فراهم احمدزاده

آنالیزگپ مبتنی بر مدل سازی توزیع گونه ای (SDMs)، ابزاری کلیدی برای ارزیابی عملکرد مناطق تحت حفاظت و شناسایی گپ های حفاظتی است. بنابراین بهبود دقت و اعتبار SDMs می تواند به تحقق استراتژی های چارچوب جهانی حفاظت از تنوع زیستی کمک کند. هدف از این مطالعه، ارتقاء روش های آنالیزگپ با استفاده از مدل سازی برپایه هوش مصنوعی با استفاده از یادگیری عمیق و رفع برخی از محدودیت های روش های سنتی مدل سازی در آنالیزگپ با استفاده از رویکرد فازی در محاسبه درجه مطلوبیت زیستگاه و نهایتاً ارزیابی کارایی آنالیزگپ در شناسایی گپ های حفاظتی می باشد. لذا از روش CNN-SDM، مبتنی بر یادگیری عمیق، برای شناسایی روابط پیچیده بین توزیع مکانی گونه ها و شرایط محیطی استفاده شد. داده های اقلیمی WorldClim و حضور 45 گونه دوزیست در جنوب غرب آسیا از پایگاه GBIF برای کالیبره کردن مدل استفاده شد. پس از تولید نقشه مطلوبیت زیستگاهی، گونه ها براساس درجه تهدید در فهرست سرخ IUCN وزن دهی شدند و نقشه غنای گونه ای وزنی ایجاد شد. برای رفع محدودیت های داده های باینری، از مقیاس گذاری فازی استفاده شد که تغییرات کیفیت زیستگاه را پیوسته در بازه ای بین 0 و 1 نمایش می دهد. برای پیش بینی آینده، سناریوهای اقلیمی SSP126 و SSP585 برای سال های ۲۰۶۰ و ۲۱۰۰ بررسی شدند. مقایسه نقشه های غنای گونه ای وزنی و رویهم گذاری مرسوم نشان داد که 43% از زیستگاه های دوزیستان در معرض تهدید در روش رویهم گذاری نادیده گرفته می شود. نتایج تایید کرد در بدترین سناریو اقلیمی، اگرچه 85% از زیستگاه های مطلوب در مناطق تحت حفاظت حفظ می شود اما میانگین ارزش پیکسل های مطلوب در این مناطق به طور معناداری کاهش می یابد بطوریکه مطلوبیت زیستگاهی فازی برای 97% از گونه ها کاهش خواهد یافت. مدل CNN-SDM نشان داد با AUC برابر با 94/0و TSS برابر با 89/0دقت بالایی در پیش بینی توزیع گونه ها دارد. این مطالعه تأکید بر ارتقاء روش های آنالیزگپ و رفع محدودیت های روش های سنتی دارد.

پیشینه و هدف  عوامل مختلفی تنوع زیستی یک اکوسیستم را تحت تاثیر قرار می دهند و یکی از مهم ترین این عوامل ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک است. در اکوسیستم های خشکی بویژه جنگل ها، بستر خاک، زیستگاه گونه ها ی متنوعی از بی مهرگان است. حلزون های زمینی بعنوان یکی از مهم ترین گروه های بی مهرگان خشکی زی در اکوسیستم های جنگلی بشمار می روند. یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار بر توزیع زیستی حلزون ها، ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک است. در این مطالعه ارتباط میان حضور حلزون ها و شش پارامتر خاک شامل اسیدیته (pH )، کلسیم کل (Ca)، منیزیم کل (Mg)، کلسیم تبادلی (Ca++)، منیزیم تبادلی++) (Mg و درصد رطوبت اشباع؛ بعنوان عوامل مهم تاثیر گذار در پراکنش حلزون های خشک زی مورد بررسی قرار گرفت. روش شناسی  محدوده جغرافیایی مورد مطالعه این پژوهش، واقع در جنگل های هیرکانی ایران است. ایستگاه های نمونه برداری پس از بررسی های میدانی انجام شده در سه ناحیه جنگلی مختلف در شهرهای کردکوی، آمل و تنکابن انتخاب شدند. جهت اطمینان از یک ارزیابی جامع، نمونه برداری در هر جنگل در سه سایت مختلف صورت پذیرفت. برای انجام این مطالعه در مجموع 27 پلات نمونه برداری با ابعداد 3 متر × 3 متر در نه سایت مشخص شده بکار برده شد. شناسایی حلزون ها و تخمین تنوع زیستی با استفاده روش بارکدینگ DNA صورت پذیرفت. به منظور توصیف آماری جوامع مورد بررسی، مقادیر مربوط به فراوانی افراد (تعداد کل حلزون ها) و همچنین تنوع گونه ای آن ها به تفکیک جنگل ها برای هر سایت مشخص شد. آنالیز های مربوط به اندازه گیری فاکتورهای خاک با استفاده از روش های استاندارد آزمایشگاهی صورت پذیرفت. بمنظور کاهش ابعاد داده ها و تعیین متغیرهای اصلی از آنالیز تعیین مولفه اصلی (PCA) استفاده شد و جهت تعیین رابطه میان فاکتورهای فیزیکوشیمیایی خاک و حضور حلزون ها آنالیز همبستگی کانونی (CCA) مورد استفاده قرار گرفت. این آنالیز با مشخص نمودن میزان همبستگی بین پارامترها نشان می دهد که چگونه متغیرهای محیطی با توزیع گونه ها در مکان های مختلف مرتبط هستند. این آنالیزها با استفاده از نرم افزارR V.4.0.3  و بکارگیری بسته factoextra در این نرم افزار صورت پذیرفت. یافته ها و بحث در مجموع تعداد 679 عدد حلزون در ایستگاه های نمونه برداری جمع آوری شد. نتایج درخت تبارشناختی و تعیین حدود گونه ای نشان داد که 37 سکانس بدست آمده متعلق به 10 OTU می باشند. نتایج آنالیز ANOVA تفاوت در فراوانی کل حلزون ها میان جنگل ها را معنی دار ارزیابی نموده است. فاکتورهای اصلی برای آنالیز CCA توسط PCA انتخاب شدند. CCA با استفاده از کلسیم کل، منیزیم کل و درصد رطوبت اشباع انجام شد و نتایج نشان داد آن ها رابطه مثبتی را با اکثر OTU ها و همچنین فراوانی حلزون ها داشتند. این فاکتورها نقش مهمی را در توزیع حلزون های خشکی زی ایفا می کنند. نیاز آن ها به کلسیم و منیزیم جهت بازسازی پوسته نیازی اساسی است. همچنین مناطق با خاک مرطوب تر زیستگاه های مطلوب تری را برای حلزون ها فراهم می کنند. نتیجه گیری  در این پژوهش با در نظر گرفتن چند فاکتور کلیدی رابطه میان ویژگی های خاک و جامعه حلزون ها در بخش هایی از جنگل های هیرکانی مورد بررسی قرار گرفت و به ارائه یک ارزیابی کلی در مورد این ارتباط منتج شد. چنین مطالعاتی اطلاعاتی پایه ای را تولید می کنند که به توسعه یک شاخص زیستی بومی سازی شده بر پایه حلزون های خشکی زی ناحیه هیرکانی کمک می کند. استفاده از یک شاخص بومی در توسعه استراتژی های مدیریتی برای حفظ فون حلزون ها کاربردی است.

امروزه مشخص شده پیش بینی پتانسیل توزیع گونه های در خطر انقراض با استفاده از روش های مد لسازی به شدت سودمند بوده و استفاده از این روش ها کمک بزرگی به حفاظت و مدیریت اکولوژیکی می کند. قورباغه پادراز جنگلی ( Rana pesudodalmatina ) از جمله گونه های بومی انحصاری ایران است. در این مطالعه اطلاعات حضور قورباغه پا دراز جنگلی از طریق پایش میدانی در زیستگاه های فعلی گونه گردآوردی گردید و 19 متغیر اقلیمی از پایگاه داده Worldclim استخراج شد. در مرحله بعدی با استفاده از آزمون همبستگی پیرسون، همبستگی بین متغیرهای اقلیمی با ضریب همبستگی 0.75 مورد سنجش قرار گرفت و سپس متغیرهای دارای همبستگی بالا از فرآیند مدل سازی حذف شدند. مدل سازی توزیع گونه ای قورباغه پا دراز جنگلی با استفاده از بسته آماری sdm که شامل مدل های GLM، GAM، RF، MARS، CART، FDA، BRT و SVM می باشد در محیط نرم افزارR انجام شد. در نهایت با استفاده از مدل سازی ترکیبی [1] به عنوان یک فرآیند سنتز نتایج مدل های فردی برای افزایش دقت قدرت پیش بینی، یک نقشه ترکیبی جامع به دست آمد. نتایج حاصل از مدل ترکیبی برای تعیین پتانسیل های زیستگاهی قورباغه پا دراز جنگلی در ایران پیش بینی می کند در شرایط اقلیمی حاضر جنگل های هیرکانی دارای حداکثر پتانسیل توزیع برای این گونه هستند. همچنین از نتایج ارزیابی مدل ها نشان داد شاخص AUC و TSS وضعیت بهتری داشته و مدل SVM بیشترین درجه اعتبار است. علاوه بر این نتایج حاصل از سنجش اهمیت هر یک از متغیرها نشان داد BIO6 بیشترین و BIO19 کمترین اهمیت را برای این گونه دارند.