بخشی از مقاله
چکیده
بیابانی شدن اراضی - بیابانزایی - از مهم ترین چالش های محیط زیستی جهان حاضر است که در دو دهه اخیر روندی تسریعی به خود گرفته است. عوامل پدولوژیک - ژئومورفیک و تاثیر آن بر هتروژنتیتی های خاک می تواند یکی از عوامل مهم در دینامیک الگوهای پوشش گیاهی باشد که با مطالعه آنها در طول زمان میتوان خطر نزدیک شدن سیستم به سمت بیابانی شدن را هشدار داد و در راستای کاهش خسارات منابع زیست محیطی و اقتصادی موثر باشد. در این مقاله دینامیک پوشش گیاهی در ارتباط با پیشبینی پدیده بیابانزایی تحلیل شده است. هتروژنیتی و دینامیک الگوهای پوشش گیاهی می تواند به عنوان علایم پیش آگاهی در شناخت تغییرات اکوسیستم و در نتیجه بیابانی شدن اراضی ملاک عمل قرار گیرد.
واژه های کلیدی:بیابانی شدن، ناهمگنی - هتروژنیتی - ، الگوهای پوشش گیاهی
مقدمه
مناطق خشک حدود %40 از مساحت کره زمین را در برگرفته است و میزبان بیش از 2 میلی ارد نفرمی باشند که بسیاری ازکشورها ی درحال توسعه را شامل می شود. در حال حاضر %10-20 از این مناطق دستخوش تخریب و بیابانزایی می باشند .[1] بیابانی شدن فرایندی تدریجی در طول زمان است که چهره چشم انداز را از حالت سبز به بایر تبدیل می کند .[2] امروزه بیابانزایی دراکوسیستم های خشک درمیان بزرگترین چالشهای محیط زیستی قرار گرفته است که وجود نظارت، ارزیابی و مدیریت صحیح و به هنگام می تواند مانعی برای پیشرفت بیابانزایی تلقی گردد.فرآیندهای مختلفی سبب تخریب منابع طبیعی، تغییر ترکیب گونه-ها، آلودگی محیط زیست و تغییرات محیط در بیشتر سیستم های اکولوژیک - اکوسیستم ها - میشود.
این فرآیند ها در اکوسیستم های خشک و نیمه خشک منجربه تغییرات مداوم و تدریجی و یا تغییرات ناگهانی شده است. از آنجایی که اکوسیستم ها، سیستم هایی باز محسوب می شوند - همواره انرژی از منابع بیرونی به درون این سیستم ها وارد میشود - و در شرایط تعادلی به سر می برند، لذا توانایی لازم جهت رسیدن به یک نوع خود تنظیمی و پایداری در مقابل تغییرات محیطی دارند. بنابراین سازگاری و تکامل اکوسیستم-ها در برابر اغتشاشات و آشوب های بزرگ محیطی سبب بقا در این سیستم ها میشود و به همین سبب اکوسیستم ها، به سیستم های ارتجاعی شناخته میشوند. در این مقاله، ضمن بیان ویژگی اکوسیستم های باز، به بررسی عوامل ناهمگن درونی اکوسیستم و اثر آن بر روی پدیده بیابان زایی پرداخته شده است.
سیستم های باز
زمانیکه در اکوسیستم های مناطق خشک تغییر، آشوب و تنشهای بیرونی و درونی اتفاق می افتد، به دلیل شکنندگی، عدم تنوع در ساختار و حساسیت پذیری این اکوسیستمها به چنین تنش ها و یا آشوب های محیطی، سبب میشود در شرایط ناتعادلی قرارگیرند و پاسخ های متفاوتی براساس شدت آشفتگی، جهت حفظ پایداری و تعادل خود به این تغییرات دهند. قطعا پاسخ این اکوسیستم ها برای رسیدن به این شرایط و یا حفظ آن همراه با واکنش هایی خواهد بودکه ساختار و عملکرد اکوسیستم را دستخوش تغییر قرارمی دهد. اکوسیستم های خشک در مقابل تغییرات درونی و بیرونی انعطاف پذیری کمتری از خود نشان داده و به صورت خود تنطیم عمل می نمایند و از شرایط پایدار اولیه - شرایط تعادلی خود - خارج شده و از استانه بحرانی گذر کرده و وارد یک حالت پایدار دیگر ولی با ساختار متفاوت نسبت به شرایط اولیه شده است.
شکل 1 بیانگر این حالت می باشد. تصویر : b : LakeToolibin در غرب استرالیا است که با شوری تهدید می شود شبیه موقعیت و حالت توپ سیاه در تصویرa است درحالیکه تصویر : c : LakeTaarblen همجوار یک دریاچه شور در دهه 1950 بوده است که نتیجه اش مرگ تمامی تاج پوشش درختان میباشد و فقط پوششی از گیاهان هالوفیت توسعه کمی پیدا کرده است. بیان کننده حالت توپ سفید در تصویر a می باشد. LakeTaarblen دستخوش تغییر حالت شده که نمی تواند به شرایط سابق خود برگردد. و بالعکس LakeToolibin برای نگهداری این شرایط و جلوگیری از تخریب نیازمند مدیریت همه جانبه می باشد.
هتروژنیتی
دریک نگاه کلی هتروژنیتی1 - ناهمگنی یا عدم تجانس - را میتوان به عوامل درونی اکوسیستم نسبت داد. هتروژنیتی، ویژگی سیستم های بازی است که ناشی از تغییرپذیری شرایط محیطی و تنوع فرآیندهای ژئومورفولوژیک است. [3] به عبارتی تغییرات عوامل ژئومورفولوژیک، اکولوژیک و پدوژئومورفیک - توپوگرافی، جنس خاک و پوشش گیاهی - و ارتباط متقابل بین این پارامترها، زمینه تغییر پذیری مکانی اکوسیستم را فراهم می آورد. بطوری که ناهمگنی مکانی ویژگی بسیارمهمی از سیستم های خشک میباشد.[4],[5] این ناهمگونی مکانی درون اکوسیستم ها بر عملکرد اکوسیستم تاثیر میگذارد.
ناهمگنی مکانی در مشخصات خاک میتواند فاکتور کلیدی در شکل گیری الگوها در چشم اندازهای خشک باشد. [4],[6] ناهمگنی خاک میتواند اغلب نتیجه چرا، توپوگرافی، حضور و ترکیب گیاهان باشد. مشخصات خاک مانند بافت، سنگ بستر، عمق خاک، انباشت کربنات کلسیم و توسعه افق آرژیلیک اثر زیادی برروی منابع و استراتژی های گیاهان بر جا می گذارد . [7] این ترکیبات خاک اثری قوی بر روی نفوذ آب و نگهداری از آن داشته، بطوریکه می تواند بر زنده مانی و استقرار پوشش گیاهی اثر بگذارد . [8],[9] به عنوان مثال افزایش تجمع رس در سطح خاک، از نفوذ جلوگیری می کند و مانع جذب توسط ریشه گیاهان می شود، در حالی که در خاک های عمیق تر - تشکیل شده از خاک رس - - ساختار افق آرژیلیک می تواند آب را در خاک به مدت طولانی تری ذخیره سازد[7].
در همین راستا بستلمیر و همکاران در سال 2006 در یک اکوتون خشک، ناهمگنی ژئومورفیک خاک - ارتباط عوامل خاک با ژئومورفولوژی - و دینامیک پوشش گیاهی را با استفاده از تکرارعکس برداری هوایی در طی یک دروه زمانی ارزیابی و مورد بررسی قرار دادند - شکل. - 2سمت راست اکوتون علفزار است و سمت چپ پوشش تنک است. طبق بررسی انها اختلاف معنی داری در مشخصات خاک اکوتون وجود داشته است. زیرا این منطقه تحت تاثیر فرسایش بادی بوده است که باد سبب انتقال رسوبات بویژه رس سطحی از سمت بایر و بدون پوشش به سمت علفزار شده و باعث شده تجمع رس در سمت بایر کاهش و افزایش کربنات کلسیم در سطح شود. به طوری که مواد آهکی کاملا قابل مشاهده بوده اند - همچنین افق آرژیلی ک در سمت بایر درمقایسه با خاک های سمت علف زار توسعه کم تری داشته است - این بادبردگی دائم در منطقه، سبب ایجاد میکروتوپوگرافی در منطقه شده است. این آنالیزها نشان می دهند که فرآیند های ژئومورفیک تغییرات معنی داری در خاک ایجاد کرده است.
از آنجاییکه وجود تفاوت های درونی اکوسیستم - تفاوت ناچیزی درارتفاع، تفاوت اندکی درمقدار رس و مقدارکربنات کلسیم - ارتباط مشخصی با پوشش گیاهی داشته، سبب تخریب پوشش گیاهی آسیب پذیر نسبت به نمونه های مقاوم شده است و چهره اکوسیستم از حالت پوشش همگن خارج نموده و به صورت ناهمگن در سطح نمایان کرده است. بنابراین بروز این تغییرات درخاک برروی انعطاف پذیری اکوسیستم اثرمیگذارد .[10] این وضعیت سبب گذر وانتقال اکوسیستم میشود. نمود ظاهری که بیان گر این شرایط گذر میباشد همان پوشش گیاهی تغییر یافته در سطح اکوسیستم می باشد،که از حالت متراکم خارج شده و به صورت الگوهای منظم خود تنظیم ظاهر میشوند . در نتیجه ناهمگنی خاک به صورت مشخص برروی تکامل الگوی پوشش گیاهی اثرمیگذارد.
الگوهای پوشش گیاهی
بنابراین یکی از نمودهای بارز هتروژنیتی اکوسیستم، انواع الگوهای پوشش گیاهی می باشد. این الگوها اشاره به آرایش مکانی پوشش گیاهی دارد. این الگوها علاوه برایجاد اشکال منظم و زیبای طبیعی، به علت اینکه درشرایط ناتعادلی محیطی شکل میگیرند نشان دهنده تغییر حالت اکوسیستم هستند و می توانند به عنوان علایم تغییرات چشم انداز مورد توجه قرار گیرند.به کمک روند تغییرات این الگو ها به نوعی می توان نوسانات ارتجاع پذیری اکوسیستم را پایش نمود. الگوها معمولا در محدوده های پایداری دو جانبه ظاهر می شوند یا به عبارتی اشکال خاص الگوهای منظم میتواند مشخصه منطقه پایدار دو جانبه2 باشد.[11]
در این محدوده انرژی ترمودینامیک سیستم بالا می باشد و اکوسیستم برای رسیدن به پایداری باید انرژی خود را کاهش دهد در این صورت به یکی از حالات پایداراطرافش تغییر می کند. این الگو ها می تواند شاخص های تغییر حتمی از یک حالت سالم به حالت تخریب در اکوسیستم را مشخص نماید.عمدتا درنواحی خشک و نیمه خشک مطالعه بر روی الگوهای پوشش گیاهی - از آنجا که بدلیل کمبود دسترسی به منابع و در نتیجه افرایش رقابت، نمود بارزتری پیداکرده است - متمرکز شده است.اولین مطالعات مربوط به سال های 1950تا 1960 میباشد. مطالعاتی که توسط مکفادین - - 1950، ورال - - 1960، بولر و هاج - - 1964وگریگ اسمیت و کادویک - - 1965 انجام شده است. مکفادین اولین باردردهه 50 با مشاهده عکس هوایی صحرای افریقا پی به وجود یک سری ساختارهای منظم ازپوشش گیاهی برد - شکل[12] - 3
بنابراین، اکوسیستم های خشک ونیمه خشک درسراسرجهان توسط پوشش گیاهی تنک مشخص می شوند که اغلب پوشش گیاهی آنها به صورت لکه ای می باشد . این الگو ها به تناسب تشدید آشوب ها و تنش های محیطی در اندازه و اشکال متفاوتی شکل می گیرند. که چند نوع عمده آنها، شامل الگوهای پوششی نواری، نقطه ای، لابیرنت و گپ می باشد . [13] مجموعه ای ازعوامل اکوژئومورفیک و پدوژئومورفیک درشکل گیری این الگوها دخیل هستند. - شکل - 4این فرایندها به تدریج سبب میشود تا دینامیک اکوسیستم در طول زمان تغییر کند و سبب تغییر محسوس چشم انداز اکوسیستم شودو وقوع احتمالی پدیده بیابانزایی را به خوبی نشان دهد . بنابراین مطالعه آنها به عنوان علائم پیش آگاهی ضرورت می یابد، بطوریکه این مطالعات می تواند در راستای کاهش خسارات منابع زیست محیطی و اقتصادی موثر باشد. . [14][15] - شکل - 5
نتیجهگیری و جمعبندی
یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در دینامیک الگوهای پوشش گیاهی می تواند عوامل پدولوژیک - ژئومورفیک - یا هتروژنتیتی های خاک - باشد. بررسی دینامیک الگوهای پوشش گیاهی، علایمی هشداردهنده برای اکوسیستم های زنده و پویا محسوب می شوند که با مطالعه آنها و با مدیرت اصولی می توان پایداری اکوسیستم را حفظ نمود. تغییرات مکانی در پوشش گیاهی یک اکوسیستم، ممکن است قبل ازتخریب برگشت ناپذیرزمین رخ دهد، که می تواند برای ارزیابی خطر بیابان زایی مورد استفاده قرارگیرد .بنابراین با لکه های خود تنظیم، تغییرات فاجعه بارقریب الوقوع دراکوسیستم را پیش بینی کرد. شکل گیری لکه های پوشش گیاهی ناشی از هتروژنیتی اکوسیستمی در طول زمان، زنگ خطری برای نزدیک شدن سیستم به سمت بیابانی شدن میباشد، که نقش مهمی در ارزیابی خطربیابان زایی دارد.
