تحلیل ظرفیت تحمل زیست‌محیطی بر پایه ردپای بوم‌شناختی برای توسعه پایدار استان البرز

تحلیل ظرفیت تحمل زیست‌محیطی بر پایه ردپای بوم‌شناختی برای توسعه پایدار استان البرز، ایران عنوان پژوهشی است که در سال ۲۰۲۳ در نشریه علمی Sustainability منتشر شد. این پژوهش با استفاده از شاخص‌های ردپای بوم‌شناختی و ظرفیت زیستی، وضعیت پایداری زیست‌محیطی استان البرز را بررسی کرده و روند تغییرات کاربری اراضی، مصرف منابع و فشار فعالیت‌های انسانی بر محیط طبیعی استان را مورد مطالعه قرار داده است. پژوهشگران در این مطالعه، علاوه بر ارزیابی وضعیت موجود، چند سناریو برای کاهش کسری بوم‌شناختی و دستیابی تدریجی به تعادل زیست‌محیطی تا سال ۲۰۷۲ پیشنهاد کرده‌اند.

مشخصات پژوهش

این مقاله با عنوان انگلیسی Analysis of Environmental Carrying Capacity Based on the Ecological Footprint for the Sustainable Development of Alborz, Iran در ۱۲ مه ۲۰۲۳ منتشر شده است. نویسندگان آن شراره پورابراهیم (Sharareh Pourebrahim)، مهرداد حدی‌پور (Mehrdad Hadipour)، زهرا املایی (Zahra Emlaei)، حمیدرضا حیدری (Hamidreza Heidari)، چو تا گو (Choo Ta Goh) و خای ارن لی (Khai Ern Lee) هستند.

پژوهشگران وابسته به دانشگاه تهران، دانشگاه خوارزمی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان و دانشگاه ملی مالزی در انجام این مطالعه مشارکت داشته‌اند. مقاله در جلد پانزدهم، شماره دهم نشریه Sustainability با شناسه مقاله ۷۹۳۵ منتشر شده است. شناسه دیجیتال آن (DOI) برابر با 10.3390/su15107935 است.

هدف و مسئله پژوهش

موضوع اصلی این پژوهش، بررسی نسبت میان ظرفیت طبیعی محیط زیست استان البرز و میزان بهره‌برداری انسانی از منابع آن است. افزایش جمعیت، گسترش فعالیت‌های صنعتی و توسعه سکونتگاه‌ها و اراضی کشاورزی، فشار بر منابع طبیعی را افزایش می‌دهد. از سوی دیگر، تغییر کاربری اراضی و کاهش سطح زمین‌های طبیعی و مولد می‌تواند توان اکوسیستم را برای تأمین منابع و جذب پسماندهای ناشی از فعالیت‌های انسانی محدود کند.

نویسندگان با طرح این مسئله، وضعیت پایداری زیست‌محیطی استان را از طریق مقایسه دو شاخص «ردپای بوم‌شناختی» و «ظرفیت زیستی» بررسی کرده‌اند. هدف دیگر مطالعه، پیش‌بینی روند تغییرات این شاخص‌ها و ارائه سناریوهایی برای مدیریت پایدار منابع و کاربری اراضی استان بوده است.

روش پژوهش

در این مطالعه از الگوی ظرفیت تحمل زیست‌محیطی استفاده شده است. این الگو بر مقایسه میزان تقاضای انسانی برای منابع طبیعی با توان زیستی محیط برای تولید و بازسازی منابع استوار است.

دو شاخص اصلی پژوهش عبارت‌اند از:

• ردپای بوم‌شناختی: میزان سطح زیستی موردنیاز برای تأمین منابع مصرف‌شده و جذب بخشی از پسماندها و آلاینده‌های ناشی از فعالیت‌های انسانی را نشان می‌دهد.
• ظرفیت زیستی: توان اکوسیستم برای تولید منابع زیستی و ارائه خدمات طبیعی را اندازه‌گیری می‌کند.

بر اساس رابطه مورد استفاده در پژوهش، تفاوت ظرفیت زیستی و ردپای بوم‌شناختی، وضعیت کسری یا ذخیره بوم‌شناختی را مشخص می‌کند. هنگامی که ردپای بوم‌شناختی از ظرفیت زیستی بیشتر باشد، منطقه با کسری بوم‌شناختی مواجه است.

برای بررسی تغییرات کاربری و پوشش زمین، پژوهشگران از تصاویر ماهواره‌ای لندست مربوط به سال‌های ۲۰۰۱، ۲۰۱۶ و ۲۰۲۲ استفاده کرده‌اند. این اطلاعات در هشت گروه کاربری زمین، شامل اراضی آیش، باغ، اراضی بایر، پهنه‌های آبی، جنگل، اراضی زراعی، مراتع و مناطق سکونتی طبقه‌بندی شده است. همچنین برای بررسی و اصلاح نتایج طبقه‌بندی تصاویر، بازدید میدانی از ۸۶ نقطه تصادفی انجام شده است. دقت کلی طبقه‌بندی نقشه سال ۲۰۲۲ در مقاله ۸۶ درصد گزارش شده است.

برای پیش‌بینی تغییرات آینده کاربری زمین نیز از مدل سلول‌های خودکار ـ مارکوف (CA-Markov) استفاده شده است. داده‌های موردنیاز محاسبه ردپای بوم‌شناختی و ظرفیت زیستی از سالنامه‌های آماری ایران، آمارهای کشاورزی، انرژی و شیلات و اطلاعات دستگاه‌های مرتبط گردآوری شده‌اند.

یافته‌های پژوهش

تغییرات کاربری اراضی

بر اساس نتایج این مطالعه، در فاصله سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۲۲، سطح مناطق سکونتی در استان افزایش یافته است. نویسندگان افزایش سهم این مناطق را در این دوره حدود ۳٫۹۷ واحد درصد گزارش کرده‌اند. در همین مدت، سهم اراضی زراعی و مراتع نیز کاهش یافته است. کاهش اراضی زراعی حدود ۳٫۳۶ واحد درصد و کاهش مراتع حدود ۲٫۵۵ واحد درصد گزارش شده است.

پژوهشگران گسترش مناطق مسکونی و صنعتی، افزایش جمعیت و مهاجرت را از عوامل مؤثر بر تغییرات کاربری زمین معرفی کرده‌اند. بر اساس پیش‌بینی مدل مورد استفاده، روند گسترش مناطق سکونتی در سال‌های بعد نیز ادامه خواهد یافت.

کسری بوم‌شناختی استان

یکی از نتایج اصلی پژوهش، بیشتر بودن ردپای بوم‌شناختی از ظرفیت زیستی استان است. نویسندگان گزارش کرده‌اند که استان از سال ۱۹۹۲ با کسری بوم‌شناختی مواجه بوده است؛ به این معنا که میزان تقاضای منابع و فشار فعالیت‌های انسانی از ظرفیت زیستی قابل‌دسترس منطقه فراتر رفته است.

بر اساس محاسبات مقاله، کسری بوم‌شناختی در سال ۲۰۲۲ حدود ۲٬۵۶۲٫۶۲ هزار هکتار گزارش شده است. همچنین در صورت ادامه روند موجود، این مقدار تا سال ۲۰۳۰ به حدود ۳٬۴۹۷٫۳۶ هزار هکتار خواهد رسید.

در تحلیل بخش‌های مختلف اقتصادی و مصرفی، مصرف منابع در صنایع و معادن، مصرف آب در بخش کشاورزی و تولید آلاینده‌ها در صنایع و مصارف خانگی از عوامل مهم افزایش ردپای بوم‌شناختی معرفی شده‌اند.

سناریوهای پیشنهادی برای بهبود وضعیت زیست‌محیطی

نویسندگان برای کاهش فشار بر منابع طبیعی استان، سه افق زمانی را در نظر گرفته‌اند:

• سناریوی کوتاه‌مدت تا سال ۲۰۳۰: جلوگیری از رسیدن کسری بوم‌شناختی به آستانه بحرانی از طریق کاهش انتشار آلاینده‌ها، کاهش مصرف آب کشاورزی، افزایش بازیافت پسماند و پساب کشاورزی و کاهش مصرف مواد اولیه در صنایع غذایی.
• سناریوی میان‌مدت تا سال ۲۰۴۳: تثبیت کسری بوم‌شناختی در سطح موجود و جلوگیری از افزایش بیشتر آن از طریق ادامه اقدامات اصلاحی در بخش‌های تولید، مصرف و مدیریت پسماند.
• سناریوی بلندمدت تا سال ۲۰۷۲: دستیابی به تعادل بوم‌شناختی، به‌گونه‌ای که میزان ردپای بوم‌شناختی با ظرفیت زیستی منطقه برابر شود.

در سناریوی بلندمدت، کاهش مصرف آب و انرژی، افزایش بازیافت، کاهش انتشار آلاینده‌ها و جلوگیری از تبدیل اراضی کشاورزی و مراتع به مناطق سکونتی از جمله اقدامات پیشنهادی هستند.

اهمیت پژوهش برای استان البرز

این پژوهش از جمله مطالعاتی است که وضعیت زیست‌محیطی استان البرز را در ارتباط با الگوی توسعه اقتصادی، جمعیتی و کالبدی آن بررسی می‌کند. اهمیت آن در این است که به‌جای تمرکز صرف بر یک مسئله زیست‌محیطی، مجموعه‌ای از عوامل شامل تغییر کاربری زمین، مصرف منابع، تولید پسماند و آلاینده‌ها و ظرفیت بازسازی طبیعی محیط را در یک چارچوب تحلیلی مورد توجه قرار داده است.

نتایج این مطالعه می‌تواند در مباحث مرتبط با توسعه پایدار استان، مدیریت منابع آب، حفاظت از اراضی کشاورزی و مراتع، کنترل گسترش مناطق سکونتی و صنعتی و برنامه‌ریزی فضایی مورد استفاده قرار گیرد.

با این حال، ارقام و پیش‌بینی‌های ارائه‌شده در مقاله باید به‌عنوان نتایج مدل و سناریوهای پژوهش در نظر گرفته شوند، نه آمار قطعی درباره وضعیت آینده استان. همچنین نویسندگان تصریح کرده‌اند که مطالعه آنها بر تغییرات زمانی شاخص‌های ظرفیت تحمل زیست‌محیطی متمرکز بوده و تغییرات مکانی این شاخص‌ها را به‌طور کامل بررسی نکرده است. ازاین‌رو، برای تعیین تفاوت وضعیت زیست‌محیطی شهرستان‌ها و نواحی مختلف استان، انجام مطالعات مکانی تکمیلی ضروری است.

جستارهای وابسته

• استان البرز
• کرج