توصيفگر ها :
بلوط , ساختار ژنتيكي , تنوع ژنتيكي , جنگلهاي هيركاني , بلند مازو , مكسنت , تنك شدگي
چكيده فارسي :
جنگلهاي هيركاني بهعنوان يكي از مهمترين ذخاير تنوع زيستي در جهان شناخته ميشود و زيستگاههاي منحصربهفردي براي گونههاي اندميك نظير بلند مازو (Quercus castaneifolia) فراهم ميآورد. اين جنگلها، بهعنوان پناهگاهي اقليمي در دوران عصر يخبندان، زيستگاههاي پايداري را براي گونههاي باارزش فراهم كرده و نقشي اساسي در حفظ گونههاي باقيمانده از آن دوران ايفا ميكند. مطالعه حاضر باهدف مدلسازي زيستگاه بلند مازو در مقياس كل جنگلهاي هيركاني و بررسي تغييرات زيستگاهي اينگونه در بخش شرقي مازندران طي دو دهه اخير، همراه با بررسي الگوي تنوع ژنتيكي بلند مازو در شمال ايران، بهمنظور فراهم كردن اطلاعات لازم براي توسعه استراتژيهاي مؤثر حفاظت انجام شد. ابتدا، زيستگاههاي مطلوب گونه بلند مازو در كل جنگلهاي هيركاني با استفاده از دادههاي حضور گونه و سه مدل GLM، GBM و MaxENT در نرمافزار R مدلسازي شد كه به شناسايي مناطقي با بيشترين مطلوبيت زيستگاهي انجاميد. بر اساس نتايج حاصل و بازديدهاي ميداني، بخش شرقي مازندران بهعنوان ناحيهاي با پوشش غالب بلند مازو در راستاي بررسي هدف بعدي انتخاب شد. در اين مرحله، با استفاده از دادههاي جمعآوريشده و نرمافزار مكسنت، زيستگاههاي مطلوب اينگونه شناسايي شد. سپس با استفاده از تحليل شيءگرا، زيستگاههاي مناسب بلوط به واحدهاي همگن ازنظر ويژگيهاي طيفي و توپوگرافي تقسيم شدند تا براي شناسايي پراكنش و بررسي عمليات تنك شدگي درختان بلند مازو مورداستفاده قرار گيرند. مقايسه شاخص ميانگين سالانه NDVI در هر واحد در طي دو دهه گذشته (2002–2022) بهعنوان معياري براي تنك شدگي محاسبه شد، نتايج نشان داد كه بيش از 80 درصد واحدها در دو دهه گذشته تحت سطوح مختلف تنك شدگي قرارگرفتهاند. همچنين مدل رگرسيون خطي چندگانه (001/0 >P-value ) نشان داد كه سه عامل دسترسي به جاده، شيب زمين و ارتفاع بهطور مثبت با سطوح تنك شدگي ارتباط دارند. تحليل ژنتيكي با استفاده از 11 نشانگر ريز ماهواره هستهاي (nSSR) و چهار نشانگر كلروپلاستي (cpSSR) انجام شد. شاخصهاي تنوع ژنتيكي با استفاده از نرمافزار SPAGeDi محاسبه و ساختار ژنتيكي جمعيتها با نرمافزار STRUCTURE مورد ارزيابي قرار گرفت. تعداد آللهاي مؤثر (Na) در جمعيتهاي مختلف بين 4 تا 6 و ميانگين هتروزيگوسيتي مشاهدهشده (Ho) در مناطق مختلف بين 42/0 تا 48/0 متغير بود. همچنين، بيشترين غناي آللي (Ar) و تنوع ژنتيكي در جمعيت گيلان مشاهده شد. نتايج نشان داد كه مقادير هتروزيگوسيتي مورد انتظار (He) تفاوت معناداري بين جمعيتها نداشت و ضريب درون آميزي (Fis) در تمامي جمعيتها نشاندهنده عدم وجود درون آميزي قابلتوجه است. تحليل STRUCTURE بر اساس نشانگرهاي كلروپلاستي، وجود حداقل دو خوشه ژنتيكي مجزا را تأييد كرد. نتايج اين مطالعه نشان داد كه جنگلهاي هيركاني به دليل ويژگيهاي زيستمحيطي منحصربهفرد و نقش كليدي در حفظ تنوع زيستي، نيازمند حفاظت ويژه هستند. مدلسازي زيستگاه گونه بلند مازو مشخص كرد كه بخشهاي وسيعي از جنگلهاي هيركاني داراي مطلوبيت زيستگاهي بالايي هستند، اما تأثيرات مخرب انساني باعث كاهش اينگونه در دهههاي اخير شده است. همچنين، تحليل ژنتيكي نشان داد كه عليرغم تنوع ژنتيكي بالا در جمعيتها، جريان ژني گسترده باعث كاهش تمايز ژنتيكي شده است. اين يافتهها اهميت برنامهريزي دقيق براي مديريت حفاظتي و احياي اينگونه ارزشمند را برجسته كرده و مبناي مناسبي براي توسعه استراتژيهاي پايدار ارائه ميكند.
چكيده انگليسي :
The Hyrcanian forests are recognized as one of the most important biodiversity reserves in the world and provide unique habitats for endemic species such as Quercus castaneifolia. These forests, as climatic refuges during the Ice Age, have provided stable habitats for valuable species and played a crucial role in preserving the remaining species from that era. The present study aimed to model the habitat of Q. castaneifolia across the entire Hyrcanian forests and investigate habitat changes of this species in the eastern part of Mazandaran over the past two decades, along with examining the genetic diversity pattern of Q. castaneifolia in northern Iran, to provide the necessary information for developing effective conservation strategies. First, suitable habitats for Q. castaneifolia across the Hyrcanian forests were modeled using species presence data and three models (GLM, GBM, and MaxEnt) in R software, which led to the identification of areas with the highest habitat suitability. Based on the results and field visits, the eastern part of Mazandaran was selected as a region with dominant Q. castaneifolia coverage for further investigation. In this stage, using collected data and MaxEnt software, suitable habitats for this species were identified. Then, using object-based analysis, suitable oak habitats were divided into homogeneous units based on spectral and topographic characteristics to be used for identifying distribution and examining thinning operations of Q. castaneifolia trees. The comparison of the annual mean NDVI index in each unit over the past two decades (2002–2022) was calculated as a criterion for thinning. The results showed that more than 80% of the units have undergone various levels of thinning over the past two decades. Additionally, multiple linear regression analysis (P-value < 0.001) indicated that three factors road access, slope, and elevation are positively associated with thinning levels. Genetic analysis was performed using 11 nuclear microsatellite markers (nSSR) and four chloroplast markers (cpSSR). Genetic diversity indices were calculated using SPAGeDi software, and the genetic structure of populations was evaluated using STRUCTURE software. The effective number of alleles (Na) in different populations ranged from 4 to 6, and the observed heterozygosity (Ho) in different regions varied between 0.42 and 0.48. Additionally, the highest allelic richness (Ar) and genetic diversity were observed in the Gilan population. The results showed that expected heterozygosity (He) values did not differ significantly among populations, and the inbreeding coefficient (Fis) in all populations indicated no significant inbreeding. STRUCTURE analysis based on chloroplast markers confirmed the existence of at least two distinct genetic clusters. The results of this study demonstrated that the Hyrcanian forests, due to their unique ecological characteristics and key role in preserving biodiversity, require special conservation. Habitat modeling of Q. castaneifolia identified that large areas of the Hyrcanian forests have high habitat suitability, but destructive human impacts have led to the decline of this species in recent decades. Furthermore, genetic analysis revealed that despite high genetic diversity in populations, extensive gene flow has reduced genetic differentiation. These findings highlight the importance of precise planning for conservation management and restoration of this valuable species and provide a suitable basis for developing sustainable strategies.