SUPERVISOR
محمد نعمتی ورنو سفادرانی (استاد مشاور) رسول یوسف پور (استاد راهنما) حسین مرادی (استاد راهنما) کاله هانس پیتر (استاد مشاور)
STUDENT
Mahsa Mirzakhani Nafchi
مهسا میرزاخانی نافچی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Assessing the effect of climatic and hydrological changes on ecosystems of Hormozgan mangrove and Zayandehrood riparian trees using dendrochronology
The growth of trees is governed by an array of internal and external factors. Trees respond to various environmental changes such as climate and hydrological changes. Comparing the pattern of tree-ring widths among different trees of a region and determining the exact year of ring formation underlie the basis knowledge of dendrochronology. The purpose of this study was to evaluate the effects of climatic and hydrological changes on Hormozgan mangrove ecosystems and Zayandehrood riparian trees using dendrochronology. Accordingly, the study area was divided in two separate parts. The first part comprised of Zayandehrood River Basin in Isfahan and Chaharmahal Bakhtiari Provinces. Plane trees (Platanus orientalis) were sampled based on proximity to hydrometric stations. The second part was taken as of mangrove trees (Avicennia marine) in Hormozgan province. Samples were collected from three mangrove areas, Hara, Minab and Gaz. Tree-ring widths of plane trees were first measured and followed by cross-dating and standardization to do the calibration to compare them with climatic and hydrological data. The relationships between tree-ring width variations were tested according to 113 climate variables including SPI, precipitation, temperature, water discharge and water quality parameters, at annual, seasonal, monthly, and growing season periods. Then, regression analysis was used to estimate the response of tree-ring widths to climatic and hydrological variables. The results showed that in the final model, the sensitivity of tree-ring widths in downstream area of Zayandehrud basin was related to water discharge, and then followed by precipitation. Moreover, the January water discharge and spring precipitation included in the final model. In the midstream, the tree-ring widths showed the highest correlation with April water discharge, February precipitation and water discharge and finally the average January temperature. In the upstream, the tree-ring widths showed the highest correlation with the minimum January temperature, April water discharge, growing season precipitation, minimum autumn temperature, TDS and K, respectively. Then, using a linear regression analysis, we reconstructed the climatic variables based on tree-ring widths. Reconstruction was performed based on the correlation analysis between tree rings widths and climatic and hydrological variables. The best coefficients of determination were obtained as follow: January water discharge in downstream as 0.42, in the Midstream water discharge in April as 0.37 and in upstream, April precipitation 0.33. This study showed that Plane trees at different altitudes and different vegetative conditions differed in response to climatic and hydrological factors. Concerning mangrove trees, the tree growth rates were investigated under the influence of environmental parameters such as sea surface temperature (SST) and sea water salinity. The results of this study showed that environmental conditions such as sea surface temperature (SST) and sea water salinity had a significant effect on the tree growth which was recorded as annual growth rate. To gain more insights into mangrove trees, it remains a gap which needs further studied on the planted trees whose their age is clear. In general, the 121 results of mangrove analysis showed that sea surface temperature (SST) and sea water salinity with coefficients of determination of 0.4 and 0.9, respectively, had significant impacts of the growth of studied mangrove tree. Keywords: Platanus orientalis, Avicennia marina, Dendrochronology, Climatic and Hydrological variables, Zayandehrood River.
رویش درختان تحت تاثیر عوامل درونی آنها و فاکتورهای مختلف بیرونی قرار دارد. درختان به تغییرات محیطی از جمله شرایط اقلیمی و هیدرولوژی واکنش نشان میدهند. مقایسهی الگوی پهنای حلقههای رویش، در میان درختان مختلف یک منطقه و تعیین سال دقیق تشکیل حلقه، پایهی دانش گاهشناسی است. هدف پژوهش ارزیابی اثرات تغییر اقلیمی و هیدرولوژیک بر اکوسیستمهای مانگرو هرمزگان و درختان کناررودی زاینده رود با استفاده از گاهشناسی درختی است که بر این اساس، منطقهی مورد مطالعه در دو قسمت مجزا انتخاب گردید. قسمت اول، بخشی از حوضهی رودخانهی زاینده رود در استانهای اصفهان و چهارمحال بختیاری است که نمونهبرداری از حلقههای رویش درختان چنار، براساس نزدیکی به ایستگاههای هیدرومتری رودخانهی زاینده رود، شامل 13 نمونه از منطقهی پایین دست، 9 نمونه از منطقهی میان دست و 6 نمونه از منطقهی بالادست رودخانهی زاینده رود گرفته شد. بخش دوم منطقه مورد مطالعه، شامل درختان حرا در استان هرمزگان بود،که نمونهبرداری از سه منطقهی حرا، میناب و گز، شامل 66 حلقهی رویشی و 32 دیسک از گونهی حرا انجام گرفت. در این مطالعه، پهنای دوایر رویشی درختان چنار اندازه گیری شد و پس از تطابق زمانی و استانداردسازی منحنیهای رویشی، سن سنجی نهایی تهیه و با دادههای اقلیمی و هیدرولوژیکی مورد مقایسه قرار گرفت. روابط بین تغییرات پهنای دوایر رویشی در مجموع با 113 متغیر اقلیمی شامل SPI ، بارندگی، درجه حرارت، دبی و پارامترهای کیفیت آب، در مقیاسهای زمانی سالانه، فصلی، ماهانه و فصل رشد، مورد آزمون قرار گرفت. سپس برای برآورد پاسخ حلقههای رویشی به متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژی از تحلیل رگرسیونی استفاده شد. نتایج نشان داد که در مدل نهایی، حساسیت حلقههای رویشی در منطقهی پایین دست حوضه زاینده رود، در درجه اول به دبی و بعد از آن به بارش مربوط است. در این منطقه، به ترتیب دبی ژانویه و بارش فصل بهار، در مدل نهایی باقی ماندند. در مجموع و براساس مدلهای ارائه شده، بیشترین حساسیت درخت چنار به دبی رودخانه در اوایل فصل رویش به دست آمد. بنابراین کاهش یا افزایش مقدار دبی، بیش از سایر متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژیکی توانست در نوسانات پهنای دوایر رویشی موثر باشد. در رویشگاه میان دست رودخانهی زاینده رود، پهنای حلقههای رویشی به ترتیب، به دبی آوریل، بارش فوریه و دبی در فصل رشد و درنهایت به دمای حداقل و میانگین ژانویه، بیشترین حساسیت را نشان داد. در منطقهی بالادست رودخانهی زاینده رود، پهنای حلقههای رویش به ترتیب بیشترین حساسیت را به دمای حداقل ژانویه، دبی آوریل، بارش فصل رشد، دمای حداقل پاییز، TDS و K نشان داد. در رویشگاههایی که ارتفاع آنها از سطح دریا بالاتر بود، گونه چنار ایرانی، به مقدار درجه حرارت، حساسیت بیشتری نسبت به دبی و بارش، نشان داد. در ادامه با استفاده از یک تحلیل رگرسیونی خطی، اقدام به برآورد متغیرهای اقلیمی از روی گاهشناسی حلقههای رویش شد. بر اساس همبستگی بین حلقههای رویش با متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژیکی، بازسازی انجام شد. با توجه به مدل ارائه شده، بازسازی دبی ژانویه در منطقهی پایین دست، با ضریب تعیین 42 / 0 ، در منطقهی میان دست بازسازی دبی آوریل با ضریب تعیین 37 / 0 و در منطقهی بالادست، بارش آوریل با ضریب تعیین 33 / 0 بیشترین ضریب تعیین به دست آمده در مدل بودند،که درصد پیش بینی هر کدام از متغیرها را نشان دادند. این تحقیق معلوم ساخت که درختان چنار در ارتفاعات مختلف و همچنین شرایط رویشی متفاوت نسبت به فاکتورهای اقلیمی و هیدرولوژی عکس العملهای متفاوتی نشان میدهد. در بخش تحلیلهای مربوط به گونه حرا، میزان رشد درخت حرا تحت تاثیر پارامترهای محیطی مانند دمای سطح آب دریا ) SST ( و شوری آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق به طور کلی نشان داد که شرایط محیطی مانند دما با ضریب تعیین بیش از 4 / 0 و شوری با ضریب تعیین بیش از 9 / 0 اثر قابل توجهی بر رشد درخت مورد مطالعه )حرا( داشتهاست. کلمات کلیدی: چنار ایرانی، درخت حرا، گاهشناسی درختی، متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژی، رودخانهی زاینده