پیش‌بینی حضور جمعیت‌های رلیکت افعی‌های کوهزی جنس Montivipera در غرب ایران؛ مدلسازی زیستگاه مبتنی بر تجمیع چهار الگوریتم همراه با بارزسازی اثر تغییرات اقلیمی از گذشته تا آینده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 گروه زیستگاه‌ها و تنوع زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

3 گروه تحقیقاتی خزنده‌شناسی فلات مرکزی ایران، دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

به تازگی مدلسازی پراکنش گونه‌ها به منظور یافتن جمعیت‌های ناشناخته - به ویژه گونه‌های نادر و کمیاب در مناطق دور از دسترس - به عنوان ابزاری سودمند مورد استفاده زیست‌شناسان حفاظت قرار گرفته است. ‌جنس افعی‌های کوهزی (Montivipera spp.) با چهار گونه شامل افعی ارمنی (M.raddei)، افعی لطیفی (M.latifii)، افعی زنجانی (M.albicornuta)، و افعی کوهرنگی (M.kurangica) در رشته کوههای البرز و زاگرس جمعیت‌های تکه‌تکه شده و جدا افتاده‌ای دارد. شناسایی جمعیت‌های ناشناخته از این گونه‌ها در بین لکه‌های شناخته شده موجود می‌تواند در طراحی کوریدورهای بین زیستگاهی و در نتیجه طراحی مناطق حفاظتی جدید از یک سو و همچنین مدیریت تنوع ژنتیکی جمعیت‌های این چهار گونه بسیار سودمند و کاربردی باشد. در این مطالعه به منظور پیش‌بینی حضور جمعیت‌های ناشناخته افعی‌های کوهزی از روش تجمیع (Ensemble) چهار الگوریتم مدلسازی شامل حداکثر آنتروپی، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و مدل خطی عمومی تعمیم یافته استفاده شد. بدین منظور از نقاط ثبت شده از حضور افعی‌های کوهزی در غرب ایران و متغیرهای زیستگاهی در مقیاس کلان شامل متغیرهای توپوگرافیک، آب و هوایی و پوشش-کاربری اراضی، در مدلسازی‌ها استفاده شد شد. نتایج مدلسازی‌ها نشان داد که متغیرهای میزان دما در گرمترین ماه سال، میزان بارندگی در خشکترین ماه سال و شیب بیشترین اهمیت را در پیش‌بینی حضور جمعیت‌های ناشناخته افعی‌های کوهزی در زیستگاه‌های مطلوب دارند. نتایج تجمیع مدلسازی‌ها نشان داد که در غرب ایران با احتمال زیاد می‌توان جمعیت‌های جدیدی از افعی‌های کوهزی را در کوه-های دالاخانی – امروله و بیستون – پرآو در استان کرمانشاه، چهل چشمه و هزارکانیان در استان کردستان، اورامانات در مرز استان-های کرمانشاه و کردستان، و آلموبلاغ و گرین به‌ترتیب در غرب و جنوب استان همدان یافت. متاسفانه این مناطق با شبکه کنونی مناطق حفاظتی سازمان حفاظت محیط زیست ایران تنها به میزان 6/31 درصد همپوشی دارند. بارزسازی اثر تغییرات اقلیمی در وسعت و مطلوبیت زیستگاههای افعی‌های کوهزی از گذشته (21000 سال قبل) تا آینده (سال 2070) با استفاده از 19 متغیر آب و هوایی استفاده شد نشان داد که با توجه به روند گرمایش کره زمین در سالهای اخیر و روند رو به رشد آن تا آینده، بررسی مدل‌های تغییر اقلیم نشان از کاهش وسعت زیستگاههای مطلوب برای افعی‌های کوهزی از گذشته تا به حال و سپس تا سال 2070 دارد. این یافته می‌تواند به عنوان هشداری جدی برای تغییرات اقلیمی کره زمین و اثر آن بر تنوع زیستی به ویژه گونه‌های کوهزی تلقی گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Prediction for relict population of Mountains Vipres (Montivipera spp) in western Iran; an ensemble distribution modeling along with climate change detection from past to future

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kaboli 1
  • Atefeh Asadi 2
  • Mohsen Ahmadi 1
  • Anoosheh Kafash 1
چکیده [English]

Modeling potential distributions in order to find unidentified populations of rare and endangered species in inaccessible areas is a promising tool for conservation biologists. Mountain viper (Montivipera spp.) comprises M. raddei raddei, M. latifii, M. r. albicornuta, and M. Kuhrangica, which are patchily distributed throughout Alborz and Zagros Mountain Ranges of Iran. Identifying unrecorded populations of these species within the already established distribution range is critical in conservation action planning such as corridor design and protected area establishment as well as genetic management of the species. In this study, with an aim to predict the occurrence of unidentified mountain viper populations, we used the Ensemble method as well as four modeling algorithms including Maximum Entropy (Maxent), Artificial Neural Networks (ANN), Support Vector Machine (SVM), and Generalized Linear Modeling (GLM). Locality points were collected for mountain vipers from western Iran and large-scale habitat variables related to topography, climate, and land use/cover were used in the modeling. Results indicated that temperature in the warmest month, precipitation in the driest month, and slope were the most important predictors of mountain viper presence in suitable habitats. Among the four modeling algorithms, Maxent (AUC= 0.97) and SVM (AUC= 0.85) showed the highest and the lowest predictive powers, respectively. Pooling the results of the modeling methods, we found that possibility of finding new populations of mountain vipers is highest in Dalakhani (Amrolah and Bistoun) پرآو in Kermanshah province, Chehel-cheshmeh and Hezarkanian in Kordestan province, Oramanat at the border of the two aforementioned provinces, and Almubolagh and Garin in western and southern Hamedan province respectively. Currently, 31.6 percent of the suitable habitats identified in our models are represented within the network of national protected areas. Establishment of new protected areas in suitable locations identified in our models can complement the current system of protected areas for conservation of mountain vipers, especially the endemic species. We also determined the effects of climate change on the extent and suitability of mountain viper habitats in the past (Last Glacial Maximum, 21000 years ago) and the future (the year 2070) using 19 climatic variables. Considering the recent and predicted rates of global warming, our climatic models point to a continuous contraction of suitable habitats for mountain vipers from the past to the year 2070. This thought-provoking finding warns that the negative effects of climate change on biodiversity and specifically in our study, endemic mountain vipers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mountain vipers
  • unidentified populations
  • Ensemble modeling
  • Species Distribution
  • climate change