نقش مفهوم سازی ، بررسی ، روش شناسی ، مدیریت پروژه ، منابع ، نرم افزار ، اعتبار سنجی ، نوشتن-پیش نویس اصلی * پست الکترونیکی: Pawan2607@gmail. com کالج وابسته و جنگلداری ، Rani Lakshmi Bai دانشگاه کشاورزی مرکزی ، Jhansi ، هند

نقش ها ، دانشکده وابستگی به تجزیه و تحلیل رسمی ، باغبانی و جنگلداری ، دانشگاه کشاورزی مرکزی Rani Lakshmi Bai ، Jhansi ، هند ⨯

مفهوم سازی نقش ها ، دانشکده وابستگی به داده ها از باغبانی و جنگلداری ، دانشگاه کشاورزی مرکزی Rani Lakshmi Bai ، Jhansi ، هند ⨯

نقش نظارت ، اعتبار سنجی ، کالج وابستگی تجسم باغبانی و جنگلداری ، دانشگاه کشاورزی مرکزی Rani Lakshmi Bai ، Jhansi ، هند

تجسم نقش ، نوشتن - پیش نویس اصلی کالج وابستگی باغبانی و جنگلداری ، دانشگاه کشاورزی مرکزی Rani Lakshmi Bai ، Jhansi ، هند

نرم افزار نقش ها ، کالج وابستگی نظارت از باغبانی و جنگلداری ، دانشگاه کشاورزی مرکزی Rani Lakshmi Bai ، Jhansi ، هند

محاسبه تنوع گونه های جنگلی با شاخص های مبتنی بر نظریه اطلاعات با استفاده از سنسور Sentinel-2A از Mahavir Swami Sanctuary

• پاوان کومار ،
• Manmohan Dobriyal ،
• امی کلاله ،
• A. K. Pandey ،
• R. S. Tomar ،
• الیزابت تنواجام

• منتشر شده: 18 مه 2022
• https://doi. org/10. 1371/joual. pone. 0268018

ارقام

خلاصه

جنگل گرمسیری به عنوان یک نقش مهم مهم در تنوع بیولوژیکی زمینی عمل می کند. مطالعه حاضر تلاش می کند تا غلظت گونه ها را در بین تنوع درختان در پناهگاه حیات وحش ماهاویر سوامی ، بوندلخند ، هند شناسایی کند. چهار شاخص شاخص زیست محیطی مهم یعنی شاخص شانون وینر (H ') ، تنوع سیمپسون (D) ، شاخص Margalef (SR) و Pielou (J) بیشترین اندازه را برای اندازه گیری تنوع گونه ها کسب کردند. نتایج تحقیق نشان داد که شاخص تنوع شانون وینر (H /) بهترین شاخص برای ارزیابی غنای گونه ها است در حالی که شاخص تنوع (D) سیمپسون برای تعیین تنوع گونه ها مناسب تر بود. مقدار شاخص شانون وینر محاسبه شده برای ترانسکت های مختلف نه تنها نشان دهنده غنای گونه ها بلکه یکنواختی گونه در هر ترانسکت است. کاربرد بالقوه تنوع جنگل می تواند از مکانیسمی برای مدیریت جنگل استفاده شود. این روش برای حفظ سلامت گونه های جنگلی در پناهگاه حیات وحش Mahavir Swami ، اجرای بهتر سیاست را مجدداً انجام می دهد و می تواند در سایر جنگل های ذخیره شده از اهمیت اجتماعی و زیست محیطی استفاده شود.

استناد: Kumar P ، Dobriyal M ، Kale A ، Pandey AK ، Tomar RS ، Thounaojam E (2022) محاسبه تنوع گونه های جنگلی با شاخص های مبتنی بر اطلاعات با استفاده از سنسور Sentinel-2A از Mahavir Swami Sanctuary. PLOS ONE 17 (5): E0268018. https://doi. org/10. 1371/joual. pone. 0268018

ویراستار: رندپ سینگ ، دانشگاه آمیتی ، هند

دریافت: 3 اکتبر 2021 ؛پذیرفته شده: 20 آوریل 2022 ؛منتشر شده: 18 مه 2022

کپی رایت: © 2022 Kumar et al. این یک مقاله دسترسی آزاد است که تحت شرایط مجوز انتساب Creative Commons توزیع شده است ، که اجازه استفاده ، توزیع و تولید مثل بدون محدودیت را در هر رسانه ای می دهد ، مشروط بر اینکه نویسنده و منبع اصلی اعتبار داشته باشند.

در دسترس بودن داده ها: کلیه داده های مربوطه در داخل مقاله و پرونده های اطلاعاتی پشتیبانی آن قرار دارند.

بودجه: نویسنده (ها) بودجه خاصی برای این کار دریافت نکردند.

منافع رقابتی: نویسندگان اعلام کرده اند که هیچ منافع رقابتی وجود ندارد.

1. معرفی

جنگل ها به دلیل تحول در کشاورزی و مراتع و قرار گرفتن در معرض آتش سوزی جنگل ، آفات و شیوع بیماری در معرض خطر مداوم هستند. همه این تهدیدها به منبع CO تبدیل می شوند₂بشربا این حال ، همیشه اینگونه نیست. برخی از مناطق تحت جنگل به مزارع تبدیل می شوند و به طور فزاینده ای به سینک های کربن تبدیل می شوند [1-3]. انتشار گازهای گلخانه ای₂در نتیجه تبدیل جنگل به کشاورزی بیشتر از سوزاندن سوخت های فسیلی قبل از این قرن بود [4،5]. جنگل ها قابل توجه هستند زیرا اینها باعث کاهش غلظت دی اکسید کربن در جو و کمک به کاهش تغییرات آب و هوا می شوند. بنابراین ، مدیریت منابع جنگلی می تواند در حفظ تنوع زیستی ، آب و خاک در اکوسیستم جنگلی کمک کند. جنگل ها از طریق فرآیند فتوسنتز کربن را از جو ضبط می کنند [6]. اینها فتوسنتز را از طریق فرآیندهای تنفس و تجزیه به زیست توده تبدیل می کنند و کربن را به داخل جو ساطع می کنند. جنگل ها می توانند نقش مهمی در جلوگیری از افزایش گازهای گلخانه ای در جو داشته باشند. مدیریت و نظارت بر جنگل برای کاهش میزان افزایش CO از اهمیت بالایی برخوردار است₂در جوهدف اصلی مدیریت جنگل افزایش پوشش گیاهی به گونه ای است که ممکن است میزان کربن افزایش یابد. استخر کربن موجود در پوشش گیاهی می تواند از طریق محافظت از جنگل تخریب شده انجام شود تا حداکثر مقدار جداسازی کربن را بدست آورد [7]. برنامه جنگلداری Agro با آوردن مناطق غیر زراعی در زیر جنگل نشانگر انجام چنین کاری است. تحول جنگل منبع اصلی انتشار دی اکسید کربن ناشی از انسان شناسی است و وظیفه تولید نزدیک به 10 تا 25 ٪ CO را بر عهده دارد₂در سطح جهان [8].

جنگل های گرمسیری منبع مهمی برای استخر کربن هستند و حدود 40 ٪ از ذخیره کربن زمینی را در بر می گیرند. این جنگل ها 1/3 از بهره وری اولیه جهانی خالص را تشکیل می دهند. درک غنای گونه ها ، صفات زیست محیطی و ساختاری برای حفظ تنوع جنگل غیرقابل توصیف است [9]. شاخص های مختلفی برای ارزیابی تنوع و غنای گونه ها یعنی شاخص شانون وینر ، شاخص مارگالف ، شاخص سیمپسون و غیره وجود دارد. شاخص تنوع شانون عمدتاً برای شناسایی غنای و تنوع گونه های درختان استفاده می شد [10]. در سال 1958 ، مارگالف مفهوم تنوع گونه ها را در بین جامعه علمی به طور چشمگیری محبوب کرده است [11،12]. ارزیابی یکنواختی گونه ها ، تنوع و غنای برای تحقیقات آینده در اکوسیستم های مختلف جنگلی در مقیاس های مکانی آموزنده است.

تنوع گونه ها ممکن است به عنوان تنوع موجودات زنده در اکوسیستم تعریف شود. همچنین ممکن است در یک اکوسیستم خاص به عنوان تنوع بین گونه ها و در داخل گونه ها در نظر گرفته شود [13،14]). در اصل به عنوان مؤلفه قابل توجهی از اکوسیستم در نظر گرفته می شود زیرا به تنظیم هیدرولوژیکی و آب و هوایی کمک می کند [15]. تنوع گونه ها علی رغم تصویب کنوانسیون تنوع بیولوژیکی (CBD) در سطح جهان کاهش می یابد. بیشتر نقاط مهم تنوع زیستی در مناطق استوایی یافت می شود [16]. این نقاط مهم با داشتن تعداد زیادی از گونه های بومی و در معرض خطر مشخص می شوند. با این حال ، اطلاعات مربوط به تنوع پوشش گیاهی و اهمیت آن در اکوسیستم جنگل های گرمسیری کم است [17]. ارزیابی تنوع زیستی در جنگل های گرمسیری وظیفه چالش برانگیز است که عمدتا به دلیل شرایط آب و هوایی ، عدم دسترسی و تنوع پیچیده است. با این حال ، نظارت بر تغییرات در تنوع زیستی برای برنامه ریزی مؤثر در زمینه حفاظت ضروری است [18]. تنوع در گونه ها و ساختار ایستاده آنها از اهمیت بیشتری برخوردار است زیرا گونه های درخت در تأمین نیازهای اساسی و زیستگاه برای گونه های دیگر مفید هستند. مشخص شده است که توزیع گونه ها ، ساختار و پاسخ آنها به اکوسیستم اساساً عوامل اصلی برای مطالعه زیست محیطی است. علاوه بر این ، درک از تنوع و ساختار ایستاده گونه ها برای تنظیم تغییرات آب و هوا پیش نیاز است. از این رو ، نظارت بر جنگل برای ارزیابی پایداری در تنوع گونه ها ضروری است.

داده های سنجش از راه دور در بررسی ناهمگونی منابع و امضاهای طیفی آنها اثبات شده است [19]. گونه ها یکی از عناصر مهم تنوع زیستی هستند. ساختار شبکه گونه ها اطلاعات مربوط به غنای گونه ها را تکمیل می کند. ناهمگونی گونه های بالا به تعداد بیشتری از گونه ها اشاره دارد [20]. اکنون تجزیه و تحلیل عناصر مکانی تنوع زیستی و عوامل محیطی ایجاد کننده در حال جلب توجه بین زیست شناسان بوده است [21]. مطالعات با اطلاعات حاصل از تنوع داده های طیفی می تواند برای ارزیابی تنوع بر اساس بهره وری و ساختار زیستگاه گونه ها به طور یکپارچه مفید باشد [22،23]. پتانسیل مشاهده زمین (EO) به عنوان ابزاری مؤثر برای کاوش و نظارت بر الگوهای تنوع گونه های جنگلی تا اوایل دهه 2000 تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود ، زیرا مطالعات قبلی به طور کامل بررسی شده است [24-27].

رابطه بین تنوع و شاخص های مختلف پوشش گیاهی به طور گسترده ای برای ارزیابی غنای گونه ها استفاده می شود. برآورد DBH با کمک تنوع گونه ها با هر دو پوشش سایبان گونه و غنای درخت ارتباط دارد [28] در مطالعه آنها با پوشش گیاهی DBH [29] با استفاده از شاخص پوشش گیاهی تفاوت عادی یکپارچه (Indvi) اندازه گیری شده است. تا به امروز هیچ تلاش تازه ای از طرف محیط زیست جنگل برای اندازه گیری غنای تنوع زیستی در هر قسمت از جنگل با استفاده از NDVI و DBH تأیید نشده است. NDVI در سنجهای طولی گسترده با DBH همراه است [30]. رابطه بین DBH و NDVI و همچنین تنوع زیستی و غنای گونه ها نشانگر رابطه قوی بین غنای گونه ها و NDVI است. ساختار گونه ها و پیچیدگی زیستگاه یک پارامتر نسبی برای غنای گونه ها است که می توان شاخص های طیفی مختلف را ارزیابی کرد. تغییرات طیفی از نزدیک با ناهمگونی توزیع منابع همراه است که می تواند از طریق تفاوت امضاهای طیفی از داده های سنجش از راه دور مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد [22]. داده های ماهواره ای به شناسایی وقوع ، تظاهرات و توزیع مکانی گونه ها کمک می کند. این داده ها می توانند در محاسبه بهره وری اولیه خالص (NPP) با استفاده از NDVI مفید باشند [31]. وقوع گونه ها و غنای آنها در مقیاس های مختلف را می توان با استفاده از NDVI مدل کرد. ناهمگونی بالای گونه های درختی به وجود بالای گونه های درخت اشاره دارد [12،20،32،33].

شاخص های مختلف تنوع برای اندازه گیری ویژگی های ساختار جامعه استفاده می شود [34،35]. اطلاعات در مورد نادر و مشترک بودن گونه های درختان می تواند از طریق شاخص های تنوع حاصل شود. این شاخص ها همچنین می توانند در مقایسه انواع مختلف زیستگاه ها و زیستگاه های فردی کمک کنند. شاخص های تنوع متداول شامل شاخص تنوع شانون وینر [36-38] ، شاخص ویتاکر یکنواختی گونه ها [39] ، شاخص مارگالف غنای گونه ها [40-42] ، شاخص تنوع سیمپسون [38،43] ، تنوع آلفا Shaon Wienerشاخص ، شاخص Bray-Curtis [44] و ALFA تنوع شانون شانون وینر [45]. مطالعه حاضر تلاش می کند تا شاخص های تنوع گونه ها و اشکال ساختاری جنگل گرمسیری را محاسبه کند.

2. مواد و روش

2. 1 منطقه مورد مطالعه

در ایالت هند اوتار پرادش ، پناهگاه حیات وحش Mahavir Swami (MSWS) در Lalitpur واقع شده است. عرض جغرافیایی و طول آن آن 24 ° 29 'N تا 24 ° 32' N و 78 ° 14 'E تا 78 ° 17' E. است که در ارتفاع 300 فوت بالاتر از رودخانه Betwa ، در نزدیکی محدوده Vindyan واقع شده است. 125 کیلومتر با Jhansi فاصله دارد (شکل 1). در مساحت 5. 4 کیلومتر 2 گسترش می یابد. کل منطقه جغرافیایی 13. 79 ساعت است. ماههای خشک سالانه ممکن است از 3 میلی متر تا 7 میلی متر باشد. دمای تابستان از 27 درجه سانتیگراد تا 45 درجه سانتیگراد متغیر است و ممکن است از 48 درجه سانتیگراد تجاوز کند و دمای زمستان از 6 درجه سانتیگراد تا 26 درجه سانتیگراد است. پناهگاه برای حیوانات وحشی کمتر شناخته شده است ، اما یک سایت مهم برای کلوچه انتقادی در معرض خطر استگونه ها و بر روی جمعیت و استراتژی حفاظت از آنها متمرکز شده اند. این یک سایت مهم برای پرورش برای کرکس های طولانی مدت (کولی های شاخص) بوده و از سال 2007 به طور مرتب مورد بررسی قرار می گیرد. صخره های بالا یک زیستگاه ایده آل برای کرکس ها ، جغدها ، عقاب ها و سایر گونه های پرنده است. گونه های مختلف در خزندگان مانند مگار ، مار پایتون ، چینکارا ، گرگ ، گربه وحشی ، کفتار ، سگ وحشی ، چینکارا و غیره. به طور کلی جنگل متشکل از ساگوان (تکتونا گراندیس) و سایر گونه های درختان مانند ارژون (ترمینالیا ارژونا) ، Tendu (دیوسپروسMelanoxylon) ، Mahua (Madhuca Indica ، Chironji (Buchananialanzan) نیز یافت می شود. همچنین در بسیاری از جیب ها اقشار پایین تر از درختچه ها و کوهنوردان وجود دارد.