الگوهاي پوشش گياهي خودتنظيم: علايم پيش‌‌آگاهي در پيش‌‌بيني گذرهاي اكوسيستمي

Self-organized vegetation patterns: Early warning signals for predicting ecosystem transitions

فرايندهاي خودتنظيمي به ظهور الگوهاي منظم متفاوتي در ساختار اكوسيستم‌‌ها منجر مي‌‌شوند، به طوري كه ديناميك اين الگوها از قدرتمندترين شاخص‌‌ها براي پيش‌‌بيني گذرهاي بحراني‌ است. به دليل اهميت پيش‌‌بيني وقوع گذرهاي بياباني در اكوسيستم‌‌هاي خشك، در دهه‌‌هاي اخير مدل‌‌هاي پيوسته، متشكل از معادلات ديفرانسيل مشتق جزيي براي تحليل ديناميك الگوهاي پوشش گياهي با توجه به نوع مكانيزم مسلط در اين اكوسيستم‌‌ها ارايه شده‌‌اند. در مقاله حاضر با نگاهي اجمالي به برخي از اين مدل‌‌ها، با تاكيد بر مدل جيلاد، روند تغيير الگوهاي پوشش گياهي در اكوتون‌‌هاي خشك بررسي شده است. هدف از اين مقاله بررسي ارتباط بين تحول ژيوسيستم‌‌ها، آستانه‌‌ها و ديناميك‌‌هاي غيرخطي الگوهاي پوشش گياهي براي پيش‌‌بيني پاسخ سيستم‌‌ها به تنش‌‌هاي محيطي، از طريق مدل‌‌هاي ديناميك پوشش گياهي است. نتايج بر اساس مدل جيلاد بيانگر اين واقعيت است كه گذرهاي بياباني لزوماً ناشي از تغييرات كاتاسترف نبوده، بلكه تغيير از وضعيت‌‌هاي همگن پوششي به شرايط همگن فاقد پوشش يا گذرهاي بياباني، فرايندي تدريجي و مرحله‌‌اي است. گواه اين ادعا بر اساس كاليبراسيون خروجي‌‌هاي مدل با مشاهدات تجربي، شكل‌‌گيري الگوهاي حدواسط و تركيبي در محدوده‌‌هاي پايداري دوجانبه در حين گذر از يك وضعيت پايدار به ساير وضعيت‌‌هاي پايدار متناوب است. همچنان‌كه اكوسيستم‌‌ها به نقاط گذر نزديك‌‌تر مي‌‌شوند، به دليل تشديد تنش‌‌هاي محيطي، ميزان انعطاف‌‌پذيري آن‌‌ها كمتر مي‌شود به طوري‌‌ كه به تدريج، الگوها نظم خود را از دست مي‌‌دهند و به صورت الگوهاي نامنظمي از خطي، مارپيچ، درزي و نقطه‌‌اي در سيستم ظاهر مي‌‌شوند.

Self-organization processes leading to pattern formation phenomena are ubiquitous in nature. The spatial vegetation patterns may provide more powerful leading indicators for predicting desertification transition in the time-series. In during the past few decades have used from vegetation dynamic countinume models for evaluation of vegetation patterns changes in arid ecotones. Such models consist of partial differential equations (PDEs). Results of pattern formation theory based on PDE models motivate yet another question, pertaining to the nature of transition between alternate stable states or catastrophic shifts. The aim of this paper is, interactions between geosystems evolution, thresholds and vegetation patterns nonlinear dynamics for predicting systems reaction to environmental disturbances via vegetation dynamic model of GILAD. Results of the GILAD model suggests, that, the appearance of spatially mixed patterns and intermediate vegetation patterns in bio stability systems between uniform vegetation and uniform bare soils states, Indicative that desertification may not necessarily be abrupt, but rather a gradual process. Keywords: Vegetation patterns; Early warning signals; Desert transition; Bio stability; Continume models.