عنوان پایان‌نامه
تجزیه و تحلیل رابطه بین تنوع گونه ای،ترکیب،ساختار و عملکرد اکوسیستم های مرتعی (مطالعه موردی:منطقه طالقان میانی)
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - مرتعداری
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7481;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 82204;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7481;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 82204
- تاریخ دفاع
- ۲۲ شهریور ۱۳۹۶
- دانشجو
- انور سنایی
- استاد راهنما
- محمد جعفری, محمدعلی زارع چاهوکی
- چکیده
- شناخت مکانیسم‌های شکل گیری روابط بین تنوع زیستی، ترکیب، ساختار و عملکرد اکوسیستم های طبیعی یکی از اهداف مهم در تحقیقات بوم شناسی است. از آنجایی که اطلاعات اندکی دربار? این مکانیسم ها در مناطق خشک و نیمه خشک وجود دارد، لذا در این رساله به آزمون و بررسی مدل‌سازی روابط بین تنوع گونه ای، ترکیب، ساختار و عملکرد اکوسیستم در 735 پلات (در سه سطح پلات 25/0، یک و دو مترمربع) نمونهبرداری شده از 35 سایت (در هر سایت 21 پلات) در مراتع طالقان میانی پرداخته شد. اندازه گیری درصد پوشش گیاهی، تراکم و تولید در هر سه سطح پلات جداگانه صورت گرفت. شاخص‌های عددی آلفا و شاخص های برآوردی گاما و شاخص‌های ترسیمی‌تنوع زیستی (منحنی رتبه-وفور، مدل‌های توزیع فراوانی) در سایت‌های مورد مطالعه بررسی شد. روابط بین بیوماس هوایی (به عنوان عملکرد اکوسیستم) و درصد پوشش گیاهی (به عنوان ترکیب اکوسیستم) در مقیاس های مختلف نمونه برداری و فرم های رویشی مختلف با غنای گونه ای با استفاده از مدل-های رگرسیونی خطی ترکیبی تعمیم یافته (GLMM) و با احتساب اثرات ثابت (بیوماس هوایی و درصد پوشش گیاهی) و اثرات تصادفی مختلف (سایت، تیپ گیاهی و آشفتگی) مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل سازی رگرسیونی جهت بررسی رابطه بین شاخص های عملکردی (بیوماس هوایی) و ترکیبی پوشش گیاهی (غنای گونه ای، تنوع، یکنواختی و درصد پوشش گیاهی) با عوامل زنده و غیر زنده اکوسیستم با استفاده از رگرسیون درختی تقویت شده (BRT) و مدل رگرسیون خطی چندگانه (LMM) صورت گرفت. در نهایت با استفاده از تکنیک مدل سازی معادلات ساختاری (SEM)، رابطه عوامل محیطی (بافت خاک و توپوگرافی)، آشفتگی و درصد پوشش گیاهی با متغیرهای بیوماس هوایی و غنای گونه‌ای به صورت کلی برای منطقه مورد مطالعه (در قالب دو تئوری آشیان مکملی و رقابت انحصاری)، در فرم های رویشی مختلف و همچنین در کلاس های سنی فرم های رویشی مختلف در قالب مدل بررسی شد. نتایج تحقیق نشان داد که تنوع گونه ای تابعی از سطح پلات بوده و با افزایش سطح پلات شاخص های تنوع افزایش می یابند. بررسی روابط رگرسیونی بین بیوماس هوایی و غنای گونه ای و همچنین بین درصد پوشش گیاهی و غنای گونه ای نشان داد که این روابط تحت تأثیر سطح پلات بوده به-طوری که این روابط در دو سطح 25/0 و یک مترمربع گوسی شکل ولی در سطح دو مترمربع به صورت مجانب می باشد. نتایج بررسی شناسایی مهمترین عوامل تأثیرگذار بر تغییرات تنوع گونه ای، غنای، یکنواختی، درصد پوشش گیاهی نشان داد که از بین عوامل زنده تیپ گیاهی، بیوماس هوایی و درصد پوشش گیاهی و از بین عوامل غیرزنده ارتفاع، شیب و رس بیشترین تأثیر را بر شکل گیری و تغییرات این فاکتورها دارند. نتایج مدل‌سازی معادلات ساختاری نیز نشان داد که با افزایش درصد پوشش گیاهی و غنای گونه ای طبق نظریه آشیان مکملی بیوماس هوایی (در کل جامعه، فرم های رویشی مختلف و کلاس های سنی مختلف) افزایش می-یابد. به طور کلی یافته‌های این رساله می‌تواند ارزش زیادی در توسعه تئوری‌های بوم شناسی درباره فرایندهایی که غنای گونه‌ای و بیوماس هوایی را در اکوسیستم‌های مرتعی تبیین می‌کنند، داشته باشد. مطالعات بیشتری از قبیل تنوع خصوصیات عملکردی و تنوع و ترکیب فیلوژنتیکی برای بهبود مدل سازی اکولوژیکی روابط بین تنوع گونه ای با ترکیب، ساختار و عملکرد اکوسیستم های مرتعی نیاز است.
- Abstract
- Understanding the underlying mechanisms for the relationships among species diversity, species composition, vegetation structure and ecosystem function of natural ecosystems is one of the main concerns in ecology. There is scarce literatures about the underlying mechanisms in arid and semi-arid ecosystem. In this thesis I investigated the relationships among species diversity, composition, structure and function across 735 sampled quadrats having three different spatial scales (0.25, 1 and 2 m2) distributed across 35 sites (21 quadrats in each site) of semi-steppe rangelands in middle Taleghan region of Iran. Aboveground biomass, plant coverage, species diversity and composition were measured or estimated across three spatial scales of 735 quadrats, separately. Ecological indices such as alpha diversity, gamma diversity, rank-abundance models and species–abundance distribution models were quantified or assessed in this thesis. Relationships between aboveground biomass (as an ecosystem function) and plant coverage (as a vegetation structure) across three spatial scales, and different plant functional types with species richness were evaluated using generalized linear mixed models (GLMM) with different combinations of fixed effects (aboveground biomass and plant coverage) and random effects (site, vegetation types and disturbance intensities). Boosted regression trees (BRT) model was used to examine the multivariate relationships of abiotic and biotic factors with species richness, evenness, Shannon’s diversity and plant coverage, whereas multiple linear mixed model (LMM) was employed to relate biotic and abiotic factors with aboveground biomass. Finally, structural equation modeling (SEM) was employed to investigate the direct and indirect effects of environmental factors (soil and topography), disturbance intensities, species richness and plant coverage on aboveground biomass for testing the niche complementarity hypothesis at whole-community, across plant functional types (shrubs, forbs and grasses) and across growth forms (annual and perennials). The results showed that ecological diversity (species richness, Shannon winner, Simpson's diversity, Pielou's evenness, Chao, Jackknife1, Jackknife2 and Bootstrap estimators) indices increased with increasing spatial scales. Regression analysis between aboveground biomass and species richness as well as between plant coverage and species richness showed that these relationships are affected by site, plant functional type, community type and disturbance intensities, and hence these relationships were unimodal at 0.25 and 1 m2 and asymptote at 2 m2 spatial scale. The results of identify important factors influencing species diversity, richness, evenness and plant coverage showed that vegetation types, aboveground biomass and vegetation coverage as biotic factors, and elevation, slope and clay as abiotic factors had explained variation in response factors. SEM showed that aboveground biomass increases with increasing pant coverage and species richness, under the niche complementarity hypothesis, at whole community, across plant functional types and growth forms. Overall, the findings of this thesis may contribute to the development of ecological theories about the processes that explain variation in aboveground biomass, species diversity and plant coverage in rangeland ecosystems. Further research studies, such as functional trait diversity, phylogenetic diversity and composition, are still needed to improve the ecological modeling of relationships among species diversity, composition, structure and function of rangeland ecosystems. Key words: Ecosystem Function, Middle Taleghan, Regressions Models, Species Composition, Species Diversity, Vegetation Structure.
