الگوهای پوشش گیاهی خودتنظیم: علائم پیش‌‌آگاهی در پیش‌‌بینی گذرهای اکوسیستمی

Abstract

فرایندهای خودتنظیمی به ظهور الگوهای منظم متفاوتی در ساختار اکوسیستم‌‌ها منجر می‌‌شوند، به طوری که دینامیک این الگوها از قدرتمندترین شاخص‌‌ها برای پیش‌‌بینی گذرهای بحرانی‌ است. به دلیل اهمیت پیش‌‌بینی وقوع گذرهای بیابانی در اکوسیستم‌‌های خشک، در دهه‌‌های اخیر مدل‌‌های پیوسته، متشکل از معادلات دیفرانسیل مشتق جزئی برای تحلیل دینامیک الگوهای پوشش گیاهی با توجه به نوع مکانیزم مسلط در این اکوسیستم‌‌ها ارائه شده‌‌اند. در مقالۀ حاضر با نگاهی اجمالی به برخی از این مدل‌‌ها، با تأکید بر مدل جیلاد، روند تغییر الگوهای پوشش گیاهی در اکوتون‌‌های خشک بررسی شده است. هدف از این مقاله بررسی ارتباط بین تحول ژئوسیستم‌‌ها، آستانه‌‌ها و دینامیک‌‌های غیرخطی الگوهای پوشش گیاهی برای پیش‌‌بینی پاسخ سیستم‌‌ها به تنش‌‌های محیطی، از طریق مدل‌‌های دینامیک پوشش گیاهی است. نتایج بر اساس مدل جیلاد بیانگر این واقعیت است که گذرهای بیابانی لزوماً ناشی از تغییرات کاتاسترف نبوده، بلکه تغییر از وضعیت‌‌های همگن پوششی به شرایط همگن فاقد پوشش یا گذرهای بیابانی، فرایندی تدریجی و مرحله‌‌ای است. گواه این ادعا بر اساس کالیبراسیون خروجی‌‌های مدل با مشاهدات تجربی، شکل‌‌گیری الگوهای حدواسط و ترکیبی در محدوده‌‌های پایداری دوجانبه در حین گذر از یک وضعیت پایدار به سایر وضعیت‌‌های پایدار متناوب است. همچنان‌که اکوسیستم‌‌ها به نقاط گذر نزدیک‌‌تر می‌‌شوند، به دلیل تشدید تنش‌‌های محیطی، میزان انعطاف‌‌پذیری آن‌‌ها کمتر می‌شود به طوری‌‌ که به تدریج، الگوها نظم خود را از دست می‌‌دهند و به صورت الگوهای نامنظمی از خطی، مارپیچ، درزی و نقطه‌‌ای در سیستم ظاهر می‌‌شوند.