بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
تأثير خشکه دارها بر تنوع گونه اي و فراواني تجديدحيات طبيعي درختان در اکوسيستمهاي
طبيعي جنگل هاي گيلان
چکيده
آينده جنگلهاي طبيعي وابسته به تجديد حيات درختان آن است . در اين تحقيق تأثير درختان سرپاخشک (خشکه دارها) بر تنوع گونه اي و فراواني تجديد حيات در جنگلهاي سري دو طرح جنگل داري ناو اسالم گيلان مورد بررسي قرار گرفت . براي اين منظور تعداد ٣٢ درخت سرپاي کاملاً خشک شده که قطر برابر سينه آنها بيشتر از ٥٠ سانتيمتر بود انتخاب و متغيرهاي تعداد، گونه و مراحل رويشي تجديد حيات (نهال ، شل و خال ) در قطعه نمونه دايره اي شکل ١٠ آري با مرکزيت اين خشکه دارها برداشت شد. همچنين سطح روشنه ايجاد شده به وسيله خشکه دارها و درجه پوسيدگي آنها نيز اندازه گيري و تعيين شد. در فاصله
٥٠ متري از هر خشکه دار و با تاج پوشش مشابه ، همان متغيرها در نمونه هايي با مرکزيت درختان سالم با قطر و گونه مشابه و در همان شکل و سطح برداشت شد. در هر قطعه نمونه فراواني و تنوع گونه اي با استفاده از شاخص تنوع شانون وينر، شاخص يکنواختي پايلو و شاخص غناي گونه اي منهنيک براي کل تجديد حيات و براي هر مرحله رويشي به دست آمد. ميانگينهاي فراواني و شاخصهاي تنوع به دست آمده از هر جامعه آماري از طريق تجزيه واريانس و آزمون t مورد مقايسه قرار گرفتند. نتايج نشان داد که فراواني و تنوع گونه اي تجديد حيات استقرار يافته در مجاورت خشکه دارها بيشتر بوده و اين تفاوتها از لحاظ آماري در سطح ٠٠١=a معني دار است . تفاوت در مقدار شاخص تنوع به علت بيشتر بودن مقدار غناي گونه اي در قطعه نمونه هاي داراي خشکه دار نسبت به قطعه نمونه هاي شاهد است . بيشتر بودن فراواني و تنوع تجديد حيات در مجاورت خشکه دارها در نتيجه استقرار و رشد تعداد و گونه هاي بيشتر بذرهاي درختان مادري است . خشکه دارهاي با درجه روشنه متوسط (٥٠ تا ١١٣ مترمربع ) بيشتر از ساير روشنه ها در استقرار و تنوع گونه اي تجديد حيات مؤثر بودند. همچنين خشکه دارهاي با پوسيدگي درجه ٣ بيشترين فراواني و خشکه دارهاي با پوسيدگي درجه ٢ بيشترين تنوع گونه اي تجديد حيات را در مجاورت خود داشتند.
خشکه دارها علاوه بر ايجاد حفره در تاج پوشش و افزايش تدريجي نور رسيده به کف جنگل در فراهم نمودن شرايط و منابع مناسب استقرار و رشد بذور درختان مختلف تأثير مثبت داشته اند. با نگه داشتن خشکه دارها به تعداد مناسب و در اندازه ها و گونه هاي مختلف در داخل جنگلهاي طبيعي مي توان به تجديد حيات و پايداري اين اکوسيستمها کمک نمود.
واژه هاي کليدي : خشکه دار، تجديدحيات ، تنوع گونه اي ، اسالم .
مقدمه
اکوسيستمهاي جنگلي مانند ساير اجتماعات زنده در اثر تولد، رشد و مرگ درختان و ساير ارگانيسمها به طور دائم در حال تغيير هستند (٤٢). استقرار و رشد بذرهاي حاصل از درختان مادري تجديد حيات طبيعي جنگل ناميده شده و ضامن بقاء اکوسيستمهاي جنگلي است (٢٣ و ٢٥). در جنگلهاي طبيعي درختان مادري هر ساله يا هر چند سال يک بار بذر فراوان توليد مي کنند (٢٢). استقرار و رشد بذرهاي توليد شده از درختان مادري تابع شرايط و منابع اکوسيستم جنگل و وجود يا فقدان انواع همزيستيهاي سودبخش يا زيانبخش است (٤٢). پايان سن ديرزيستي درختان از مراحل مهم تغييرات جنگل بوده و مرحله شروع توالي حفره ها است (٤١ و ٥٣). با پايان سن ديرزيستي و خشک شدن درختان ، سرشاخه هاي آن ريخته و شاخه ها و تنه شروع به پوسيدن مي کند. درختان سرپاخشک ، خشکه دار ناميده مي شوند و بخشي از چوب مرده جنگل هستند (٣٤). خشکه دارها ممکن است به صورت طبيعي در اثر پايان سن ديرزيستي درختان ، نارساييهاي ژنتيکي و يا در اثر عمليات پرورشي ، رقابت ، بروز صاعقه ، آتش سوزي ، پوسيدگي ، تنشهاي ناشي از خشکسالي و سيل ، شيوع حشرات ، بيماريها و حمله آفات قبل از سن ديرزيستي ايجاد شوند (٣٢). در اين مرحله با ايجاد روزنه (حفره ) در تاج پوشش و افزايش نور رسيده به کف جنگل يک ريز محيط زيست جديد با منابع و شرايط متفاوت در اکوسيستم جنگل ايجاد مي شود (٣٢). همچنين تنه درختان سرپاخشک زيستگاه پهنه وسيعي از جانوران و حشرات مي شوند (٧، ١٠ و ٤٢). شرايط و منابع متفاوت ايجاد شده در اثر مرگ درختان باعث به وجود آمدن آشيانه هاي اکولوژيک جديد و افزايش فراواني و تنوع زيستي جنگل مي گردد (١٠ و ٤٢). تنوع زيستي اصولاً در سه سطح اکوسيستم ، گونه و ژن مطرح است (٤٠). در مقياس محلي و منطقه اي تنوع گونه اي بخش اصلي تنوع زيستي را تشکيل مي دهد (٤ و ١٣). تنوع گونه اي يکي از شاخصهاي مهم در ارزيابي زيستگاهها است (١). در يک اکوسيستم هرچه تنوع گونه اي بيشتر باشد، زنجيره هاي تغذيه اي طولاني تر و شبکه هاي حياتي پيچيده تر و درنتيجه محيط پايدارتر و از شرايط خود تنظيمي بيشتري برخوردار مي شود (١). درختان منابع و شرايط زيست ساير ارگانيسمها را فراهم نموده و با افزايش زنجيره هاي غذايي
موجب پايداري بيشتر اکوسيستمها مي شوند (٤٢).
جنگلهايي که درختان آن از گونه هاي مختلف تشکيل شده
(جنگلهاي آميخته ) پايداري بيشتري در برابر عوامل نامساعد طبيعي و انساني نسبت به جنگلهايي که درختان آن از يک گونه تشکيل شده (جنگلهاي خالص ) دارند (٢٠،
٢٣، ٣٦، ٤٢ و ٥٢). با توجه به نقش تنوع زيستي در پايداري اکوسيستمهاي جنگلي ، امروزه در جنگلهاي مختلف دنيا بررسيهاي گسترده اي در زمينه عوامل مؤثر بر آن انجام مي گيرد (٢٧ و ٣١). اولين گام در حفاظت و مديريت منابع طبيعي شناسايي گونه ها و تنوع زيستي آن منطقه است . جنگلهاي طبيعي شمال ايران در دهه اخير به شيوه تک گزيني بر اساس تفکر نزديک به طبيعت مديريت مي شوند که جايگزين شيوه هاي کلاسيک شده است (٢٠).
تجديد حيات جنگل در اين شيوه از طريق بذر و به صورت طبيعي بوده و درختان مورد بهره برداري از گونه ها، قطرها و اشکوبهاي مختلف هستند. هدف از مديريت جنگل به شيوه تک گزيني ايجاد جنگلهاي آميخته و ناهمسال است (٢٠، ٢٣ و ٣٠). خشکه دارها در مديريت جنگل به شيوه کلاسيک از جنگل خارج مي شوند، در صورتي که در مديريت جنگل بر اساس تفکر نزديک به طبيعت به دليل نقش مثبت آنها در اکوسيستم باقي مي مانند
(٢٠ و ٣٣). تحقيقات انجام گرفته نشان داده است که خشکه دارها و چوبهاي افتاده در کف جنگل مواد غذايي قابل جذب بيشتري براي گياهان در خاک فراهم نموده و آنها را به صورت تدريجي به خاک برمي گردانند (٣٩، ٤٣ و
٥٤). در جنگلهاي طبيعي اکلاهاما ١ تا ٥ درصد درختان سرپا را خشکه دارها تشکيل داده و حدود ٢٠ درصد فون جنگل براي غذا يا ساير ضروريات زيستگاه مانند پوشش يا فضا به آنها متکي هستند. همچنين مشخص شده است که جمعيت حشرات در اثر تغذيه پرندگان و پستانداران وابسته به خشکه دارها در سطح پايين نگه داشته مي شوند
(٤٧). بر اساس تحقيقات انجام گرفته در جنگلهاي مختلف
268
مجله پژوهشهاي گياهي (مجله زيست شناسي ايران ) جلد ٢٦، شماره ٣، ١٣٩٢ دنيا از جمله جنگلهاي طبيعي و آميخته ايتاليا (٤٥)، ژاپن
(٤٦ و ٥٠)، لهستان (٥٥)، آمريکا (٢٩ و ٥١) خشکه دارها از طريق ايجاد حفره هاي طبيعي در تاج پوشش و ايجاد شرايط مناسب موجب افزايش تجديد حيات استقرار يافته در جنگل شده اند. در تحقيقات داخل کشور نيز در بررسي انجام گرفته در جنگل خيرود کنار نوشهر نتيجه گرفته شده است که تأثير خشکه دارها با باز کردن روشنه در تاج پوشش بيشتر از درجه پوسيدگي آنها در استقرار زادآوري است (٦). در تحقيق ديگري که در جنگلهاي نوشهر انجام گرفته نتيجه گيري شده است که خشکه دارها در استقرار نهالهاي راش و ممرز تأثير مثبت داشته و با افزايش فاصله از آنها، فراواني زادآوري کاسته مي شود (٩). بر اساس تحقيق انجام گرفته در جنگلهاي آميخته راش و ممرز مازندران ، فراواني زادآوري در مجاورت خشکه دارها بيشتر از فراواني زادآوري در مجاورت درختان سالم به دست آمده است . در اين تحقيق مشخص شد که در توده هاي انبوه (تاج پوشش ٧٥ تا ١٠٠ درصد) فراواني نهالهاي راش و ممرز مستقر شده در مجاورت خشکه دارها بيشتر از فراواني نهالهاي راش و ممرز مستقر شده در مجاورت درختان سالم هستند، اما فراواني ساير گونه ها تفاوت معني داري نداشته اند. همچنين در توده هاي نيمه انبوه (تاج پوشش ٥٠ تا ٧٥ درصد) فراواني نهالهاي راش مستقر شده در مجاورت خشکه دارها بيشتر از نهالهاي راش مستقر شده در مجاورت درختان سالم بوده ولي فراواني نهالهاي ممرز و ساير گونه ها در مجاورت درختان سالم و خشکه دارها تفاوت معني داري نداشته اند (١٨). همچنين در تحقيق ديگري که در جنگلهاي مازندران انجام گرفته مشخص شده است که خشکه دارها در تجديد حيات گونه ملج تأثير مثبت داشته اند (٥). هدف از اين تحقيق بررسي تأثير خشکه دارها بر فراواني و تنوع گونه هاي زادآوري استقرار يافته درختان در جنگلهاي ناو اسالم ايران است .
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه : منطقه مورد مطالعه دو پارسل ٢٣٧ و
٢٣٨ از سري ٢ ناو اسالم به وسعت ٧٥ هکتار در حوضه آبخيز شماره ٨ جنگلهاي استان گيلان واقع شده است .
مختصات جغرافيايي اين حوزه از́٣٣ ̊٤٨ تا ́٥١ ̊٤٨ طول شرقي و از́٤١ ̊٣٧ تا ́٤٥ ̊٣٧ عرض شمالي است . ارتفاع از سطح دريا در اين مناطق از ٨٠٠ تا ١٢٠٠ متر، جهت عمومي آن غربي و تيپ غالب جنگل راشستان ناهمسال همراه با ساير گونه ها است . اقليم منطقه بر اساس ضريب رطوبت دمارتن در گروه مرطوب قرار دارد (١١).
ميزان بارش ساليانه ٩٤٣ ميلي متر و ميانگين درجه حرارت سالانه در حدود ١٢.٣ درجه سانتي گراد است . سنگ مادر در اين منطقه از نوع شيست ، گرانيت و بازالت و تيپ خاک قهوه اي جنگلي با pH اسيدي و بافت خاک شني ليموني است (١١). علاوه بر درختان راش ( Fagus .orientalis Lipsky) گونه هاي ديگري مثل ممرز (.Carpinus betulus L) ، افرا پلت ( Acer velutinum Boiss) ، شيردار (.Acer cappadocicum Gled) ، توسکاي ييلاقي (.Alnus subcordata C. A. M) زبان گنجشک
(.Fraxinus coriarifolia Scheele) و به صورت نادر سرخدار (.Taxus bacata L) نيز در منطقه يافت مي شوند
.(11)
روش مطالعه و جمع آوري داده ها: در اين تحقيق تراکم و تنوع تجديد حيات جنگل (قطر برابر سينه کمتر از ٧.٥ سانتيمتر) در ٣ مرحله رويشي نهال (ارتفاع کمتر از ٠.٥ متر)، شل (ارتفاع ٠.٥ تا ٢ متر) و خال (ارتفاع ٢ تا ٨ متر)
(١٤ و٢٦) در مجاورت خشکه دارها و درختان سالم بررسي و مقايسه شد. مساحت قطعات نمونه با توجه به برداشتهاي اوليه به روش قطعات نمونه حلزوني و ترسيم منحني سطح به گونه (١٢) برابر ١٠٠٠ مترمربع به دست آمد. براي برداشت سريع تر، صحت بيشتر، پياده کردن آسان تر و حداقل اثر حاشيه اي شکل قطعات نمونه دايره انتخاب شد
(١٣ و ٢١). براي تعيين تعداد قطعات نمونه لازم صحت
269
مجله پژوهشهاي گياهي (مجله زيست شناسي ايران ) جلد ٢٦، شماره ٣، ١٣٩٢ نمونه برداري مد نظر قرار گرفت و از رابطه شماره ١
استفاده شد (٢١):
در رابطه شماره ١، n تعداد قطعات نمونه مورد نياز، a مقدار t استيودنت با ١-n درجه آزادي در سطح ٥ درصد، d درجه صحت و CV ضريب تغييرات فراواني گونه ها است که از رابطه ٢ به دست مي آيد. در رابطه شماره ٢، s
انحراف از معيار و ميانگين فراواني گونه ها در نمونه برداريهاي اوليه است . با برداشت فراواني گونه ها در نمونه برداريهاي اوليه به صورت تصادفي تعداد قطعات نمونه مورد نياز در سطح ٩٥ درصد اعتماد با صحت ١٠ درصد ٣٢ قطعه نمونه به دست آمد. سپس با جنگل گردشي تعداد
٣٢ درخت سرپاي کاملاً خشک شده که قطر برابر سينه آنها بيشتر از ٥٠ سانتيمتر بود انتخاب و قطعات نمونه که مرکز آن را خشکه دار تشکيل مي داد در داخل جنگل پياده شد.
سپس در داخل قطعات نمونه ، گونه و مرحله رويشي زادآوري برداشت و ثبت شد. درجه پوسيدگي خشکه دارها در ٥ کلاس به شرح جدول ١ برداشت شد (٤٤).
همچنين از فاصله ٥٠ متري هر خشکه دار انتخاب شده در روي خطوط تراز يک قطعه نمونه شاهد به مرکز درخت سالم با گونه و قطر برابر سينه مشابه انتخاب و همان مشخصات زادآوري برداشت شد. روشنه هاي به وجود آمده از خشکه دارها در تاج بالاي آنها با برآورد قطر متوسط آنها در پنج سطح مختلف طبقه بندي شدند (٦ و
١٧): روشنه با سطح صفر (تاج پوشش بسته )، صفر تا ١٢.٥ مترمربع (روشنه با سطح خيلي کم )، ١٢.٥ تا ٥٠ مترمربع
(روشنه با سطح کم )، ٥٠ تا ١١٣ مترمربع (روشنه با سطح متوسط ) و بزرگتر از ١١٣ مترمربع (روشنه با سطح زياد يا تاج پوشش باز).
تجزيه و تحليل داده ها: پس از جمع آوري داده ها براي
برآورد مقدار تنوع از شاخصهاي متداول استفاده شد. براي برآورد تنوع زادآوري در هر قطعه نمونه از شاخص شانون وينر (رابطه ٣)، براي برآورد يکنواختي از شاخص پايلو
(رابطه ٤) و براي برآورد غنا از شاخص منهنيک (رابطه ٥)
به صورت زير استفاده شد (٣، ٢٨ و ٥٣):
در اين روابط شاخص تنوع شانون -وينر، شاخص يکنواختي پايلو و R٢ شاخص غناي منهنيک است .
در رابطه ٣، n فراواني کل (مجموع فراواني نسبي ) و fi فراواني نسبي هر گونه است . در روابط ٤ و ٥، s تعداد گونه ها و N فراواني کل گونه ها است . پس از محاسبه شاخصهاي تنوع ، يکنواختي و غنا در هر قطعه نمونه ، ميانگين آنها در قطعات نمونه با مرکز خشکه دار و قطعات نمونه با مرکز درخت سالم به دست آمده و مقدار خطا با احتمال ٩٥ درصد با استفاده از فرمول محاسبه شد. سپس اين ميانگينها از طريق تجزيه واريانس (ANOVA) و t-test مورد آزمون آماري قرار گرفتند (٢ و ٨). البته قبل از انجام آزمون آماري براي اطمينان از نرمال بودن داده هاي هر ميانگين از آزمون smrirnov - kolmogorov و براي اطمينان از برابري واريانس ميانگينها از آزمون Bartlett استفاده شد (٣ و ٢٦). فرض تحقيق اين است که ميانگين شاخصهاي تنوع در دو جامعه برابر هستند. به منظور بررسي ميزان تشابه زادآوري استقرار يافته در دو جامعه از شاخص تشابه سورنسون (رابطه ٦) استفاده شد. زيرا اين شاخص اهميت بيشتري به گونه هاي تکرار شده در دو جامعه نسبت به گونه هاي منحصر به هريک از آنها قائل است (١٣).
در رابطه ٦، ISs شاخص تشابه سورنسون ، A تعداد تعداد گونه هاي جامعه اول ، B تعداد گونه هاي جامعه دوم و C گونه هاي مشترک در دو جامعه است . تجزيه و تحليل داده ها با استفاده از نرم افزار ١٦.Spss انجام گرفت (٤٩).
