SUPERVISOR
Mostafa Tarkesh esfahani,Mehdi Bassiri,Mohammad reza Vahabi
مصطفی ترکش اصفهانی (استاد راهنما) مهدی بصیری اصفهانی (استاد راهنما) محمدرضا وهابی (استاد مشاور)
STUDENT
Marjan Saky
مرجان ساکی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Potential Habitat Modelling of Astragalus verus Olivier Using DOMAIN & Logistic Regression Tree in Fereydunshahr Region, Isfahan Province
The relationship between plant species and environmental factors has always been a central issue in plant ecology. Defination of these numerical relationships is main core of potential habitat modelling of plant species. These models are applied to achieve information about spatial distribution of species, habitat suitability and evaluation of climate change effects on the species spatial distribution. Current study aimed to characterization of effective environmental factors on spatial distribution of Astragalus verus and produces potential habitat map using two statistical techniques logistic regression tree (LRT) and DOMAIN in a local scale. A stratified- random sampling was applied to pick up 100 sites (50 presence- 50 absence) of given species. Environmental maps were produced using geostatistics methods (Kriging and Inverse Distance Weight) by Arc GIS software for the whole study area. For each sampling site, presence or absence of given species as well as the environmental variables were recorded. Two statistical techniques, Logistic regression tree and DOMAIN were used to examine environmental variables related to the current species distribution. Maps of potential habitat of Astragalus verus were generated using these models. Both statistical techniques produced strong and useful models. LRT model indicated that species occurrence has high correlation with some environmental factors such as, mean daily temperature, clay, Electrical Conductivity and percentage of organic carbon of the soil. Also the results of PCA analysis to determination of the input factors to DOMAIN model show that 5 environmental factors (clay, Electrical Conductivity, percentage of organic carbon, precipitation of driest season, minimum temperature of coldest month) are the most important factors related to spatial distribution of this species. According to prediction map derived from the LRT and species response curves, Astragalus verus is highly probable in terms of climate condition in regions with mean daily temperature is more than 14.31 o C, and in terms of edaphic conditions in soils with Electrical Conductivity is less than 0.3 ds/m, clay 42 to 46 percent, organic carbon equivalent to 1 to 2 percent. Model evaluation was performed both by independent data set and model data. Cohen’s kappa value (kappa LRT =0.9, kappa DOMAIN =0.95) and area under receiver operating characteristics curve (AUC LRT =0.96, AUC DOMAIN =0.97) based on independent data set indicated the high power of models to create potential habitat map of Astragalus verus in local scales. Using optimal threshold from evaluation of models, habitat suitability map were generated for the species. Habitat suitability map derived from the DOMAIN and LRT demonstrate that 14118 hectare (14% of Study area) and 29000 (30% of study area) are suitable for species occurrence. According to kappa and AUC of ROC plot, Domain model has higher power prediction. The result of this study can be applied in management and rehabilitation programs. Keywords: Prediction Models, Potential habitat of Astragalus verus , Logistic Regression Tree Model, DOMAIN Model, Geographic Information Systems
ارتباط بین عوامل محیطی با گونههای گیاهی همیشه یک موضوع اصلی در اکولوژی گیاهی بوده است. تعیین این روابط کمی هسته اصلی مدلسازی پیش بینی پراکنش مکانی بالقوه گونههای گیاهی به شمار میرود. این مدلها به منظور کسب اطلاعات درباره پراکنش مکانی گونهها، شناسایی زیستگاههای مناسب و ارزیابی آثار تغییر اقلیم در پراکنش مکانی گونهها به کار گرفته میشوند. از اهداف این مطالعه، شناسایی عوامل محیطی موثر بر پراکنش گونه گیاهی گون زرد، تهیه نقشه پراکنش مکانی گونه با استفاده از مدلهای آماری رگرسیون لجستیک درختی(LRT) و DOMAIN در یک مقیاس محلی میباشد. بدین منظور دادههای حضور و غیاب گونه تحت مطالعه با استفاده از نمونهبرداری به روش تصادفی طبقهبندی شده از 100 سایت مطالعاتی شامل(50 سایت حضور و 50 سایت غیاب) جمعآوری گردید. نقشههای محیطی با استفاده از روشهای زمین آمار(کریجینگ و معکوس فاصله وزنی) در نرم افزار Arc GIS برای کل منطقه مورد مطالعه تهیه شد. برای هر مکان نمونه برداری اطلاعات مربوط به حضور و غیاب گونه و متغیر محیطی ثبت و ارتباط بین پراکنش گونه و عوامل محیطی با استفاده از دو روش آماری DOMAIN و LRT تعیین گردید و نقشههای رویشگاه بالقوه گون زرد با استفاده از این دو مدل تهیه شد. هر دو روش آماری مدلهای مفید و قوی تولید نمودند. نتایج حاصل از مدل LRT نشان داد که حضورگونه با متغیرهای محیطی، میانگین درجه حرارت روزانه و3 متغیر خاک(درصدرس، هدایت الکتریکی،درصد کربن آلی) بیشترین میزان همبستگی را دارد. همچنین نتایج آنالیز PCA به منظور انتخاب متغیرهای ورودی مدل DOMAIN نشان داد که 5 متغیر محیطی (درصد رس، هدایت الکتریکی، درصد کربن آلی، بارش خشکترین فصل و حداقل درجه حرارت سردترین ماه سال) مهم ترین فاکتورهای محیطی در پراکنش مکانی گون زرد محسوب میشوند. با توجه به نقشه پیش بینی حاصل از مدل LRT و منحنیهای عکس العمل گونه بیشترین احتمال حضور گونه در مناطقی از نظر شرایط اقلیمی با میانگین درجه حرارت روزانه بالاتر از 3/14 درجه سانتیگراد و از نظر شرایط ادافیکی در خاکهایی باEC کمتر از 3/0، میزان رس 42 تا 46 درصد و کربن آلی یک تا 2 درصد یافت میشود. ارزیابی مدلها با استفاده از مجموعه دادههای مستقل و دادههای مدل صورت گرفت. مقادیرضریب کاپا(95/0=Kappa DOMAIN و 9/0=Kappa LRT ) و سطح زیر منحنی پلاتهای ROC (97/0 =AUC DOMAIN و96/0=AUC LRT ) حاصل از دادههای مستقل بیانگر توان بالای مدلهای مذکور جهت تولید نقشه پراکنش گونه Astragalus verus در مقیاس محلی میباشند. با استفاده از آستانه اپتیمم حاصل از ارزیابی مدلها، نقشه تناسب رویشگاه برای گونه بدست آمد. سطح رویشگاه مناسب این گونه با توجه به نقشه تناسب رویشگاه حاصل از مدل DOMAIN، 14118هکتار برابر با 14درصد و با توجه به نقشه تناسب رویشگاه حاصل ازمدلLRT، 29000 هکتار برابر با 30 درصد از سطح منطقه مورد مطالعه میباشد. بر اساس ضریب کاپا و AUC مدل DOMAIN از توان بالاتری جهت پیش بینی برخورداراست. نتایج این تحقیق میتواند برای برنامهریزیهای مدیریتی در توسعه پایدار اکوسیستمهای مرتعی، احیاء، اصلاح، حفاظت و ارزیابی کاربرد فراوان داشته باشد. واژگان کلیدی : مدلهای پیش بینی، رویشگاه بالقوه گون زرد، رگرسیون لجستیک درختی، مدلDOMAIN ، سیستم اطلاعات جغرافیایی