewolf, H., Dulloo, E., Guarino, L., Hole, D., Mba, C., Toledo, A., and Maxted, N. (2019). Modeling of crop wild relative species identifies areas globally for in situ conservation. Communications Biology. 2 (1), 136.
Vincent, O. M., Nguta, J. M., Mitema, E. S., Musila, F. M., Nyak, D. M., Mohammed, A. H., and Gervason, M. A. (2021). Ethnopharmacology, pharmacological activities, and chemistry of the Hypericum genus. J. Phytopharmacol, 10, 105-113.
Venter, O., Sanderson, E. W., Magrach, A., Allan, J. R., Beher, J., Jones, K. R., Possingham, H. P., Laurance, W. F., Wood, P., Fekete, B. M., Levy, M. A., and Watson, J. E. M. (2016). Global terrestrial Human Footprint maps for 1993 and 2009. Scientific Data, 3, 160067.
Wei, B. O., Wang, R., Hou, K., Wang, X., and Wu, W. (2018). Predicting the current and future cultivation regions of Carthamus tinctorius L. using MaxEnt model under climate change in China. Global Ecology and Conservation, 16, e00477.
West, A. M., Kumar, S., Brown, C. S., Stohlgren, T. J., & Bromberg, J. (2016). Field validation of an invasive species Maxent model. Ecological informatics, 36, 126-134.
Zellmer, A. J., Claisse, J. T., Williams, C. M., Schwab, S., and Pondella, D. J. (2019). Predicting optimal sites for ecosystem restoration using stacked-species distribution modeling. Frontiers in Marine Science, 6, 3.
Zhang, K., Yao, L., Meng, J., and Tao, J. (2018). Maxent modeling for predicting the potential geographical distribution of two peony species under climate change. Science of the Total Environment, 634, 1326-1334.

  • تاریخ دریافت 28 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 15 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 21 آبان 1404