واکنش اکولوژیک به آتش‌سوزی‌ سطحی در چهار جامعه گیاهی در دامنه‌های شرقی کوه آرارات کوچک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشیار، گروه علوم جنگل، دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 دانشیار، دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

چکیده

سابقه و هدف
بیشتر آتش‌‌سوزی‌های سطحی در مناطق طبیعی ایران، انسان ساز و عمدی و اغلب قبل از فصل بارندگی و یا در اوج گرما با هدف کاهش زیتوده روی زمینی و تغییر کاربری زمین شعله‌ور می‌شوند. اکوسیستم‌های مختلف واکنشهای متفاوتی را به آتش‌سوزی های سطحی نشان می‌دهند. تحقیق حاضر به بررسی توانایی و رفتار مقاومت و تاب‌آوری اکولوژیکی در مقابل آتش سطحی در چهار جامعه گیاهی درختچه‌زار و جنگلی که در امتداد یک گرادیانت ارتفاعی قرار گرفته‌اند، می‌پردازد. بعلاوه، این مطالعه به درک اینکه چگونه تنش چرا بر پاسخ به آتش در این جوامع اثر می‌گذارد، کمک میکند.
مواد و روش‌ها
این مطالعه که از سال 2009 تا 2022 در شرق دامنه‌های کوه‌های آرارات کوچک انجام شد، بر روی چهار جامعه گیاهی متمرکز بود: : اسکنبیل (Calligonum crinitum)، تنگرس (Rhamnus pallasii)، بادام کوهی (Prunus lycioides) و ارس (Juniperus excelsa) که در امتداد شیب ارتفاعی از 800 تا 190 متر قرار داشتند. هر جامعه به مناطق چرا و محافظت‌شده تقسیم شد و یا یک رویداد آتش سوزی یا دو رویداد آتش سوزی را تجربه کردند. مقاومت و تاب‌آوری اکولوژیک با مقایسه پوشش گیاهی قبل و بعد از آتش سوزی و میزان بازیابی در سال های بعدی کمی سازی شد. یک مدل خطی کلی اثرات اجتماع، اختلالات (آتش و چرا) و فراوانی آتش‌سوزی را ارزیابی کرد، در حالی که تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) روابط بین پوشش، مقاومت، تاب‌آوری و بارش را تحلیل کرد.
یافته‌ها
جامعه اسکنبیل کمترین مقاومت و بالاترین تاب‌آوری را نسبت به مناطق مورد مطالعه دیگر نشان داد. با تغییر ارتفاع از سطح دریا، شیب متمایزی از هر دو شاخص مقاومت و تاب‌آوری اکولوژیک قابل تفکیک بود. جامعه ارس در یک سو و جامعه اسکنبیل در سوی دیگر این طیف تغییرات قرار داشتند. اثر قابل توجهی در وضعیت حفاظتی اراضی به عنوان یک عامل مهم در تفاوت در مقاومت اکولوژیکی جوامع مختلف دیده نشد. با این حال، به جز در مورد جامعه تنگرس، عامل حفاظت نقش کلیدی در تعیین سطوح تاب‌آوری ایفا کرد و مناطق حفاظت شده عموماً تاب‌آوری بیشتری نسبت به همتایان بدون حفاظت خود نشان دادند. تکرار آتش تاثیرات متفاوت بر شاخص‌های مقاومت و تاب‌آوری داشت. به جز دو جامعه ارس و بادام کوهی که پس از آتش دوم از مقاومتشان کاسته شد، مقاومت اکولوژیکی بین جوامعی که یک یا دوبار دچار آتش شده بودند به طرز چشمگیری متفاوت نبود. از نظر تاب‌آوری، کاهش قابل توجهی در جوامع تنگرس و بادام کوهی پس از آتش دوم مشاهده شد، در حالی که دو جامعه دیگر در این خصوص یکسان عمل کردند. نقشه توزیع فضایی نمونه‌های متاثر از آتش‌سوزی تصویری نگران‌کننده از فقدان عمومی پایداری اکولوژیکی در سراسر منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد. بجز برخی از نمونه‌ها از جوامع بادام وحشی و تا حد کمتری ارس، اکثر این نقاط دور از خط همبار بهبودی کامل قرار داشتند. در آنالیز PCA تمام نمونه‌های اسکنبیل با شاخص تاب‌آوری همگرایی نشان دادند. نقاط جوامع ارس و تنگرس به ترتیب توسط بردارهای شاخص مقاومت و پوشش متمایز شدند. نمونه‌های جامعه بادام وحشی هم در منطقه محاط شده توسط بردارهای پوشش و مقاومت اکولوژیک قرار گرفتند.
نتیجه‌گیری
هر چند روش‌های افزایش توانایی تاب‌آوری مانند قرق محدود می‌تواند پایداری را در بیشتر جوامع افزایش دهد، اما یک راهبرد جامع مدیریت آتش سطحی لازم است که الگوهای مختلف پاسخ به آتش را در این گرادیان ارتفاعی/گیاهی در نظر بگیرد. جامعه بادام کوهی بالاترین پایداری کلی را نشان داد، که نشان دهنده مناسب بودن این گونه برای محیط‌های در معرض آتش است. تکرار آتش‌های سطحی می‌تواند در طولانی مدت به مقاومت و تاب‌آوری جوامع به شدت آسیب بزند، که تاکید بر نیاز به مدیریت دقیق آتش دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Ecological response to surface fires: insights from four plant communities in the eastern foothills of the Little Ararat Mountains

نویسندگان [English]

  • Saeed Amini 1
  • Ali Soltani 2
  • Mozhgan Abbasi 3
1 Phd Student ,Department of forest sciences, Faculty of Natural Resources and Earth Science, Shahrekord University, Shahrekord, I. R. Iran.
2 Associate Professorو Department of forest sciences, Faculty of Natural Resources and Earth Science, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
3 Associate Professorو Department of forest sciences, Faculty of Natural Resources and Earth Science, Shahrekord University, Shahrekord, I. R. Iran.
چکیده [English]

Background and objectives
The majority of fires in Iran's natural areas are anthropogenic, frequently initiated deliberately prior to the rainy season or during periods of peak heat to diminish above-ground biomass and alter land use. Different ecosystems exhibit varying responses to surface fires based on their plant structures. The present study investigates the ecological resistance and resilience behavior against surface fire in four plant communities of shrubland and forest, which are located along an elevational gradient. Furthermore, this research aims to elucidate how grazing, as a disturbance factor, impacts the response of these communities to surface fire.
Materials and methods
Focusing on four plant communities with the type species of: Calligonum crinitum, Rhamnus pallasii, Prunus lycioides, and Juniperus excelsa, the study was conducted from 2009 to 2022 in the east of Little Ararat Mountains foothills. These communities were situated along an elevation gradient ranging from 800 to 1900 meters. Each community was divided into two zones, designated as grazed and grazing excluded. Two categories of surface fire occurrences were identified: sites experiencing a single fire event and those with at least two fire events during the study period. Ecological resistance was quantified by comparing vegetation cover before and after the fire, while ecological resilience was assessed by evaluating the rate of recovery towards pre-fire vegetation cover in subsequent years. A general linear model was used to assess the effects of community, disturbances (fire and grazing), and fire frequency. Principal component analysis (PCA) was employed to analyze the relationships among vegetation cover, resistance, resilience, and precipitation.
Results
Calligonum stood out as the community with the lowest resistance but the highest resilience compared to the other study areas. The communities exhibited a distinct gradient in both resistance and resilience that closely aligned with their respective elevations, with the high-altitude Juniperus community at one end of the spectrum and the low-lying Calligonum at the other. The protection status of the lands did not emerge as a significant factor influencing the ecological resistance. However, it did play a key role in determining their resilience levels, with protected areas generally exhibiting greater resilience than their unprotected counterparts, except in the case of the Rhamnus community. The analysis further reveals subtle responses to the frequency of surface fire events: Ecological resistance did not differ significantly between communities that experienced a single fire versus those that were impacted twice, with the notable exceptions of Juniperus and Prunus, which displayed reduced resistance following the second fire. In terms of resilience, a significant decline was observed in the Rhamnus and Prunus communities after the second fire, while the other two communities were able to maintain their resilience levels. Spatial mapping of the fire-affected locations showed a concerning result, with the majority of sampled points situated far from the full recovery isoline, indicating a general lack of ecological sustainability across the study area. Some points within the Prunus and Juniperus communities were found to be closer to this benchmark, suggesting enhanced ecological stability within these communities. In PCA Calligonum emerged as closely associated with resilience, Juniperus with resistance, Rhamnus with vegetation cover, and Prunus with a combination of cover and resistance.
Conclusion
Resilience-enhancing practices like moderate grazing exclusion can improve stability in most communities, but a comprehensive fire management strategy is needed accounting for the distinct fire response patterns across this elevation/vegetation gradient. The Prunus community exhibited the highest overall sustainability, suggesting its suitability for fire-prone environments. Allowing repeated fires can seriously impair long-term resistance and resilience, emphasizing the need for carefully planned fire management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ecological resistance
  • ecological resilience
  • grazing
  • semi-arid ecosystems
  • vegetation dynamics