بررسي تغييرات گستره جغرافيايي گون زرد تحت سناريوهاي تغيير اقليم با استفاده از روش مدل سازي جنگل تصادفي (RF) مطالعه موردي: استان هاي اصفهان و چهارمحال و بختياري

Investigating geographical shifts of Astragalus verus under climate change scenarios using random-forest modeling (Case study: Isfahan and Chaharmahal va Bakhtiari provinces)

اقليم يكي از مهم­ترين عوامل تعيين‌كننده پراكنش گياهان محسوب مي ­شود. تغيير اقليم پيامدهاي گسترده­اي بر اكوسيستم ­هاي جهان و پراكنش گونه­ هاي گياهي دارد. گون زرد (Astragalus verus Olivier) گياهي با ارزش دارويي، صنعتي و حفاظتي است كه در دهه­ هاي اخير گستره جغرافيايي آن به‌طور قابل توجهي كاهش يافته است. اين مطالعه با هدف پيش­بيني پراكنش گونه گون زرد تحت تأثير تغيير اقليم در استان­هاي اصفهان و چهارمحال و بختياري صورت گرفت. با استفاده از روش نمونه­ برداري طبقه­ بندي­ شده، نقاط حضور اين گونه در طبقات مختلف ارتفاعي در 83 مكان مرتعي ثبت شد. براي مدل­سازي پراكنش گونه از مدل جنگل تصادفي و با استفاده از داده ­هاي مدل گردش عمومي CCSM4 در دو دوره زماني حال حاضر و سال 2050 تحت دو سناريو خوش­بينانه RCP2.6 و بدبينانه RCP8.5 با استفاده از بسته Biomod2 در نرم­افزار R انجام شد. با استفاده از آزمون همبستگي پيرسون و حذف لايه ­هاي داراي همبستگي بالا، چهار متغير محيطي ميانگين دماي ساليانه، حداكثر دماي گرم­ترين ماه، بارندگي در سردترين فصل و ارتفاع از سطح دريا به عنوان متغيرهاي اصلي مدل­ انتخاب شدند. نتايج نشان داد كه مدل جنگل تصادفي، با مقادير AUC و TSS 9/0 داراي عملكرد عالي است. سطح رويشگاه مناسب اين گونه 6917 كيلومترمربع است كه حدود 5/6 درصد از كل منطقه مورد مطالعه را به خود اختصاص داده و با افزايش دما در اثر تغيير اقليم، وسعت رويشگاه گون زرد در منطقه مورد مطالعه حدود 56/5 درصد تحت سناريو خوشبينانه و حدود 88/3 درصد تحت سناريو بدبينانه، كاهش خواهد يافت و رويشگاه گونه در آينده به سمت ارتفاعات بالاتر (حدود 90+ متر) با دماي كم­تر جابجا خواهد شد. اين مطالعه مي­تواند در پهنه ­بندي رويشگاه­هاي در معرض خطر اين گونه و معرفي مجدد اين گونه در زاگرس و ايران مركزي به كار رود.

Climate change has far-reaching consequences on many ecosystems around the world and induced large-scale shifts in species distribution. Astragalus verus Olivier is a plant with medicinal, industrial, and soil protection value that its geographical distribution has declined considerably in recent decades. This study aimed to predict the distribution of A. verus under climate change scenarios in Isfahan and Chaharmahal va Bakhtiari provinces. The stratifiedrandom sampling method was used to collect the presence points of the species in different altitude levels in 83 rangeland places. The random forest model was used to model the species distribution in the study area. The Biomod2 package in R software was used to run CCSM4 general circulation model and assess the effects of climate change on the species distribution in the current condition and 2050 under two scenarios of RCP2.6 and RCP8.5. Bio1, Bio5, Bio19, and altitude were identified as the main predictive variables after performing the Pearson correlation test and removal of high correlated layers. The results showed that the random forest model had excellent performance, with AUC and TSS values of 0.9. The highly suitable habitat area of A. verus in the current condition 6917 km2, which occupies about 5.6% of the total study area. According to the results increasing temperature due to climate change will lead to a decrease in the highly suitable area of the species by about 56.5% under the optimistic scenarios and 88.3% under the pessimistic scenarios, respectively. The results indicated that the species habitat will move to higher altitudes with lower temperatures. The results of this study can be used for identifying threatened habitats and reintroduce this species to degraded habitats in the Zagros and Central Iran.