پيش بيني حضور جمعيت هاي رليكت افعي هاي كوهزي جنس Montivipera در غرب ايران، مدلسازي زيستگاه مبتني بر تجميع چهار الگوريتم همراه با بارزسازي اثر تغييرات اقليمي از گذشته تا آينده

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

مدلسازي پراكنش گونه ها به منظور يافتن جمعيت هاي ناشناخته - به ويژه گونه هاي نادر و كمياب در مناطق دور از دسترس - به عنوان ابزاري سودمند مورد استفاده زيست شناسان حفاظت قرار گرفته است. جنس افعي هاي كوهزي با چهار گونه شامل افعي ارمني، افعي لطيفي، افعي زنجاني، و افعي كوهرنگي در رشته كوه هاي البرز و زاگرس جمعيت هاي تكه تكه شده و جدا افتاده اي دارد. شناسايي جمعيت هاي ناشناخته از اين گونه ها در بين لكه هاي شناخته شده موجود مي تواند در طراحي كوريدورهاي بين زيستگاهي و در نتيجه طراحي مناطق حفاظتي جديد از يك سو و همچنين مديريت تنوع ژنتيكي جمعيت هاي اين چهار گونه بسيار سودمند و كاربردي باشد. در اين مطالعه به منظور پيش بيني حضور جمعيت هاي ناشناخته افعي هاي كوهزي از روش تجميع چهار الگوريتم مدلسازي شامل حداكثر آنتروپي، شبكه عصبي مصنوعي، ماشين بردار پشتيبان و مدل خطي عمومي تعميم يافته استفاده شد. بدين منظور از نقاط ثبت شده از حضور افعي هاي كوهزي در غرب ايران و متغيرهاي زيستگاهي در مقياس كلان شامل متغيرهاي توپوگرافيك، آب و هوايي و پوشش-كاربري اراضي، در مدلسازي ها استفاده شد شد. نتايج مدلسازي ها نشان داد كه متغيرهاي ميزان دما در گرمترين ماه سال، ميزان بارندگي در خشكترين ماه سال و شيب بيشترين اهميت را در پيش بيني حضور جمعيت هاي ناشناخته افعي هاي كوهزي در زيستگاه هاي مطلوب دارند. نتايج تجميع مدلسازي ها نشان داد كه در غرب ايران با احتمال زياد مي توان جمعيت هاي جديدي از افعي هاي كوهزي را در كوه هاي دالاخاني – امروله و بيستون – پرآو در استان كرمانشاه، چهل چشمه و هزاركانيان در استان كردستان، اورامانات در مرز استان-هاي كرمانشاه و كردستان، و آلموبلاغ و گرين به ترتيب در غرب و جنوب استان همدان يافت. متاسفانه اين مناطق با شبكه كنوني مناطق حفاظتي سازمان حفاظت محيط زيست ايران تنها به ميزان 31.6 درصد همپوشي دارند. و لذا در ساير مناطق با فشار بالاي تخريب و نابودي روبرو خواهند بود. بارزسازي اثر تغييرات اقليمي بر زيستگاه هاي افعي هاي كوهزي در گذر زمان و بر اساس متغير هاي آب و هوايي، نسان از كاهش وسعت زيستگاه هاي افعي هاي كوهزي از گذشته تا به حال و سپس آينده دارد. اين يافته مي تواند به عنوان هشداري جدي براي تغييرات اقليمي كره زمين و اثر آن بر تنوع زيستي به ويژه گونه هاي كوهزي تلقي گردد.

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.