پاورپوینت الگوها و جریانات مبتنی بر تئوری نامتوازن

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

الگوها و جریانات مبتنی بر تئوری نامتوازن

اسلاید 2 :

در علوم اکولوژی کاربردی الگوها و جریانات موجود در طبیعت براساس فرض­های اولیه مورد مطالعه قرار می­گیرند. برای مثال اکولوژیست­های مرتع اغلب به دنبال تخمین روند تغییراتی­اند که در پوشش گیاهی و عملکرد اکوسیستم­های مرتعی روی می­دهد. نتیجه­ی تلاش­های آنها منجر به خلق نظریات و مدل­هایی شده است که با تکیه بر فرض­های اولیه­ی تئوری­های متوازن و نامتوازن پایه­ریزی شده است.

نظریات متفاوتی در زمینه روند تغییراتی که در ترکیب و عملکرد پوشش گیاهی اکوسیستم های مرتعی روی می­دهد، ارائه شده است. از قدیمی­ترین نظریاتی که برای شناخت پویایی جوامع گیاهی مرتعی ارائه شده است مدل مرتعی توالی دایکسترهویس (1949) می­باشد. دایکسترهویس اعتقاد داشت که تغییراتی که در پوشش گیاهی مراتع اتفاق می­افتد سیری انعطاف­پذیر و یکطرفه به سمت یک نقطه­ی اوج دارد.

اسلاید 3 :

در حقیقت نظریه­ی وی برگرفته از نظریه توالی کلمنتس (1916) بود. این نظریه نقش زیادی برای عوامل داخلی موجود در یک اکوسیستم شامل رقابت گیاهی و اثرات متقابل گیاهان و حیوانات در پویایی و عملکرد جوامع گیاهی قائل می­شود. تاثیر عوامل محیطی مخرب سبب گرایش پوشش گیاهی به سمت مراحل اولیه توالی (در مطالعات علمی که در کشور ما انجام گرفته است از آن به عنوان قهقرا نام برده می­شود) می­شود و با حذف این عوامل، پوشش گیاهی به سمت مراحل انتهایی توالی حرکت می­کند. چرای حیوانات در این نظریه به عنوان یک عامل محیطی زنده تاثیرات چشمگیری بر پوشش گیاهی داشته و این عامل با جلوگیری از پیشرفت جامعه گیاهی به سمت نقطه اوج کلیماکس، نقشی اساسی در کنترل و تنظیم رفتار سیستم دارد (شکل 1-7).

اسلاید 4 :

شکل (1-7). مدل توالی مرتعی. عوامل محیطی با تاثیری که بر مرتع دارند ترکیب جامعه گیاهی را به سمت مراحل اولیه توالی سوق می دهند. وضعیت و سلامت مرتع در این شرایط بستگی به این دارد که جامعه گیاهی در چه مرحله ای از توالی قرار داشته باشند. چرای حیوانات با تاثیری که بر سیر توالی جامعه گیاهی دارد آن را در چهار وضع از ضعیف تا عالی تغییر می دهد. (وستوبی و همکاران 1989).

اسلاید 5 :

بسیاری معتقدند که اکوسیستم های مرتعی بسیار غیرقابل پیش بینی تر از آن هستند که مدل های خطی توالی بتوانند سیر تغییرات در ترکیب پوشش گیاهی از آن ها را پیش بینی کنند.
اکولوژیست های مرتع بعد از 50 سال کاربرد نظریه دایکسترهویس، به علت عدم توانایی آن در تخمین مسیر های چندطرفه تغییرات در مراتع، به طور کامل آن را رها کرده اند (وستوبی و همکاران 1989). بنابراین آنها با در نظر گرفتن این حقیقت که در ارزیابی و شناخت پویایی جوامع گیاهی مرتعی که در مناطق خشک و نیمه خشک قرار دارند، باید از مدلهایی استفاده کنند که مسیرهای چندگانه ی توالی را با در نظر گرفتن رفتارهای غیر قابل پیش بینی این جوامع در نظر گیرد، مطالعه و تحقیق درباره مدلهای جدیدی را شروع کردند که بتواند جوابگوی پویایی جوامع گیاهی اکوسیستم های مرتعی باشد. نتیجه یکسری از این تحقیقات در شکل (2-7) ارائه شده است.

اسلاید 6 :

شکل (2-7) روابط فرضی میان ترکیب گیاهی و عوامل تاثیرگذار محیطی نظیر چرای حیوانات. (الف): رابطه خطی که در مدل کلیماکس بکار می رود. (ب): تاثیرات ناگهانی ناشی از رقابت انحصاری گیاهان غالب. (ج): تاثیر چرای انتخابی گیاهان (د): پاسخ پله ای به تغییرات محیطی نظیر چرای حیوانات. سه پیش بینی آخر براساس الگوهای تئوری نامتوازن بناریزی شده اند (والکر 1993).

اسلاید 7 :

از مدلهای ارائه شده، مدلی که وستوبی و همکاران (1989) ارائه نمودند توجه بسیاری از اکولوژیست های مرتع را به خود جلب کرد. وستوبی یک مدل توصیفی براساس اصول تئوری نامتوازن ارائه نمود که دانشمندان با استفاده از مفاهیمی که وی بنا نهاد به توسعه مدل های جدیدی پرداختند که پوشش گیاهی مسیرهای چندگانه را در پویایی خود می پیماید (آرکر 1989، فریدل 1991، وست و یانگ 2000). این مدلها همه در واژه به عنوان مدلهای وضع و انتقال معرفی شدند.

اسلاید 8 :

مدل وضع و انتقال
مدل وضع و انتقال با گردآوری الگوهای تغییر در پویایی جوامع گیاهی اکوسیستم های مرتعی می تواند در پیش بینی پاسخ این جوامع به عوامل مدیریتی زنده و غیرزنده محیطی کمک موثری کند.
تاکنون مدل های مفهومی زیادی از این تئوری توسعه یافته است. البته مفاهیم اولیه و اجزای آن شامل وضع، انتقال و آستانه به خوبی در این مدل ها تعریف نشده است (استرینگام و همکاران 2003).
وستوبی و همکاران (1989) به عنوان اولین محققین با استفاده از اصول تئوری نامتوازن یک مدل ساده از وضع و انتقال را ابداع نمودند. هدف آنها ارائه یک مدل مدیریتی بود که بتواند پویایی پوشش گیاهی را در یک چارچوب غیرخطی به عنوان جایگزینی برای حرکت آن به شکل خطی (مدل توالی کلیماکس) تعریف کند.

اسلاید 9 :

شکل (4-7) ساده ترین شکل یک مدل وضع و انتقال که شامل وضع 1 (با زیر وضعهایی که با دایره خاکستری نمایش داده شده است) و وضع 2 (با زیر وضعهایی که با دایره توخالی نمایش داده شده است). پلان مربع شکل آستانه محافظتی سایت می باشد که گذر از آن موجب انتقال از وضع 1 به وضع 2 می شود. پیکان گذر از آستانه و استقرار وضع 2 را نمایش می دهد (استرینگام و همکاران 2003).

اسلاید 10 :

تعاریف اجزای مدل وضع و انتقال
1-وضع ها
حالت هایی از پوشش گیاهی که در شرایط موجود محیطی پایداری زیادی دارند که خود در برگیرنده چندین درون وضع می باشد. این پایداری ناشی از ارتجاع و مقاومت دو جزء مهم اکوسیستم یعنی خاک و پوشش گیاهی است که عوامل اقلیمی، مواد مادری، روابط متقابل خاک و موجودات خاکزی در کنترل آن نقش عمده ای دارند.
خاک و پوشش گیاهی از طریق جریانات اکولوژیکی که اثر متقابل بر یکدیگر دارند ارتباط و اتصال درونی دارند.

اسلاید 11 :

2-آستانه ها
مرزهایی در زمان و مکان در میان وضع ها که گذر از آنها باعث انتقالات برگشت ناپذیری در جریانات اولیه سیستم می شود و سیستم را وارد وضع جدیدی با شرایط جدید در عملکرد و ساختار اجزای آن می کند.
در مدل وضع و انتقال فرض می شود که تغییراتی که در اجزای زنده به وجود می آید باعث گذر از آستانه های اولیه می شود وسپس با تغییراتی که در منابع خاکی به وجود می آید گذر از آستانه نهایی می شود (میلتون و همکاران 1994).

اسلاید 12 :

3-انتقالات
مسیرهایی هستند که یک مرتع از پیش وضع ها به پس وضع ها طی می کند و در طی آن خصوصیات بارز پیش وضع ها بوسیله ی پس وضع ها جایگزین می شود.
انتقالات به دو دسته تقسیم می شوند:
درون وضعی
بینابینی وضع ها
شرایط برگشت پذیری انتقال وجود دارد
انتقالات یک طرفه بوده و یا اگر بخواهد به حالت قبلی بازگردد نیاز به انرژی زیادی دارد.

اسلاید 13 :

خصوصیات برگشت پذیری انتقال در بین زیر وضع ها اتفاق می افتد در حالیکه خصوصیات برگشت ناپذیری انتقال با گذر از آستانه پدید می آید.

اسلاید 14 :

مقاومت و ارتجاع اکولوژیکی در مدل وضع و انتقال
مقاومت توانایی سیستم برای ماندن در وضعیت خود می باشد در شرایطی که عوامل محیطی زنده و غیرزنده تغییر می کنند در حالیکه ارتجاع توانایی سیستم به اصلاح و بازگشت به مرحله قبلی است بعد ازاینکه عامل تخریب حذف شود. اگرچه تغییراتی در اکوسیستم های با پایداری و ارتجاع زیاد در طی زمان بوجود می آید ولی قادرند بدون اینکه در عملکرد آنها تغییری بوجود آید به حالت اولیه خود بازگردند. در مدل وضع و انتقال وضع ها را می توان نسبتا پایدار فرض کرد و تنها در زمانی که از یک حد آستانه عبور کنند حالت اولیه خود را از دست داده و در وضع دیگری به پایداری می رسند که این امر مستلزم صرف انرژی زیادی است که از بیرون به سیستم وارد می شود (وستوبی و همکاران 1989). پایداری یک وضع در واقع ارتجاع و مقاومت آن می باشد که بوسیله اجزای فیزیکی و ظرفیت عملکرد جریانات اکولوژیکی درون آنها مشخص می شود.

اسلاید 15 :

در نتیجه تحت یک شرایط آب و هوایی خاص، پایداری یک وضع، تابعی از ترکیب ذاتی مقاومت و ارتجاع پذیری آن می باشد. بنابراین، ارتجاع توانایی سیستم بر اصلاح و احیای روابط اکولوژیکی جریانات اولیه آن می باشد بعد از اینکه اثر عامل محیطی زنده و غیرزنده حذف شود و در مقابل مقاومت توانایی سیستم در ماندن نزدیک به شرایط اولیه توازن خود می باشد با کنترلی که بر جریانات اولیه اکولوژیکی دارد.
انتقالات درونی وضع ها نشان از تغییرات در پوشش گیاهی است که سیر خطی دارد وبا صرف انرژی کمی قادر به بازگشت به حالت اولیه خود می باشد. این تغییرات تنها در وضعیت پوشش گیاهی بوده و در عملکرد اکوسیستم تفاوتی بوجود نمی آورد. در صورتی که تغییراتی که در بین وضع ها (انتقالات بینابینی) اتفاق می افتد باعث تفاوت چشمگیری هم در وضعیت پوشش گیاهی هم در عملکرد اکوسیستم می شود که ناشی از گذر آستانه در آنها می باشد.

اسلاید 16 :

یک نوع جامعه گیاهی مشخص دارای جریانات اکولوژیکی مشخص بوده و در عوض عملکرد این جریانات اکولوژیکی باعث بوجود آمدن یک نوع جامعه گیاهی مشخص می شود. جریانات اولیه مهم شامل جریانات آب، انرژی، مواد می باشند.
پلانت و همکاران (2000) روابطی که در بین اجزای اکوسیستم مانند خاک، پوشش گیاهی و همچنین جریانات اولیه اکولوژیکی وجود دارد را عملکرد اکوسیستم تعریف کرده است. تخریب در یک اکوسیستم زمانی رخ می دهد که روابط بین این اجزا از بین برود همچنین در شرایطی که این روابط تغییر کنند در پایداری اکوسیستم تغییر بوجود می آید و زمانیکه این روابط در یک حد به توازن برسند اکوسیستم نیز به توازن می رسد و پایداری بوجود می آید.
حفظ پایداری یک اکوسیستم نیازمند مدیریت بر روابط بین اجزای آن می باشد.

اسلاید 17 :

مقیاس مکانی و زمانی در مدل وضع و انتقال
1- مقیاس مکانی:
در مدل وضع و انتقال کوچکترین مقیاس مکانی را یک سایت اکولوژیکی می نامند که درون آن تمامی جریانات اکولوژیکی از یک روند خاصی پیروی می کند و با مکان های دیگر متفاوت می باشد. یک سایت اکولوژیکی دارای عملکرد خاص است و یک وضع در آن مشاهده می شود. به عبارت دیگر هر وضع دارای جریانات مختص به خود بوده که این جریانات از نظر کیفی و کمی با جریانات موجود در وضع دیگری متفاوت است. در نتیجه مقیاس مکانی در مدل وضع و انتقال به مساحت بستگی ندارد بلکه نمایانگر یک عملکرد خاص از جامعه گیاهی در یک مکان می باشد.

اسلاید 18 :

2-مقیاس زمانی:
مقیاس زمانی در مدل وضع و انتقال طول دوره ای است که یک وضع با یک عملکرد خاص بر یک منطقه حاکم باشد. اگر مرتع در شرایط جدیدی به توازن برسد و عملکرد جدیدی را در جریانات اکولوژیکی بدست آورد به یک مقیاس زمانی دیگری وارد می شود. وضع جدید تحت شرایط محیطی حاکم پایدار می باشد. ولی اگر عوامل محیطی حاکم بر سایت تغییرات چشمگیری کنند و موجب گذر سیستم از آستانه شوند با تغییراتی که در عملکرد و جریانات اکولوژیکی اتفاق می افتد یک وضع از یک مقیاس زمانی دیگری می شود.