مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی

مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی

نمونه‌برداری در علوم محیطی: اصول و روش‌ها با تأکید بر پوشش گیاهی و عامل‌های بوم‌شناختی

نوع مقاله : مقاله واکاوی

نویسنده
استاد دانشگاه تهران
10.22047/srjasnr.2026.517245.1129
چکیده
نمونه‌برداری در علوم محیطی به‌‌عنوان پایه‌ای اساسی برای جمع‌آوری داده‌های معتبر و واکاوی پدیده‌های بوم‌شناختی شناخته می‌شود. بررسی حاضر با تمرکز بر پوشش گیاهی و عامل‌های بوم‌شناختی، به واکاوی اصول، روش‌ها و چالش‌های نمونه‌برداری در محیط‌های طبیعی می‌پردازد. روش‌های اصلی شامل نمونه‌برداری غیرتصادفی، تصادفی، طبقه‌بندی‌شده، خوشه‌ای، مکانی و تلفیقی هستند که هر یک با توجه شرایط و پیچیدگی‌های بوم‌نظام‌های طبیعی، چالش‌ها در جمع‌آوری داده‌ها در محیط‌های طبیعی، هدف‌ها و مقیاس مکانی- زمانی پژوهش و نوع متغیرهای مورد بررسی، گزینش می‌شوند. برای بررسی عامل‌های‌ بوم‌شناختی در جامعه‌های گیاهی، گزینش صحیح واحدهای نمونه‌برداری و ابزارها، روش‌ نمونه‌برداری و استفاده از فناوری‌های نوین مانند GIS4 و سنجش از دور، در کاهش خطا، نبود قطعیت و افزایش دقت داده‌ها نقش کلیدی دارند. افزون بر این، توجه به ناهمگنی مکانی و پراکنش گونه‌ها، تکرار زمانی نمونه‌برداری و تعیین اندازه و شمار نمونه بهینه، کیفیت داده‌ها و تعمیم‌پذیری نتایج را تضمین می‌کند. رویکرد این بررسی، ارائه چارچوب تلفیقی برای گزینش روش‌های نمونه‌برداری با بهره‌گیری از داده‌های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی  در بررسی‌های پوشش گیاهی و بوم‌نظام‌های ناهمگن است که امکان کاهش خطا، نبود قطعیت و بهینه‌سازی هزینه‌ها را فراهم می‌کند. نتایج نشان می‌دهند که ترکیب روش‌های سنتی و فناوری‌های نوین مانند سیستم اطلاعات جغرافیایی  و سنجش از دور همراه با رعایت اصول آماری و طراحی پژوهش بر پایه هدف‌های آن، نه تنها دقت داده‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه توانایی ارائه توصیه‌های مدیریتی عملی برای حفاظت و مدیریت بوم‌نظام‌های مرتعی را نیز بهبود می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Sampling in Environmental Sciences; Principles and Methods with Emphasis on Vegetation and Ecological Factors

نویسنده English

Mohammad Ali Zare Chahouki
دانشگاه تهران
چکیده English

Sampling in the environmental sciences is recognized as a fundamental basis for collecting reliable data and for analyzing ecological phenomena. This review, with an emphasis on vegetation and associated ecological factors, examines the principles, methods, and challenges of sampling in natural environments. Primary sampling approaches include non-probability (non-random), probability (random), stratified, cluster, spatial, and integrated (hybrid) designs, each is selected according to the conditions and complexity of natural ecosystems, the practical challenges of field data collection, the study’s spatiotemporal scale and objectives, and the types of variables under investigation. For the assessment of ecological drivers in plant communities, correct selection of sampling units and instruments, appropriate sampling protocols, and the incorporation of modern technologies such as geographic information systems (GIS) and remote sensing play a central role in reducing measurement error and uncertainty and in increasing data accuracy and precision. Moreover, explicit consideration of spatial heterogeneity and species distributions, temporal replication of sampling, and the determination of optimal sample size and sampling intensity ensure data quality and the generalizability of findings. This review presents an integrated framework for selecting sampling methods that leverages remote sensing and GIS data in vegetation studies of heterogeneous ecosystems, thereby enabling error and uncertainty reduction and cost optimization. The findings indicated that combining traditional field methods with advanced technologies (e.g., GIS and remote sensing), together with adherence to statistical principles and objective-driven study design, not only improves data accuracy but also strengthens the capacity to provide practical management recommendations for the conservation and sustainable management of rangeland ecosystems.

کلیدواژه‌ها English

Environmental monitoring
Natural ecosystems
Novel technologies
Sampling accuracy
Uncertainty
زارع چاهوکی محمدعلی، 1401. روش تحقیق در علوم محیطی. انتشارات جهاد دانشگاهی تهران، 288 صفحه.
Anderson, K. & Gaston, K.J. (2013). Lightweight unmanned aerial vehicles will revolutionize spatial ecology. Frontiers in Ecology and the Environment, 11(3), 138-146.
Beven, K. (2023). Evolving concepts of uncertainty. In J. Wainwright & M. Mulligan (Eds.), Environmental modelling: Finding simplicity in complexity (3nd ed., pp. 15-34). John Wiley & Sons, Ltd.
Bivand, R. S., Pebesma, E., & Gómez-Rubio, V. (2013). Applied spatial data analysis with R (2nd ed.). New York, NY: Springer, 405 p.
Bonham, C. D. (2013). Measurements for terrestrial vegetation (2nd ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Blackwell,  246 p.
Chytrý, M., Hennekens, S.M., Jiménez‐Alfaro, B., Knollová, I., Dengler, J.  et al. (2020). European Vegetation Archive (EVA): New developments and applications in vegetation science. Journal of Vegetation Science, 31(4), 733-735.
Environmental Systems Research Institute (ESRI). (2020). ArcGIS Desktop: Release 10.8. Redlands, CA: Author.
Guisan, A. & Zimmermann, N.E. (2000). Predictive habitat distribution models in ecology. Ecological Modelling, 135(2-3), 147-186.
Harris, M., & King, R. (2021). Utilizing sensor networks for environmental monitoring. Environmental Monitoring, 37(4), 202-214.
Higgins, K.F. (2020). Vegetation sampling and management. In: Wildlife Techniques Manual. Mörsdorf, M. A., et al. (2015). Definition of sampling units begets conclusions in ecology. Ecological Indicators, 57, 556-559.
Jensen, J.R. (2015). Introductory digital image processing: A remote sensing perspective (4th ed.). Boston, MA: Pearson Education, Inc, 623 p.
Kent, M. (2012). Vegetation description and data analysis: A practical approach (2nd ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Blackwell. 414 pp.
Krebs, C.J. (2014). Ecological methodology (3rd ed.). Boston, MA: Pearson Education, Inc. 624 pp.
Legendre, P. & Legendre, L. (2012). Numerical ecology (3rd English ed.). Amsterdam, The Netherlands: Elsevier. 1006 pp.
Lillesand, T.M., Kiefer, R.W. & Chipman, J.W. (2015). Remote sensing and image interpretation (7th ed.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. 720 p.
Lisner, A. (2020). Everyone makes mistakes: A case study of sampling errors in vegetation surveys. Applied Vegetation Science, 23(3), 512-520.
Lohr, S.L. (2021). Sampling: Design and analysis (3rd ed.). Boca Raton, FL, USA: Chapman & Hall/CRC Press, 674 p.
Longley, P.A., Goodchild, M.F., Maguire, D.J. & Rhind, D.W. (2015). Geographic Information Science and Systems (4th ed.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 477 p.
Mörsdorf, M.A., Ravolainen, V.T., Støvern, L.E., Yoccoz, N.G., Jónsdóttir, I.S. & Bråthen, K.A. (2015). Definition of sampling units begets conclusions in ecology: The case of habitats for plant communities. Peer Journal, 3, e815, 1-24.
Regan, H.M., Colyvan, M. & Burgman, M.A. (2002). A taxonomy and treatment of uncertainty for ecology and conservation biology. Ecological Applications, 12(2), 618-628.
Sparrow, B.D., McDonald, T. & McIntyre, S. (2020). A vegetation and soil survey method for surveillance monitoring. Australian Ecology, 45(1), 157-174.
Thompson, S.K. (2015). Adaptive sampling. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 265 p.
Turner, W., Rondinini, C., Pettorelli, N., Mora, B., Leidner, A.K. et al. (2015). Free and open-access satellite data are key to biodiversity conservation. Biological Conservation, 182, 173-176.
Yoccoz, N.G., Nichols, J.D. & Boulinier, T. (2001). Monitoring of biological diversity in space and time. Trends in Ecology & Evolution, 16(8), 446-453.