نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه محیط زیست، دانشکده محیط زیست، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
سابقه و هدف: ارتباطات سیمای سرزمین نقش بسیار مهمی در مدیریت منطقه های حفاظت شده دارد. در منطقه حفاظت شده ورجین گونه غالب قوچ و میش البرز مرکزی است که جمعیت آن در 20 سال گذشته به دلیل تخریب زیستگاه و تکه تکه شدن در حال کاهش بوده است. تاکنون مطالعات بسیاری در رابطه با ارزیابی اثرهای محیط زیستی توسعه نقاط شهری اطراف منطقه حفاظت شده ورجین صورت گرفته است، اما هیچ مطالعه ای در رابطه با وضعیت ارتباطات و کیفیت زیستگاه در این منطقه به صورت همزمان انجام نشده است. با توجه به موقعیت قرارگیری این منطقه حفاظت شده در البرز مرکزی، یکی از راهکارهای بسیار مهم در حفاظت زیستگاه های موردنظر، بررسی ارتباطات بین لکه های زیستگاهی و شناسایی کریدورهای جابجایی گونه است. هدف از پژوهش حاضر، تحلیل مسیرهای ارتباطی بین لکه های زیستگاه قوچ و میش در منطقه حفاظت شده ورجین و در نظرگیری کیفیت زیستگاه به عنوان یکی از عامل های تأثیرگذار بر حضور بیشتر گونه در لکه های منتخب است. با استفاده از این روش می توان لکه های زیستگاهی در منطقه را در راستای حفاظت بیشتر اولویت بندی نمود.
مواد و روش ها: تصویرهای ماهواره ای لندست هفت و هشت مربوط به سال 1381 و 1397 به عنوان دو نقشه پایه و زمان حال برای استفاده در مدل کیفیت زیستگاه و تحلیل ارتباطات در این پژوهش انتخاب شد. برای بررسی سنجه ارتباطات زیستگاهی در دو مقیاس لندسکیپ و لکه نیز سنجه های dBC و dPC محاسبه شد. نرم افزار مورداستفاده برای این ارزیابی، نرم افزار Graphab بوده که با استفاده از نظریه گراف به صورت شبکه ای از گره ها و مسیرها، ارتباط بین لکه های زیستگاهی را با درنظرگیری آستانه وارد شده و برمبنای روش اقلیدسی محاسبه می کند. از سوی دیگر کیفیت زیستگاه با تأثیرگذاری عامل های انسانی روی کدهای زیستگاهی در دو بازه زمانی به عنوان خدمت اکوسیستمی منطقه حفاظت شده با استفاده از نرم افزار InVEST به دست آمد. درنهایت خروجی هردو نرم افزار وارد محیط ArcGIS 10.4 شده و با طبقه بندی نرمال، طبقات ارتباطات زیستگاهی و کیفیت زیستگاه به دست آمد.
نتایج و بحث: نتایج نشانگر این امر است که سنجه dPC در بازهای بین 0 تا 796 / 0 و سنجه dBC در بازه 0 تا 11 + E 58 / 7 به دست آمده است. این مقادیر در محیط ArcGIS ، به 5 گروه متفاوت اهمیت تقسیم شدند و 23 لکه زیستگاهی هرکدام درجه متفاوتی از اهمیت را به خود اختصاص دادند. دو لکه یک و چهار در سمت راست منطقه حفاظت شده اهمیت بسیار زیادی در حفظ دو سنجه dBC و dPC دارند . همچنین خروجی مدل InVEST نشان می دهد کیفیت زیستگاه در نواحی شمال و شمال شرقی منطقه در طبقات کم و در جنوب منطقه نیز در طبقه بسیار کم قرارگرفته است. با اولویت بندی دو نقشه ارتباطات و کیفیت زیستگاه، لکه های زیستگاهی دارای اولویت حفاظت به دست آمد که لکه های سمت شرقی و جنوبی منطقه را تشکیل می دهند.
نتیجه گیری: لکه هایی که ازلحاظ ارتباطات اهمیت ویژه ای داشته و همچنین دارای کیفیت زیستگاه بهتری نسبت به سایر لکه های دیگر است، در قسمت شرق و جنوب شرقی منطقه حفاظت شده ورجین قرار گرفت. این مطالعه با قدمی نوین و با استفاده از سنجه های ارتباطی در دو مقیاس لندسکیپ و لکه و با در نظرگیری خدمت اکوسیستمیِ کیفیت زیستگاه به شناسایی لکه های دارای اهمیت در طرح حفاظتی پرداخته و می تواند برای دیگرگونه های سنجه در مناطق حفاظت شده مورداستفاده قرارگیرد. به طورقطع با تغییر مقیاس مطالعه و در نظرگیری دو منطقه حفاظت شده لار و البرز مرکزی در دو سوی ورجین، نتایج مطالعات ارتباطات و درنهایت اولویت بندی تغییر خواهد کرد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Assessment of landscape connectivity indices and habitat quality to identify essential habitat patches for Ovis orientalis × Ovis vignei (a case study: Varjin Protected Area, Tehran)
نویسندگان [English]
- Nasim Kheirkhah Ghehi
- Bahram Malek Mohammadi
- Hamidreza Jafari
School of Environment, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]
Introduction: Landscape connectivity plays an essential role in the conservation of protected areas. The Alborz wild sheep (Ovis orientalis × Ovis vignei) is the dominant species in Varjin Protected Area. The population of the species has been decreased during the last 20 years due to habitat loss and fragmentation. So far, many studies have been done on the environmental impact assessment of urban area developments on the protected area, but there is still a lack of habitat connectivity and quality analysis in the area. Based on the spatial location of Varjin Protected Area, connectivity analysis can help conservation planners to identify key patches and corridors that more than others, contribute to upholding species dispersal. The aim of this research is to prioritize habitat patches for conservation by analyzing the connectivity of the habitat patches and considering habitat quality as the second important factor in species distribution. Applying this method could lead to better conservation prioritization between habitat patches.
Material and methods: Landsat 7 and 8 satellite images have been used as inputs for the Habitat Quality model and Connectivity analysis. The connectivity metric was analyzed by calculating the probability of connectivity (dPC) and betweenness centrality (dBC) at different spatial scales of landscape and patch. All the analyses have been done in Graphab open-source software using graph theory and applying network analysis containing nodes and edges. The threshold was pre-defined for the species, and all the calculations were based on Euclidian distance. This research used the InVEST Habitat Quality model to analyze the spatial status of habitat quality. Finally, spatial analysis was performed by ArcGIS 10.4 and the maps were classified based on natural breaks.
Results and discussion: Results demonstrated that the value of dPC was between 0 to 0.796, and the value of dBC varied from 0 to 7.58E+11. Different importance values have been obtained for all 23 patches. This suggested that patches 1 and 4 showed the highest dBC and dPC metric values. The values of InVEST habitat quality decreased in the south and northeast of the area, respectively, due to proximity to urban areas and other threats. Patches with good performance in improving connectivity and higher habitat quality values were identified. By overlaying the output values of the maps, prioritized patches were recognized and suggested to be placed under protection.
Conclusion: Patches with a high level of connectivity and habitat quality were located in the east and southeast of the region. This research has taken a novel step toward conservation by using connectivity analysis and habitat quality as an ecosystem service in protected areas. Landscape and patch scales as two spatial indices can be used in other regions and for other essential species. As the Varjin Protected Area is located between two important ecological areas, Lar National Park and the Central Alborz Protected Area, the priority of patches would be changed by a great extent when taking those areas under consideration.
کلیدواژه‌ها [English]
- Habitat connectivity
- Ovis orientalis gmelini
- Landscape
- Habitat quality
- Varjin protected area
Blazquez-Cabrera, S., Bodin, Ö. and Saura, S., 2014. Indicators of the impacts of habitat loss on connectivity and related conservation priorities, do they change when habitat patches are defined at different scales? Ecological indicators. 45, 704-716.
Bodin, Ö. and Saura, S., 2010. Ranking individual habitat patches as connectivity providers, integrating network analysis and patch removal experiments. Ecological Modelling. 221(19), 2393-2405.
Clauzel, C., Foltête, J.-C., Girardet, X. and Vuidel, G., 2017. Graphab 2.0 user manual. Environmental Modelling & Software. 38, 316-327.
Di Febbraro, M., Sallustio, L., Vizzarri, M., De Rosa, D., De Lisio, L., Loy, A., Eichelberger, B.A. and Marchetti, M., 2018. Expert-based and correlative models to map habitat quality, which gives better support to conservation planning? Global Ecology and Conservation. 16, e00513.
DOE, 2004. Varjin Protected Area Comprehensive Management Plan. I. R. o. I. Department of Environment. 15. Tehran, Iran. (In Persian).
Eastman, J., 2015. "TerrSet: Geospatial Monitoring and Modeling Software." Clark Labs, Clark University, USA
Fletcher, R. and Fortin., M., 2018. Spatial Ecology and Conservation Modeling, Springer Nature Switzerland AG.
Foltête, J.C., Clauzel, C. and Vuidel, G., 2012. A software tool dedicated to the modelling of landscape networks. Environmental Modelling and Software. 38, 316-327.
García-Feced, C., Saura, S. and Elena-Rosselló, R., 2011. Improving landscape connectivity in forest districts, A two-stage process for prioritizing agricultural patches for reforestation. Forest Ecology and Management. 261(1), 154-161.
Keitt, T.H., Urban, D.L. and Milne, B.T., 1997. Detecting critical scales in fragmented landscapes. Conservation Ecology. DOI:10.5751/ES-00015-010104.
Keya, Z.Y., Faryadi, S., Yavari, A., Kamali, Y. and Shabani, A.A., 2016. Habitat suitability and connectivity of Alborz wild sheep in the east of Tehran, Iran. Open Journal of Ecology. 6(06), 325.
Kheirkhah Ghehi, N., Malekmohammadi B. and Jafari, H., 2020. Integrating habitat risk assessment and connectivity analysis in ranking habitat patches for conservation in protected areas. Journal for Nature Conservation. 56, e125867.
Liu, S., Yin, Y., Li, J., Cheng, F., Dong, S. and Zhang, Y., 2018. Using cross-scale landscape connectivity indices to identify key habitat resource patches for Asian elephants in Xishuangbanna, China. Landscape and Urban Planning. 171, 80-87.
Mahfouzi, M. and Goshtasb, H., 2015. Designing Wild Sheep Migration Corridors in Varjin Protected Area. Environmental Science. Environmental Science Research Institute. 13(2), 121-128
Nagy-Reis, M.B., M.A., Lewis, W., Jensen, F. and Boycem M.S., 2019. Conservation Reserve Program is a key element for managing white-tailed deer populations at multiple spatial scales. Journal of Environmental Management. 248, 109299.
Newbold, T., Hudson, L.N., Hill, S.L., Contu, S., Lysenko, I., Senior, R.A., Börger, L., Bennett, D.J., Choimes, A. and Collen, B., 2015. Global effects of land use on local terrestrial biodiversity. Nature. 520(7545), 45.
Pascual-Hortal, L. and Saura, S., 2006. Comparison and development of new graph-based landscape connectivity indices, towards the priorization of habitat patches and corridors for conservation. Landscape Ecology. 21(7), 959-967.
Pascual-Hortal, L. and Saura, S., 2008. Integrating landscape connectivity in broad-scale forest planning through a new graph-based habitat availability methodology, application to capercaillie (Tetrao urogallus) in Catalonia (NE Spain). European Journal of Forest Research. 127(1), 23-31.
Polasky, S., Nelson, E., Pennington, D. and Johnson, K.A., 2011. The impact of land-use changes on ecosystem services, biodiversity and returns to landowners, a case study in the state of Minnesota. Environmental and Resource Economics. 48(2), 219-242.
Rubio, L., Bodin, Ö., Brotons, L. and Saura, S., 2015. Connectivity conservation priorities for individual patches evaluated in the present landscape, how durable and effective are they in the long term? Ecography. 38(8), 782-791.
Saura, S. and Pascual-Hortal, L., 2007. A new habitat availability index to integrate connectivity in landscape conservation planning, comparison with existing indices and application to a case study. Landscape and Urban Planning. 83(2-3), 91-103.
Saura, S. and Rubio, L., 2010. A common currency for the different ways in which patches and links can contribute to habitat availability and connectivity in the landscape. Ecography. 33(3), 523-537.
Sharp, R., Tallis, H., Ricketts, T., Guerry, A., Wood, S., Chaplin-Kramer, R., Nelson, E., Ennaanay, D., Wolny, S. and Olwero, N., 2016. InVEST User’s Guide. The Natural Capital Project, Stanford University, University of Minnesota, USA.
Sun, X., Jiang, Z., Liu, F. and Zhang, D., 2019. Monitoring spatio-temporal dynamics of habitat quality in Nansihu Lake basin, eastern China, from 1980 to 2015. Ecological Indicators. 102, 716-723.
Taylor, P.D., Fahrig, L., Henein, K. and Merriam, G., 1993. Connectivity is a vital element of landscape structure. Oikos. 68(3), 571-573
Terrado, M., Sabater, S., Chaplin-Kramer, B., Mandle, L., Ziv, G.and Acuña, V., 2016. Model development for the assessment of terrestrial and aquatic habitat quality in conservation planning. Science of the Total Environment. 540, 63-70.
Theobald, D.M., Crooks, K.R. and Norman, J.B., 2011. Assessing effects of land use on landscape connectivity, loss and fragmentation of western US forests. Ecological Applications. 21(7), 2445-2458.
Urban, D. and Keitt, T., 2001. Landscape connectivity, a graph‐theoretic perspective. Ecology. 82(5), 1205-1218.
Urban, D.L., Minor, E.S., Treml, E.A. and Schick, R.S., 2009. Graph models of habitat mosaics. Ecology Letters. 12(3), 260-273.
Wettstein, W. and Schmid, B., 1999. Conservation of arthropod diversity in montane wetlands, effect of altitude, habitat quality and habitat fragmentation on butterflies and grasshoppers. Journal of Applied Ecology. 36(3), 363-373.
Zulka, K.P., Abensperg-Traun, M., Milasowszky, M., Bieringer, N., Gereben-Krenn, G., Holzinger, B.W., Hölzler, G., Rabitsch, W., Reischütz, A. and Querner, P., 2014. Species richness in dry grassland patches of eastern Austria, A multi-taxon study on the role of local, landscape and habitat quality variables. Agriculture, Ecosystems and Environment. 182, 25-36.
)