نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار ، گروه محیط زیست ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوزستان (مسئول مکاتبات)
2 استادیار ، گروه شیلات ، دانشکده کشاورزی ، واحد کرمانشاه دانشگاه آزاد اسلامی ، کرمانشاه ، ایران
چکیده
کلیدواژهها
فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 31، زمستان 93
نشانگرهای زیستی به عنوان راهنمای پایش محیط زیست
مریم محمدی روزبهانی [1]*
Mmohammadiroozbahani@yahoo.com
نسرین چوبکار [2]
نشانگرهای اکولوژیکی مانند انواع بنتوزها، جلبکها و گیاهان جهت ارزیابی وضعیت محیطزیستی میتوانند استفاده گردند، به طوری که یک نشانه اولیه نگران کننده از تغییرات و استرسها را در محیطزیست نشان میدهند. در واقع نشانگرها یک ارزیابی غیرمستقیم از کارآیی آن سیستم و اثرات محیطزیستی پنهان را نشان داده و اگر به درستی انتخاب شوند ابزار مفیدی در اطلاع رسانی استفاده پایدار از آن سیستم اکولوژیکی برای مدیران میباشند. استفاده از نشانگرهای محیطزیستی به عنوان یک ابزار مدیریتی به دلایل زیر مورد تردید میباشد: در مبحث شاخصهای زیستی، صرف حضور و فراوانی گونهها در یک اکوسیستم دلیل بر سلامت اکوسیستم، عدم تخریب و یا بیخطر بودن فعالیتهای انسانی انجام گرفته در آن اکوسیستم نیست بلکه میزان تنوع ژنتیکی موجود در گونه یا جمعیتهای آن و وجود تبادل ژنتیکی بین جمعیتها و گروههای موجود در آن اکوسیستم ضامن تداوم حیات آنها خواهد بود. لذا اندازهگیری تنوع ژنی موجود، تعیین اندازه جمعیت موثر و میزان تبادل ژنی بین آنها، میتواند اطلاعات بیشتری در اختیار ما قرار دهد و در برنامه ریزی و ارزیابی پروژهها مورد استفاده قرار گیرد برنامههای پایش اغلب به تعداد کمی از نشانگرها بستگی دارند و جهت در نظر گرفتن کل سیستم اکولوژیکی ارزش ندارند. انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی در مدیریت برنامههایی که اهداف و برنامههای طولانی مدت وسیع دارند، گیجکننده است.
برنامههای پایش و مدیریت به دلیل نقص در انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی مناسب اغلب فاقد دقت بالای علمی هستند. مطالعه نشانگرهای محیطزیستی در خصوص انتخاب بهیینه نشانگرها، نشان داده است که بایستی گونههایی انتخاب شوند که دقیقا منعکس کننده سیستم بوده ، سریعا متناسب استرسها و موقعیتها تغییر یابند، ساده و آشکار بوده و درک آنها پیچیده نباشد اما در این زمینه باز هم تجربیات ما محدود است و باز هم نیازمند این هستیم که شاخصهای بهتری را انتخاب کنیم و نشانگرهای محیطزیستی را بمنظور اجتناب از آسیبهای محیطزیستی موجود اصلاح نموده و حتی شاید بهتر باشد از مدلهای کامپیوتری در سیستم GIS نیز بهمنظور تجزیه و تحلیل بهتر کمک گرفت.
کلمات کلیدی: نشانگرهای اکولوژیکی، سنجنده های زیستی، پایش.
به طور کلی در مطالعات محیطزیستی، ارزیابی و ردیابی تاثیرات فعالیتهای مختلف انسان بر شرایط فیزیکی، شیمیایی و زیستی محیط از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این ارتباط، بررسی تغییرات جمعیت جامعه زیستی (گیاهی و جانوری) میتواند اطلاعات زیادی از استرسهای محیطی و ورود مواد الاینده در اختیار برنامهریزان، واحدهای صنعتی و سازمان حفاظت محیط زیست قرار دهد.
با توجه به وجود آلودگی های محیطزیستی در دنیای امروز راه حل ساده و مشخصی برای بسیاری از مشکلات محیطزیستی وجود ندارد، با توجه به اهمیت بالای حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست ضروری است که اکولوژیستها از طریق استفاده از نشانگر[3]های مناسب، روشهای بهتر و بیعیبتری را به منظور ارزیابی، پایش[4] و مدیریت در کل سیستم اکولوژیکی ارایه دهند.
تمامیت اکولوژیکی[5](کل سیستم اکولوژیکی) اشاره به اکوسیستمی یکپارچه دارد که شامل حضور گونههای مناسب، جمعیت و اجتماعات و وجود فرآیندهای اکولوژیکی بین جوامع در نرخ ها و مقیاسهای مناسب میباشد، به طوری که شرایط محیطزیستی این فرآیندها را حمایت کند. بنابراین، مفهوم اکولوژیکی تمامیت، انتخاب نشانگرهای نشان دهنده وضعیت کل سیستم را، که برای مدیران منابع مفید هستند، بیان میکند. نشانگرهای اکولوژیکی اهداف متعددی دارند، میتوانند برای ارزیابی وضعیت محیطزیستی یا پایش وضعیت در تمامی زمانها استفاده شوند و یا یک نشانه نگران کننده سریع از تغییرات در محیطزیست را نشان داده و نیز میتوانند برای تشخیص علت مشکلات محیطزیستی استفاده شوند (1).
هدف مورد نظر، در انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی تأثیر میگذارد هر چند که توازن بین خصوصیات مورد نظر، هزینه ها و امکان پذیری، انتخاب نشانگرها را تعیین میکند. نشانگرهای اکولوژیکی میزان استرسها، درجه در معرض بودن با استرسها یا میزان پاسخ اکولوژیکی با استرس را کمی میکند. هدف از این مقاله، معیارهای درست انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی میباشد.
1- هدف استفاده از نشانگرها
هدف از استفاده از یک نشانگر آن است که یک روش موثر و ساده برای آزمایش ترکیب، ساختار و عملکرد سیستمهای اکولوژیکی پیچیده فراهم شود(2) (جدول 1).
جدول 1- نشانگرها و اجزاء نمونه برای تمامیت اکولوژیکی((3.
سلسله مراتب |
فرآیندها |
نشانگرهای پیشنهادی |
موجود زنده |
مسمومیتهای محیطزیستی منجر به موتاسیون |
- آسیبهای تغییر شکل پیشنهادی - بار انگلی |
گونه |
- گسترش یا کاهش دسترسی - انقراض |
- اندازه دسترسی |
جمعیت |
- نوسان فراوانی - کلنی شدن یا انقراض |
- تعداد افراد
- سن یا اندازه ساختار
- رفتار پراکنش |
اکوسیستم |
- رقابت - رابطه صیادی یا انگلی - جریان انرژی |
- غنای گونهای - فراوانی گونهای - تعداد سطوح غذایی |
چشم انداز |
- آشفتگی - توالی |
- جزیرهای شدن - پراکندگی فضایی جوامع |
استفاده از نشانگرهای اکولوژیکی بر این فرض تأکید میکند که حضور یا عدم حضور و نوسان در این نشانگرها، تغییرات موجود در سطوح مختلف سلسله مراتب اکولوژیکی[6] را از ژن تا گونه و نهایتأ تا تمامی گستره زیستی منعکس کند(4).
سلسله مراتب اکولوژیکی شامل عناصر ساختاری، ترکیبی و عملکردی است که وقتی ترکیب شدند، سیستم اکولوژیکی را تعریف میکنند. تمام سیستمهای اکولوژیکی عناصر ترکیبی و ساختاری دارند که از طریق فرآیندهای اکولوژیکی به وجود میآیند. اگر ارتباط بین فرآیندهای اساسی و عناصر ساختاری و ترکیب آنها شکسته شود، بنابراین پایداری و تمامیت در معرض خطر قرار میگیرد و ممکن است احیای سیستم مشکل و پیچیده شود.
به صورت ایدهآل، تمامی نشانگرها باید اطلاعات کلیدی را درباره ساختمان، عملکرد و ترکیب یک سیستم نشان دهند. گاهی اوقات اندازههای یک مقیاس می تواند اطلاعات مرتبط با دیگر مقیاسها را فراهم کند. برای مثال ، اندازه بزرگترین تکه زیستگاه که قلمرو بزرگتری را در بر میگیرد، غالبأ شامل قلمروهای کوچکتری از گونهها یا سطوح غذایی حیواناتی هستند که توسط این قلمرو بزرگتر در بر گرفته شده و از طرفی نیز در نتیجه مشکلات ایجاد شده در قلمرو بزرگتر محدود میشوند. چون سیستم اکولوژیکی میتواند به عنوان یک مجموعه پویا و در حال حرکت همراه با بسیاری از تغییرات آهسته متنوع دیده شود، پس غالبأ مشکل است که وسعت یک ناحیه اکولوژیک یا طول مدت پایش تشخیص داده شود(5).
2- نگرانیها و چالشها
اگرچه تعداد کمی از دانشمندان، فوایدی را که نشانگرها برای تحقیق و تلاشهای مدیریتی فراهم میکنند، انکار میکنند اما مفید بودن آنها در منابع مختلف به اثبات رسیده است و فقط سه نگرانی استفاده از نشانگرهای اکولوژیکی را به عنوان ابزار مدیریت منابع مختل میکند.
2-1- برنامههای پایش اغلب به تعداد کمی از نشانگرها بستگی دارد و در نتیجه برای کل پیچیدگی سیستم نمیتواند در نظر گرفته شود. به وسیله انتخاب یک نشانگر یا تعداد کمی از نشانگرها، تمرکز بر برنامه مدیریت و پایش اکولوژیکی آسان شده و سبب میشود علیرغم پیچیده بودن سیستم به یک درک ساده از آن رسیده و در نتیجه خیلی از تقابلهای موقتی و زمانی موجود نادیده گرفته شود (6).
نشانگرها باید از سطوح چندگانه سلسله مراتب اکولوژیکی انتخاب شوند، به طوریکه به طور موثر سطوح چندگانه پیچیدگی را در یک سیستم اکولوژیکی پایش نمایند. بنابراین یک چالش کلیدی آن است که ترکیبی از اندازه گیری هایی را پیدا کنیم که بتواند علامت های قابل تفسیر برای نشان دادن اثر وضعیت های اکولوژیکی با هزینه معقول را بدهد و طیف تغییرات اکولوژیکی را پوشش دهد(4 ,5).
2-2- انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی اغلب در برنامههای مدیریتی که اهداف و برنامههای طولانی مدت دارد، گیج کننده است. اهداف و برنامههای اولیه بایستی با در نظر گرفتن اهداف مدیریتی جاری و آینده، تعیین شوند. نشانگرهای اکولوژیکی سپس میتوانند برای اندازهگیری مشخصاتی از سیستم که با نگرانیهای مدیریتی در ارتباط هستند، انتخاب شوند. اهداف مدیریت و بنابراین انتخاب نشانگر باید با هم مرتبط بوده و بتواند عواقب طولانی مدت و هم کوتاه مدت تصمیمهای مدیریت منابع را درک نماید.
2-3- برنامههای پایش و مدیریت اغلب به دلیل اشتباه در استفاده از یک روش مشخص برای تعریف نشانگرهای اکولوژیکی فاقد دقت بالای علمی است (4 ,5).
فقدان روش مشخص برای انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی، تأیید اطلاعات جمع آوری شده به وسیله این نشانگرها را مشکل میکند. تا زمانی که روشهای استاندارد برای انتخاب و استفاده از نشانگرها ایجاد نشود، تفسیر این تغییرات خطاهایی را در بر دارد. ایجاد و استفاده از روشهای استاندارد برای انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی، باعث ایجاد یک روش مشخص و استاندارد شده و یک راهنما در انتخاب نشانگرها و در راستای اهداف مدیریت منابع ایجاد می کند(7) .
3- معیارهای انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی
انتخاب نشانگرهای موثر و مفید کلید اصلی موفقیت در هر نوع برنامه پایش است. به طور کلی،لازم است که نشانگرهای اکولوژیکی پیچیدگیهای اکوسیستمی را که تا کنون به طور ساده پایش شده، نشان دهد. در ابتدا و برای تعریف نشانگر اکولوژیکی لازم است که معیارهایی برای انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی فراهم شود(جدول 2)(2 ).
جدول 2- معیار انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی
به سادگی قابل اندازه گیری باشند. |
نسبت به استرس در سیستم حساس باشند. |
نسبت به استرس در یک حالت قابل پیش بینی پاسخ دهند. |
پیش بینی کننده باشند: مشخص کننده یک تغییر قریب الوقوع در سیستم اکولوژیکی باشند. |
پیش بینی کننده تغییراتی باشند که بتوانند به وسیله اعمال مدیریتی برگردانده شوند. |
جامع و فراگیر باشند: تمامی نشانگرها با یکدیگر،یک اندازه گیری فراگیر برای کل عوامل در سیستم اکولوژیکی را فراهم کنند( خاک ،پوشش گیاهی،دما،....) |
یک واکنش مشخص نسبت به اختلال طبیعی ، استرس های انسانی و تغییرات در تمام زمان ها داشته باشند. |
در واکنش های یکسان ،تغییر پذیری کم داشته باشند. |
معیارهایی که نشانگرهای اکولوژیکی باید داشته باشند:
جدول 3 - طبقه بندی گونه های کانونی
گونه های شاخص[7] گونه هایی هستند که وضعیت آنها نشانگر وضعیت یک گروه عملکردی بزرگتر از گونههاست، وضعیت زیستگاههای کلیدی را منعکس میکند و یا به عنوان یک نگرانی اولیه عوامل وارد کننده استرس عمل میکند. مانند جمعیت آهوی دم سفید (Odocoileus virginianus ) که تعداد جمعیت آنها نشان دهنده مناسب بودن وضعیت حاشیه علفزارهای جنگلی است(12). |
گونههای سنگ سرطاق[8] که اثرات بزرگتری بر یک یا تعداد بیشتری از فرآیندهای اکولوژیکی دارند. مانند نوعی دارکوب (Picoides borealis ) که حفرههایی در درختان زنده ایجاد میکند که پناهگاه 23 گونه دیگر را فراهم می کند( 13 ). |
گونه های چتر[9] که هم احتیاجات نواحی بزرگ را دارند و هم از چند زیستگاه استفاده میکنند که شامل احتیاجات زیستگاه گونههای دیگر است(مانند جغد خالدار شمالی که جنگل قدیمی را در شمال غربی اقیانوس آرام اشغال میکند). |
گونههای رابط[10] که نقشهایی حساس در انتقال مواد و انرژی در سطوح غذایی دارند و یک رابط برای انتقال انرژی با شبکه های غذایی پیچیده است. |
گونههای مورد توجه[11] که شامل گونههای تهدید شده و در معرض خطر انقراض،گونههای شکاری و آسیب پذیر هستند. |
مهندسان اکولوژیکی که زیستگاه را بر اساس نیازهای خود تغییر می دهند تا جایی که فرصت ها و سرنوشت سایر گونه ها را تحت تاثیر قرار دهند(14). |
موجودات مورد استفاده در پایش زیستی بنابر مطالعات مختلف شامل تنوع و فراوانی انواع بی مهرگان، جلبکها،گلسنگها، باکتریها و مهرهداران است که البته هریک از اینها معایب و مزایای خاص خود را دارند که در این مقاله هدف مطرح کردن این موارد نیست بلکه هدف این است که این نشانگرهای محیطزیستی را بدرستی انتخاب کنیم تا از آسیبهای جدی محیطزیستی جلوگیری کنیم.
به عنوان مثال در اکوسیستمهای آبی، بیمهرهگان کفزی(بنتوزها) به عنوان یک نشانگر مناسب کیفیت آب به شمار میروند. مشخصات موجودات کفزی که مخصوصأ آنها را برای مطالعات کیفیت آب مناسب می سازد شامل موارد زیر است:
1- چرخههای زندگی طولانی،که ممکن است منعکس کننده شرایط برای یک دوره زمانی باشد.
2- حرکت و جنبش کم. پس نشانگرهای محیطزیستی یک محل هستند.
3- گستره های متفاوت تحمل نسبت به شرایط محیطزیستی متفاوت.
4- اشغال موقعیت مرکزی در زنجیرههای غذایی بطوری که یک منبع انرژی برای جانوران بزرگتر خود هستند و در اکثر اکوسیستم های آبی یافت میشوند.
5- سهولت شناسایی و جمع آوری.
اما معایبی را نیز دارا هستند:
1-به تمامی اثرات پاسخ نمیدهند.
2-تغییرات فصلی آنها مقایسه را مشکل میسازد(8،9).
نتیجه گیری
پس همان طور که عنوان شد نشانگرهای اکولوژیکی مانند بنتوزها، مهرهداران، جلبکها و ... برای پایش، ارزیابی و مدیریت منابع طبیعی استفاده میشوند و یک اخطار اولیه از مشکلات بعدی را نشان میدهند. اما شاید این نشانگرهای مورد استفاده هنوز به درستی انتخاب و تجزیه و تحلیل نشده تا بتوان از آنها در مدیریت و توسعه پایدار استفاده کرد. بنابراین یک چالش کلیدی این است که ترکیبی از اندازه گیری هایی پیدا کنیم که بتواند علامت های قابل تفسیر، برای نشان دادن اثر وضعیت های اکولوژیکی با هزینه معقول و دقت بالا بدهد و طیف تغییرات اکولوژیکی را پوشش دهد. ایجاد و استفاده از روشهای استاندارد برای انتخاب نشانگرهای اکولوژیکی، باعث ایجاد یک روش مشخص و استاندارد شده و یک راهنما در انتخاب نشانگرها و در راستای اهداف مدیریت منابع ایجاد میکند.در مطالعات اکولوژیکی لازم است که یک مجموعه از نشانگرهای معرف ساختار، عملکرد و ترکیب سیستم اکولوژیکی استفاده شوند و نشانگرهای اکولوژیکی باید معیارهای زیر را معرفی کنند:
1- به آسانی قابل اندازه گیری باشند.
2- نسبت به استرسها در اکوسیستم حساس باشند.
3- به استرس در یک حالت قابل استناد واکنش نشان دهند.
4- قابل پیشبینی باشند.
5- تغییراتی را که به وسیله اعمال مدیریتی میتوانند دفع شوند پیشبینی کنند.
6- یکپارچه باشند.
7- واکنش مشخص نسبت به آشفتگیهای طبیعی و استرسهای ناشی از آلودگی ایجاد شده به وسیله انسان داشته باشند ولی به طور کلی در واکنش با استرسها تغییر پذیری کمی داشته باشند (15).
با این که در زمینه انتخاب نشانگرهای محیطزیستی تلاش های فراوانی صورت گرفته تا گونه هایی انتخاب شوند که دقیقا منعکس کننده سیستم بوده، سریعا متناسب استرسها و موقعیتها تغییر یابند، ساده و آشکار بوده و درک آن ها پیچیده نباشد اما در این زمینه باز هم تجربیات ما محدود است. باز هم نیازمند این هستیم که شاخصهای بهتری را انتخاب کنیم و نشانگرهای محیطزیستی را به منظور اجتناب از آسیبهای محیطزیستی اصلاح کنیم و حتی شاید بهتر است از مدل های کامپیوتری در سیستم GIS (جی آی اس)[12] نیز بهمنظور تجزیه و تحلیل بهتر کمک گرفت. این سیستم از برداشت لایههای مختلف اطلاعاتی استفاده مینماید، اطلاعات کامپیوتری لایهها ترکیب و آنالیز میگردد و بهترین نتیجه ممکن را به دست می دهد که سبب هزینه پایین و دقت بالا و صرف وقت کمتر میگردد اما نیازمند به تربیت نیروی کارآزموده در این زمینه هستیم(16).
منابع
1- استادیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحداهواز ایران (مسئول مکاتبات)
2- استادیار ، گروه شیلات ، دانشکده کشاورزی ، واحدکرمانشاه ، دانشگاه آزاد اسلامی ،کرمانشاه، ایران
1- Indicator
[4] -Monitoring
[5] -Ecological Integrity
[6] - Ecological Hierarchy
[7] - Indicator Species
[8] - Keystone Species
[9] - Umbrella Species
[10] - Link Species
[11] - Special Interest Species
[12]- Geospatial Information Systems