کاربرد تکنیک رسته‏بندی در بررسی جمعیت دیاتومه‏ها و ارتباط آنها با عوامل محیطی (‏مطالعه موردی: رودخانه ماسوله رودخان)

نویسندگان

1 کارشناس ارشد بوم‏شناسی آبزیان، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران

2 استادیار اکولوژی آب‏های جاری، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران

3 استادیار اکولوژی آب‏های جاری، انستیتو تحقیقات بین المللی ماهیان خاویاری ، گیلان، ایران

چکیده

مقدمه: جمعیت دیاتومه‏های کفزی دارای تنوع بالا و پراکنش جهانی و به طور پیوسته تحت تاثیر عوامل محیطی هستند. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر عوامل محیطی و عامل‏‏‏‏‏های فیزیکی ‏شیمیایی آب بر جمعیت دیاتومه‏های یکی از انشعابات ماسوله رودخان در سه فصل تابستان، پاییز و زمستان سال 1389 انجام شد. مواد و روش‏ها: نمونه‏ها از سطح بسترهای طبیعی اپی لیتون، اپی دندرون، اپی پسامون و اپی پلون از رودخانه ماسوله رودخان با عرض شمالی 22˚37 تا 23˚37 و طول شرقی 17˚49 تا 19˚49 واقع در شمال ایران (‏غرب استان گیلان) جمع آوری شدند. در مسیر رودخانه 5 ایستگاه در یک محدوده 15 کیلومتری برای نمونه‏برداری انتخاب شد. نمونه‏ها پس از شستشو با نیتریک‏اسید و تهیه اسلاید با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی شدند. نتایج: در این مطالعه 23 جنس دیاتومه شناسایی شدند. براساس نتایج حاصل از تحلیل‏‏‏ (‏CCA)، اسیدیته و آهن با جنس‏های Diploneis، Gomphonema، Cymbella و Surirella همبستگی منفی و با جنس‏های Amphora، Achnanthes، Diatoma، Melosira، Nitzschia، Cymatopleura و Rhoicosphenia همبستگی مثبتی را نشان دادند ‏)05/0 P

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of ordination technique in investigating Diatom populations and their relation with environmental factors (Case study: Masooleh Roudkhan)

نویسندگان [English]

  • Moslem Sharifinia 1
  • Javid Imanpour Namin 2
  • Zohreh Ramezanpoor 3
1 MSc of Aquatic Ecology, University of Guilan, Guilan, Iran
2 Associate Professor of Ecology of running water, University of Guilan, Guilan, Iran
3 Associate Professor of Ecology of running water, International Sturgeon Research Institute, Guilan, Iran
چکیده [English]

Abstract
Introduction: Benthic diatom populations are highly diverse and ubiquitous, and consistently correlate with environmental variables. The present study was conducted to evaluate effects of some physical and chemical parameters on abundance of diatoms in a tributary of the Masooleh River in summer, autumn and winter in the year 2011.
Materials and Methods: The samples were collected from surface layers of Epilithon, Epidendron, Epipssamon and Epipelon as natural substrates. The collected samples were processed and slides were prepared for LM examination. Masooleh River is located at 37o 22’ to 37o 23’ northern latitude and 49o17’- 49o19’ eastern longitude in Guilan Province, north of Iran. Five sampling sites were chosen along 15 km of the river
Results: In this study 23 genera of diatoms were identified. The analyses showed that pH and Fe were negatively correlated with Diploneis, Gomphonema, Cymbella and Surirella and positively with Amphora, Achnanthes, Diatoma, Melosira, Nitzschia, Cymatopleura and Rhoicosphenia (P<0.05). The pH, Nitrate and EC were negatively correlated with Synedra, Navicula, Rhopalodia, Gyrosigma and positively with Nitzschia, Reimeria and Cocconeis (P<0.05).
Discussion and Conclusion: Effects of salinity and water temperature on the diatom populations (Group 1: Cymbella, Surirella, Gomphonema, Diploneis, Cocconeis) were higher than other agents and factors such as pH, iron (Fe2+) and silicate (SiO2) were second rate in terms of importance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ordination
  • Physico-chemical parameters
  • Physico
  • chemical parameters
  • Diatom
  • CCA

مقدمه

دیاتومه‏ها متعلق به رده باسیلاریوفیسه[1] و شاخه باسیلاریوفیتا[2]، میکروارگانیسم‏هایی یوکاریوت، اتوتروفیک و با پراکنش جهانی هستند. این ارگانیسم‏ها هم به‏صورت منفرد و هم کلنی شکل (‏به شکل زنجیره‏ای) هستند (1 و ‏2). بارزترین خصوصیت این ارگانیسم‏های تک سلولی، داشتن دیواره سلولی از جنس سیلیس است که از دو صفحه تشکیل شده، فروستل نامیده می‏شود (‏1 و 3).

دیاتومه‏ها یک ارتباط پایه و بنیادی بین تولید‏کنندگان اولیه و ثانویه تشکیل می‏‏دهند. خصوصیات سلولی آن‏ها مانند دیواره سلولی (‏فروستل)، رنگدانه‏های فتوسنتتیک منحصر به‏فرد‏‏ و ذخیره کردن روغن و کریزولامینارین، آن‏ها‏ را در بین جلبک‏ها متمایز می‏‏سازد (‏4).

دیاتومه‏ها دارای پراکنش جهانی و به‏طور‏‏ معمول در همه آب‏های شیرین، شور و لب‏شور زیست می‏‏کنند. مدت زمان کوتاه لازم برای تشکیل کلنی دیاتومه‏ها و واکنش سریع به تغییرات محیطی، آن‏ها‏ را به‏عنوان‏ شاخص‏های مناسبی برای بیان تغییرات موجود در زیستگاه‏های آبزی معرفی می‏‏کند (‏5). طبیعت و اجزای آن دارای روابط پیچیده و خاصی هستند. پی بردن به ساختار این روابط نیازمند بررس دقیق نیازهای بوم شناختی هر گونه و عوامل محدود کننده محیطی آن گونه است. پی بردن به این عوامل به تحلیل‏های آماری نیازمند است (6 و 7). دستیابی به تصویری از مجموع گونه‏ها در کنار مجموعه عوامل محیطی موجب شد تا تحلیل‏‏‏‏های چند متغیره در سال 1950 ابداع شوند که جایگزین تحلیل‏‏‏ رگرسیون ساده شدند (8 و 9). هدف نهایی تحلیل‏‏‏ رسته‏بندی (‏چند متغیره)، نشان دادن معنی‏داری‏‏‏ یا عدم معنی‏داری‏‏‏ اثر عوامل محیطی و تعیین نوع ومیزان اثر عوامل محیطی بر روی گونه‏ها و جوامع مختلف است (‏10).

مطالب ذکر شده، اهمیت نقش عوامل محیطی را بر روی جمعیت دیاتومه نشان می‏‏دهد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تأثیر عوامل فیزیکی ‏شیمیایی آب بر روی جمعیت دیاتومه‏های کفزی رودخانه ماسوله است. این مطالعه، به بررسی مهم‏ترین عامل‏‏‏‏‏های تعیین کننده و مؤثر بر پراکنش جمعیت دیاتومه‏ها با استفاده از روش‏های رسته‏بندی می‏‏پردازد.

 

مواد و روش‏ها

منطقه مورد مطالعه

حوضه آبخیز رودخانه ماسوله رود در غرب استان گیلان و بین حوزه‏های پلنگ‏ور، گشت رودخان و دشت فومنات و استان زنجان قرار دارد. موقعیت جغرافیایی منطقه در03 ˚37  تا 23 ˚37  عرض شمالی و 09˚49  تا 54˚49 طول شرقی واقع شده است. مساحت حوضه حدود 72/227 کیلومتر مربع است. شیب متوسط حوضه مورد مطالعه، 45/43 درصد، ارتفاع متوسط از سطح دریا 1436 متر و میانگین بارندگی 20 ساله برابر با 1067 میلی‏متر در سال تعیین شده است (‏11). از رودخانه‏های مستقل زیر حوضه طالش- انزلی که در غرب مرکز شهرستان‏های صومعه سرا و فومن جریان دارد، دو رودخانه امام زاده هاشم و خلیل دشت در دو کیلومتری غرب شهر ماسوله به هم پیوسته، این رودخانه را تشکیل می‏‏دهند. با عبور از جنوب شهر ماسوله در نهایت به تالاب انزلی می‏‏ریزد. منبع تغذیه رودخانه نزولات جوی و از ماسوله تا جنوب آبادی کاس‏سرا که رودخانه وارد جلگه می‏‏شود. در جهت غرب به شرق و از جنوب این آبادی تا مصب در جهت غرب به شمال شرق جریان دارد. طول رودخانه 71 کیلومتر، شیب متوسط بستر آن در کوهستان 5 درصد و در جلگه 5/0 درصد است. در مناطق بی‏کربنات کلسیک، بیکربناته سولفاته به شکل پراکنده و ناپیوسته، بی کربناته در سازندهای سیلیکاته و بی کربناته جریان دارد (‏12) (‏شکل 1).

در این مطالعه پنج ایستگاه، برای نمونه‏برداری‏‏‏‏‏ از بستر‏های مختلف در یکی از انشعابات رودخانه ماسوله واقع در غرب استان گیلان انتخاب شدند (‏شکل 1). ایستگاه‏های مورد نظر براساس معیارهای زیر انتخاب شدند: 1) دسترسی آسان برای نمونه‏برداری‏‏‏‏‏ و حمل نمونه‏ها؛ 2) دور بودن از دسترسی و دیگر فعالیت‏های انسانی 3) وجود Riffle یا Pool در هر ایستگاه؛ 4) عمق نمونه‏برداری‏‏‏‏‏ (‏کمتر از 50 سانتی‏متر) (‏13). نمونه‏برداری دیاتومه‏ها دریک طول 15 کیلومتری و پنج ایستگاه طی یک دوره 9 ماهه (‏در بهار به‏علت سیلابی بودن نمونه‏برداری نداشتیم) انجام شد.

 

شکل 1- موقعیت ایستگاه‏های نمونه‏برداری‏‏‏‏‏ و نقشه منطقه مطالعاتی رودخانه ماسوله – گیلان (‏90-1389)

 

نمونه‏برداری از آب و دیاتومه‏ها

نمونه‏برداری از سطح بسترهای سنگی، چوبی، شنی و گلی (‏بسترهای نرم حاشیه رودخانه) رودخانه ماسوله سه بار در طی فصل‏های تابستان، پاییز و زمستان انجام شد. در هر ایستگاه، نمونه‏ها با سه تکرار از هر بستر جمع‏آوری شدند. بسترهای اپی لیتیک یا سنگی، ابتدا برای‏ پاک شدن از گل و لای با آب شسته شده، و سپس با استفاده از یک کاردک تیز (‏اسپاتول) نمونه‏برداری صورت گرفت. نمونه‏های اپی پسامیک از نواحی که دارای جریان آرامی بودند، از طریق ریختن ماسه در داخل ظرف نمونه و تکان دادن آن برای جدا شدن نمونه‏های مورد نظر، جمع‏آوری شدند (‏13). نمونه‏های جمع‏آوری شده، با فرمالین دو درصد‏ تثبیت و به آزمایشگاه منتقل شدند. نمونه‏های دیاتومه با استفاده از میکروسکوپ نوری و با بزرگ نمایی X1000 شناسایی شدند. برای شناسایی گونه‏های دیاتومه از کلیدهای شناسایی کرامر و لانگ برتالوت[3] (‏14) استفاده شد. بر روی هر اسلاید 300 تا 500 والو شمارش شدند (‏13). با استفاده از دوربین دیجیتالی الیمپیوس دی پی 12[4] از نمونه‏های مشاهده شده عکس‏برداری نیز انجام شد (شکل 4، 5 و 6 ضمیمه). دما و اسیدیته با دستگاه جنوی 370[5]و هدایت الکتریکی با استفاده از دستگاه جنوی 470[6] در هر ایستگاه، اندازه‏گیری شد. غلظت نیترات، اورتو فسفات، سیلیس و آهن نیز با استفاده از فتومتر مدل پی سی مولتی دایرکت[7] در آزمایشگاه اندازه‏گیری شدند.

تجزیه تحلیل آماری داده‏ها

در ابتدا از تحلیل‏‏‏ تطبیقی قوس‏گیری شده، که نوع روش رسته‏بندی غیرمستقیم است، استفاده شد تا طول گرادیان به دست آید (‏درصورتی که طول گرادیان بیش از 5/1 باشد، از CCA استفاده می‏‏شود) (‏15). سپس تجزیه [8]CCA با 999 تبدیل انجام شد (‏16)، چون پیشنهاد شده است که از [9]DCA و CCA با یکدیگر استفاده شود تا ارزیابی شود که چه مقدار از تغییرات گونه‏ها توسط داده‏های محیطی قابل محاسبه‏اند (‏16 و 17). با انجام آزمون مونت کارلو معنی‏داری‏‏‏ میزان تبدیل برای تجزیة تطبیقی متعارفی ارزیابی شد (‏18 و 19). در صورت معنی‏داری مدل، دیاگرام دوبعدی گونه عوامل محیطی ترسیم و تشریح شد. DCA و CCA به کمک نرم افزار پی‏سی‏اورد[10]، انجام شد.

 

نتایج

مشخصات جنس‏های دیاتومه شناسایی شده در دوره مطالعه

بر اساس بررسی‏های انجام شده در این تحقیق، در مجموع ۲۳ جنس از شاخه باسیلاریوفیتا شناسایی شد‏ند که طبق شمارش‏های انجام شده جنس Nitzschia در تمام فصول و ایستگاه‏ها غالب بود. فهرست دیاتومه‏های شناسایی شده در رودخانه ماسوله رود در جدول 1 (‏فراوانی نسبی ± SD) ارایه شده است. جنس‏های غالب دیاتومه در فصل تابستان به ترتیب شامل Nitzschia،Thalassiosira ، Cymbellaو Navicula (‏5/6 ±2/22، 11 ±7/11، 4/6 ±68/10، 1/6 ±66/10) بودند. جنس‏های غالب دیاتومه در فصل پاییز به ترتیب شامل Nitzschia و Navicula (‏3/6 ±62/38 و 5/4 ±74/9) بودند. در فصل زمستان فراوانی جنس Thalassiosira به‏شدت کاهش یافت و جنس‏های Melosira  و Rhoicosphenia افزایش یافتند. در این فصل جنس‏های غالب به ترتیب شامل Nitzschia، Navicula، Rhoicospheniaو Melosira (‏6/3 ±54/33، 1/4 ±84/9، 3/5 ±08/7 و 6/4 ±16/6) بودند.

 

 

جدول 1- جنس‏های شناسایی شده و ثبت شده (‏فراوانی نسبی ± SD) در پنج ایستگاه مورد مطالعه رودخانه ماسوله رود (‏گیلان – ایران)

جنس

تابستان

پاییز

زمستان

میانگین

±انحراف معیار

میانگین

±انحراف معیار

میانگین

±انحراف معیار

Thalassiosira sp.

7/11

11

5/6

4

2/2

8/0

Cocconeis sp.

84/5

7/4

16/6

9/5

76/5

2

Amphora sp.

68/3

1/3

8/4

8/3

46/0

1/4

Pleurosira laevis

38/4

9/4

74/0

1/1

06/0

1/0

Nitzschia sp.

2/22

5/6

62/38

3/6

54/33

6/3

Gyrosigma sp.

94/1

1

48/2

9/1

8/1

5/0

Synedra sp.

72/2

4/2

76/0

7/0

16/3

9/1

Surirella sp.

74/3

2

26/2

7/0

38/3

3/1

Achnanthes sp.

18/1

4/1

06/5

3/2

14/4

7/1

Diploneis sp.

16/3

5/1

6/3

1/1

02/2

6/1

Gomphonema sp.

96/3

7/2

54/1

8/0

76/2

4/1

Cyclotella sp.

1/5

1/7

66/0

9/0

4/1

4/0

Caloneis sp.

42/0

6/0

58/0

7/0

0

0

Cymbella sp.

68/10

4/6

62/3

7/1

4/3

2/2

Navicula sp.

66/10

1/6

74/9

5/4

84/9

1/4

Reimeria sp.

82/0

1/1

74/1

7/0

94/0

9/0

Cymatopleura sp.

04/0

1/0

46/0

1

3/0

4/0

Rhopalodia sp.

84/1

2/2

0

0

76/0

3/0

Rhoicosphenia sp.

0

0

38/2

6/0

16/6

6/4

Melosira sp.

26/2

1/1

2/0

4/0

08/7

3/5

Diatoma sp.

3/1

6/1

04/4

8/0

1/2

8/1

Pinnularia sp.

0

0

82/0

1/1

0

0

Fragilaria sp.

0

0

58/1

8/1

86/2

1/1


ارتباط بین جنس‏های دیاتومه با متغیر‏های محیطی و فیزیکی شیمیایی آب (‏تحلیل‏‏‏ رسته‏بندی CCA)

اهمیت نسبی شاخص‏های محیطی برای توضیح جنس‏های دیاتومه در نواحی جغرافیایی مختلف، متفاوت است. شکل 2 نتایج رسته‏بندی CCA است که ارتباط بین جنس‏های دیاتومه‏ها با متغیرهای محیطی را نشان می‏‏دهد. مقادیر ویژه برای محور اول، دوم و سوم CCA (‏132/0، 037/0و 023/0) و با واریانس کل 3047/0 است که محور اول و دوم برای دیاتومه‏ها معنی‏دار بود (‏جدول 2). در مجموع، 9/62 درصد‏ از کل واریانس در جنس‏های دیاتومه توسط سه محور اول توضیح داده می‏‏شود. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل‏‏‏ (CCA)‏، اسیدیته و آهن با جهت منفی محور اول همبستگی مثبت نشان دادند (‏05/0P<). همچنین اسیدیته، هدایت الکتریکی و نیترات دارای همبستگی با جهت منفی محور دوم بودند (‏05/0P<). عامل‏‏‏‏‏های دما و شوری با جهت مثبت محور یک همبستگی معنی‏داری را نشان دادند (‏جدول 3).

نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل CCA نشان می‏‏دهد که میزان عامل شوری و دمای آب در طول محور اول بالاتر از سایر عوامل قرار داشته، عواملی مانند اسیدیته، آهن و سیلیکات دارای مقادیر بعدی در طول این محورند که نشان می‏دهد محور اول وابستگی بیشتری به شوری و دمای آب دارد، در حالی که محور دوم، بیشترین مقادیر را در ارتباط با عوامل هدایت الکتریکی، نیترات کل و ارتفاع از سطح دریا دارد.

آزمون مونت کارلو برای تعیین همبستگی گونه با محیط نیز مبین معنی‏داری‏‏‏ رابطة عوامل محیطی با جنس‏ها بوده است (‏05/0>P). نمودار پراکنش جنس‏های دیاتومه تحت تأثیر عوامل محیطی که در تجزیه و تحلیل CCA ترسیم شده با نتایج مربوط به تجزیه و تحلیل DCA هم‏خوانی داشته (‏شکل 3)، نشان می‏دهد که تقسیمات گروهی جنس‏ها در قالب گروه و تحت تأثیر عوامل محیطی به صورت زیر است:

جنس‏های گروه اول در راستای محور اول قرار گرفته اند و هم جهت با بردارهای دما و شوری آب هستند، ولی در جهت مخالف بردارهای آهن و اسیدیته آب واقع شده اند که نشان دهنده همبستگی آن‏ها‏ با این عوامل است. جنس‏های گروه دوم بر روی محور دوم و در جهت مخالف بردارهای نیترات و هدایت الکتریکی و ارتفاع از سطح دریا واقع شده اند که نشان دهنده همبستگی آن‏ها‏ با این عوامل است. در گروه سوم و پنجم، مهم‏ترین عوامل تأثیر‏گذار بر جنس‏های این گروه آهن و اسیدیته آب است. در گروه چهارم، جنس‏های این گروه در راستای محور دوم قرار گرفته اند و هم جهت با بردارهای نیترات و هدایت الکتریکی و ارتفاع از سطح دریا هستند.

 

جدول 2- خلاصه نتایج آزمون CCA برای فراوانی جنس‏های دیاتومه و 9 عامل‏‏‏‏‏ محیطی در دوره مطالعه. محور‏های 1 و 2 با توجه به روش مونت – کارلو ‏(MonteCarlo permutation) اختلاف معنی‏دار‏ی داشتند.

 

محور 1

محور 2

محور 3

واریانس کل

 

 

 

 

3047/0

مقدار ویژه ‏(Eigenvalue)

132/0

037/0

023/0

 

درصد‏ واریانس ‏(Explained in taxa data)

2/43

1/12

7/7

 

درصد‏ واریانس تجمعی

2/43

3/55

9/62

 

همبستگی پیرسون

978/0

948/0

966/0

 

مقدار P

0010/0

0200/0

8428/0

 

 

 

 

شکل 2- همبستگی عوامل محیطی و جنس‏های دیاتومه برای محورهای اول و دوم در تجزیة CCA

 

 

شکل 3- نمودار گروه‏بندی جنس‏های دیاتومه در منطقة مورد مطالعه با تحلیل‏‏‏ DCA

 

 

 

جدول 3- ضرایب همبستگی بین متغیره‏های محیطی و محور‏های CCA

متغیر

محور 1

محور 2

محور 3

اسیدیته

681/0 -

609/0-

273/0

هدایت الکتریکی

418/0

536/0-

133/0-

ارتفاع از سطح دریا

203/0

579/0-

178/0

شوری

863/0

299/0

016/0

نیترات کل (‏TN)

090/0 -

557/0-

134/0

فسفات کل (‏TP)

152/0 -

467/0 -

326/0

سیلیکات (‏SiO2)

206/0 -

310/0

102/0 -

دمای آب

895/0

150/0

036/0

آهن (‏Fe2+)

633/0 -

330/0-

248/0

تذکر: مقادیر پر رنگ شده مهم‏ترین عامل‏‏‏‏‏های تأثیر‏گذار بر جنس‏های دیاتومه بودند.

 

بحث

طبق نتایج این مطالعه که در فصول تابستان، پاییز و زمستان در طول مسیر رودخانه ماسوله انجام گرفت، 23 جنس شناسایی شد (‏شکل‏های 4، 5 و6 پیوست). جنس‏های دیاتومه شناسایی شده برای نخستین بار از رودخانه ماسوله شناسایی شدند و تا حدودی با فلور رودخانه‏های تجن و جاجرود مشابهت داشتند (‏20 و 21). جنس‏های Nitzschia، Navicula،Thalassiosira ، Cocconeis، Cymbella، Achnanthes، Surirella و Amphora فراوانی بیشتری را در ایستگاه‏ها و فصول مختلف نسبت به سایر جنس‏ها داشتند. در بیشتر بررسی‏های فلوریستیکی انجام شده در رودخانه‏های دنیا چنین وضعیتی مشاهده شده است (22 و 25). همچنین، جنس‏هایی مانند Melosira ، Rhoicosphenia، Diploneis، Diatoma و Synedra از انتشار وسیعی برخوردار بودند که با فلور اکثر رودخانه‏های دنیا مشابهت دارد (‏26 و 27). برای مثال، رومر و همکارانش[11] (‏28) جنس Cymbella را به عنوان عوامل اصلی ایجاد ساختار اجتماع اپی فیتونی که بر روی گیاهان عالی موجود در رودخانه رشد می‏‏کنند، معرفی نمودند. این جلبک‏ها از طریق پایه‏های موسیلاژی فضای بیشتری برای سایر جلبک‏های اپی لیتونی ایجاد می‏‏نمایند. در ایستگاه‏های مختلف فراوانی جنس‏های دیاتومه بنتیک در فصول مختلف متفاوت بود. در میان جنس‏های مختلف جنس‏های Nitzschia و Navicula در تمام ایستگاه‏های رودخانه غالب بودند. این نتایج با یافته‏های عطازاده و همکاران (‏29) و لوبو و همکاران[12](‏30)، مطابقت دارد. دیاتومه‏های کفزی مانند Nitzschia و Navicula هم می‏‏توانند متحرک باشند و هم به ‏شکل موقت از طریق مواد موسیلاژی به بستر بچسبند و از شسته شدن توسط جریان جلوگیری کنند (‏31). در بعضی موارد جنس‏هایی از جلبک‏ها که در شرایط طبیعی کوچکتر بوده و قابل رقابت با سایر جنس‏ها نبودند، در شرایطی که جمعیت‏ها در معرض استرس‏های شیمیایی قرار می‏‏گیرند، به جنس‏های غالب تبدیل می‏‏شوند (‏32). مقاومت جنس‏های Nitzschia، Diatoma، Surirella، Achnanthes، Cymatopleura و Rhoicosphenia در برابر فلزات باعث می‏‏شود که فراوانی جمعیت آن‏ها‏ نسبت به جنس‏های حساس به آلودگی فلزات بیشتر شده، در رقابت با آن‏ها‏ از شانس بیشتری برای بقا و پایداری در اکوسیستم برخوردار باشند (‏33).

با توجه به نتایج به‏دست‏ آمده، حداقل تعداد جنس‏های شناسایی شده در ایستگاه 1 فصل تابستان (‏15 جنس) و حداکثر آن‏ها‏ در ایستگاه 3 فصل زمستان (‏23 جنس) ثبت شد. تنوع جمعیت‏ها می‏‏تواند به وسیله عامل‏‏‏‏‏های محلی (‏مانند رقابت، شرایط غیرزیستی) و یا توسط عامل‏‏‏‏‏های منطقه‏ ای (‏مانند تغییرات آب و هوایی، ارتفاع از سطح دریا و مهاجرت) کنترل و تنظیم شوند (‏34). رشد و نمو دیاتومه‏ها در رودخانه تحت تأثیر عوامل متعددی است‏ که بر فراوانی و تنوع آن‏ها‏ تاثیر می‏گذارند. بسیاری از دیاتومه‏ها نسبت به افزایش و تغییرات یک ماده خاص مقاوم هستند‏ و حضورشان در محیط حاوی یک ماده خاص، آن‏ها‏ را به عنوان دیاتومه‏های شاخص آن ماده مطرح می‏نماید. بنابراین، تعداد دیاتومه‏ها و ترکیب تاکسونومیک آن‏ها‏ نشان دهنده تغییر کیفیت آب است‏. برخی از جنس‏های دیاتومه نیز نسبت به مواد آلاینده حساس اند و در آب‏ها‏ی آلوده، ناپدید می‏شوند. آلاینده‏ها با تغییر در اندازه جمعیت دیاتومه‏ها باعث کاهش تنوع، پیچیدگی وثبات اجتماعات جلبکی می‏شوند (‏35 و 36).

در این مطالعه، نتایج تحلیل‏‏‏ تطبیقی متعارف نشان داد که عوامل محیطی اثر معنی‏داری‏‏‏ بر پراکنش جنس‏های دیاتومه دارند. شناخت عامل محیطی مؤثر‏‏‏ بر پراکنش دیاتومه‏های بنتیک، در مطالعه جوامع گیاهی مؤثر‏‏‏ بوده، کمک شایانی به مدیران در اتخاذ تدابیر مدیریتی مناسب می‏‏نماید. ترکیب جوامع دیاتومه و خصوصیات جنس‏ها در هر گروه از ایستگاه‏ها در رودخانه ماسوله با سایر مطالعات انجام شده در سایر رودخانه‏های دنیا مطابقت داشت (‏37 و 39). جوامع دیاتومه‏های کفزی توسط عامل‏‏‏‏‏های متعددی، از جمله کاربری اراضی و وضعیت‏های خاص هر ایستگاه در مقیاس‏های زمانی و مکانی کنترل می‏‏شوند (‏40 و 41). توزیع دیاتومه‏ها نه تنها به خصوصیات فیزیکی شیمیایی و سایر مواد مغذی آب حساس است، بلکه سرعت آب و نوع بستر نیز مؤثر‏‏‏ند (‏38 و 40). در این مطالعه مقادیر ویژه برای محورهای اول، دوم و سوم CCA (‏132/0، 037/0و 023/0) و با واریانس کل 3047/0 برای دیاتومه‏ها معنی دار بود. در مجموع، 9/62 درصد‏ از کل واریانس در جنس‏های دیاتومه توسط سه محور اول توضیح داده می‏‏شود.

آنچه از نتایج این تحقیق بر می‏آید، بیانگر ارتباط ویژه ای است که بین خصوصیات فیزیکی ‏شیمیایی و پراک‏ش جنس‏ها در منطقه مورد مطالعه وجود دارد و از بین خصوصیات فیزیکی ‏شیمیایی شوری، دمای آب، هدایت الکتریکی، اسیدیته، آهن، نیترات کل و ارتفاع از سطح دریا سهم عمده و میزان سیلیکات و فسفات آب نقش کمتری در تشکیل گروه‏ها‏ی اکولوژیک دارند. به‏طور‏‏ کلی، دیاتومه‏ها به‏عنوان‏ شاخص‏هایی برای نشان دادن تغییرات ایجاد شده در شیمی آب سیستم‏های رودخانه ای شناخته شده‏اند (‏42). با توجه به اینکه آب‏ها‏ی جاری محیط‏هایی به سرعت قابل تغییر هستند، لذا می‏‏توانند زیستگاه‏های متعددی برای میکروارگانیسم‏های آبزی فراهم کنند (‏43). با توجه به انجام طبقه‏بندی منطقه‏ای جویبارها در سراسر جهان، اطلاعات درباره ارتباط آن‏ها‏ با جمعیت‏های زیستی آب‏ها‏ی شیرین کم است (‏44). حضور گونه‏ها در هر زیستگاهی به قابلیت سازگاری آن‏ها‏ در برابر تغییرات محیطی مانند شیمی آب (‏بویژه، اسیدیته، هدایت الکتریکی و مواد مغذی)، نوع بستر، سرعت آب و نور قابل دسترس وابسته است. بیشتر این شاخص‏ها به خصوصیات اکولوژیک منطقه، مانند آب و هوا، زمین‏شناسی و کاربری اراضی بستگی دارند (‏45 و 46). استفنسون در سال 1997 اهمیت این شاخص‏ها در ساختار جنس‏های دیاتومه را بیان کرد. عامل‏‏‏‏‏های مکانی مانند اسیدیته، سرعت آب و فعالیت‏های انسانی به‏طور‏‏ مستقیم بر روی حضور جنس‏ها و در نتیجه ساختار جمعیت آن‏ها‏ مؤثر‏‏‏ است.

مطالعات بر روی پاسخ‏ها یا عکس‏العمل دیاتومه‏های دریایی به عامل‏‏‏‏‏های فیزیکی ‏شیمیایی نیز نشان داده‏اند که این عامل‏‏‏‏‏ها می‏‏توانند تشکیل کلنی دیاتومه‏ها را تحت تاثیر قرار دهند (‏47). نتایج نشان می‏‏دهند که توزیع جنس‏های دیاتومه در رودخانه ماسوله رودخان با تغییر عامل‏‏‏‏‏های فیزیکی ‏شیمیایی آب مانند آهن، هدایت الکتریکی، فسفات، نیترات و سیلیکات وابسته است (‏P<0.05). این نتایج با مطالعات قبلی بر روی جنس Nitzschiaکه با افزایش غلظت فلزات، فراوانی نسبی این گونه‏ها نیز افزایش یافته بود، مطابقت دارد (‏48). کلی و وایتون[13](‏49)، بیان کردند که افزایش گونه‏های Navicula sp. به تراکم مواد آلی و یوتریفیکاسیون وابسته است. تراکم گونه‏های Navicula sp. همچنین به غلظت فلزات روی و کادمیوم بستگی دارد (‏50).

 

نتیجه‏گیری کلی

تغییرات کیفیت آب در طول رودخانه ماسوله رودخان در طی این مطالعه مشاهده شد، که این تغییرات روی ترکیب جمعیتی دیاتومه‏های کفزی تأثیرگذار بوده است، به طوری که تغییر ساختار جمعیت و فراوانی جنس‏ها، به عنوان یک معرف در توصیف تغییرات عناصر آب استفاده می‏شود. شناخت عامل محیطی مؤثر‏‏‏ بر پراکنش دیاتومه‏های کفزی در مطالعه جوامع گیاهی مؤثر‏‏‏ بوده، کمک شایانی به مدیران در اتخاذ تدابیر مدیریتی مناسب می‏‏نماید. به طور خلاصه می‏‏توان این گونه بیان نمود که جمعیت دیاتومه رودخانه ماسوله متاثر از عوامل فیزیکی ‏شیمیایی آب است و از بین خصوصیات فیزیکی ‏شیمیایی شوری، دمای آب، هدایت الکتریکی، اسیدیته، آهن و نیترات کل سهم عمده و میزان سیلیکات و فسفات آب نقش کمتری در تشکیل گروه‏ها‏ی اکولوژیک دارند. به‏طور‏‏ کلی، دیاتومه‏ها به‏عنوان‏ شاخص‏هایی برای نشان دادن تغییرات ایجاد شده در شیمی آب سیستم‏های رودخانه‏ای مناسب هستند.

 

 

پیوست‏ها

 

 

 

 

شکل 4- 1) Amphora؛ 2) Cocconeis؛ 3) Cyclotella ؛ 4) Cymatopleura ؛ 5) Cymbella؛ 6) Reimeria؛ 7) Diatoma؛ 8) Gomphonema

 

شکل 5-1) Fragilaria؛ 2) Synedra ؛ 3) Pinnularia؛ 4) Pleurosira؛ 5) Gyrosigma؛ 6) Surirella؛ 7) Nitzschia؛ 8) Navicula

 

 

شکل 6- 1) Melosira؛ 2) Diploneis؛ 3) Caloneis؛ 4) Thalassiosira؛ 5) Achnanthes؛ 6) Rhoicosphenia؛ 7) Rhopalodia

 

 



[1] - Bacillariophyceae

[2] - Bacillariophyta

[3] - Krammer & Lange-Bertalot(1986-2004)

[4] - OLYMPUS DP12

[5] - JENWAY 370 pH Meter

[6] - JENWAY 470 Cond Meter

[7] - PC MultiDirect

[8] - Canonical Corresponding Analysis

[9] - Detrended Correspondence Analysis

[10] - PC- Ord

[11] - Romer et al., 1984

[12] - Lobo et al., 2010

[13] - Kelly and Whitton, 1995

 

References

(1) Bathurst RR, Zori D, Byock J. Diatoms as bioindicators of site use: locating turf structures from the Viking Age. Journal of Archaeological Science 2011; 37: 2920-28.

(2) Round FE, Crawford RM, Mann DG. The Diatoms: Biology and Morphology of the Genera. Cambridge: Cambridge University Press; 1990.

(3) Battarbee RW. The use of diatom analysis in archaeology. A review. Journal of Archaeological Science 1988; 15: 621-44.

(4) Hasle GR, Syvertsen EE. Marine diatoms. In: Tomas CR (ed.) Identifying marine phytoplankton. New York: Academic press; 1997.

(5) Sabater S, Admiraal W. Biofilms as biological indicators in managed aquatic ecosystems. In: Azim, M. E., Verdegem, M. C. J., van Dam, A. A. & Beveridge, and M. C. M. (eds.) Periphyton: Ecology, Exploitation and Management. UK: CAB International, Wallingford; 2005. 159-77.

(6) Khadmolhossaini Z. Study of relation between plant communities environmental factors in Bonab- Fars province. Iranian Journal of Pasture 2002; 1(3): 222-35.

(7) Moghadam M. Descriptive and statistical ecology of vegetation. Tehran: University of Tehran publications; 2001.

(8) Mesdaghi M. Vegetarian analysis. Mashhad: University of Ferdosi Mashhad, Jihad Publications; 2001.

(9) Mesdaghi M. Plant ecology. Mashhad: University of Ferdosi Mashhad, Jihad. Publications; 2005.

(10)            Marini L, Scotton M, Sebastian K, Angelo P. Effects of local factors on plant species richness and composition of Alpine meadows. Agric. Ecosys. Environ 2007; 119: 281-8.

(11)            Servati M, Fatolahzadeh T. Investigation on Various Erosions Types in Masouleh-Rudkhan Drainage Basin (Guilan Province). Iranian J. Natural Research 2003; 56(3): 155-66.

(12)            Geographical Organisation of Defence Ministry. Rivers Catchment gazetteer of the Caspian Sea: Vol 2. Guilan: Tehran publication; 2000.


(13)            Townsend SA, Peter AG. The role of substrate type on benthic diatom assemblages in the Daly and Roper Rivers of the Australian wet/dry tropics. J Hydrobiologia 2005; 548: 101–15.

(14)            Krammer K, Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae, 1–5. Süsswasserflora von Mitteleuropa. New York: Gustav Fischer Verlag, Stuttgart; 1986–2004.

(15)            Whittaker RH. Gradient analysis of vegetation. Biological Reviews 1967; 42: 207-64.

(16)            ter Braak CJF, Schaffers AP. Co-Correspondence Analysis: A New Ordination Method to Relate Two Community Compositions. Ecology 2004; 85 (3): 834-46.

(17)            ter Braak CJF. Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis. Ecology 1986; 67: 1167–78.

(18)            Leps J, Hadincova V. How Reliable Are Our Vegetation Analyses? J. of Vegetation Science 1992; 3(1): 119-24.

(19)            Kalos MH, Whitlock PA. Monte Carlo Methods.New York :John Wiley and Sons, Inc, Wiley-VCH Verlag; 2004.

(20)            Masoudiyan N, Falahiyan F, Nejadsattari T, Metaji A, Khavarinejad R. Use of epilithic diatoms for assessment of water quality. Iranian Journal of Biology 2009; 4(4): 57-66.

(21)            Jamallou F, Nejadsattari T, Fallahian F. Epilithon Diatoms of Jajrood River. Journal ofPajouhesh and Sazandegi 2005; 73: 1-10.

(22)            Lobo EA, Caliegaro VL, Hermany GD, Bes CE, Wetzel M, Oliver A. Use of epilithic diatoms as bioindicator from lotic systems in Southern Brazil, with special emphasis on eutrophication. Acta Limnol. Brasil 2004; 16: 25-40.

(23)            Morin S, Duong TT, Dabrin A, Coynel A, Herlory O, Baudrimont M, et al. Long-term survey of heavy-metal pollution, biofilm contamination and diatom community structure in the Riou Mort watershed, South-West France. Environmental Pollution 2008; 151: 532-42.

(24)            Duong TT, Feurtet-Mazal A, Coste M, Dang DK, Boudou A. Dynamics of diatom colonization processes in some rivers influenced by urban pollution (Hanoi, Vietnam). Ecological Indicators 2007; 7: 839-51.

(25)            Duong TT, Morin S, Coste M, Herlory O, Feurtet-Mazal A, Boudou A. Experimental toxicity and bioaccumulation of cadmium in freshwater periphytic diatoms in relation with biofilm maturity. Science of the total environment 2010; 408: 552-62.

(26)            Biggs BJF, Kilroy C. Stream periphyton monitoring manual. Christchurch: NIWA; 2000.

(27)            Potapova M, Charles DF. Distribution of benthic diatoms in U.S. Rivers in relation to conductivity and ionic composition. Freshwater Biology 2003; 48: 1311-28.

(28)            Roemer SC, Hoagland KD, Rosowski JR. Development of a freshwater periphyton community as influenced by diatom mucilages. Can. J. Bot. 1984; 62: 1799-813.

(29)            Atazadeh I, Sharifi M, Kelly MG. Evaluation of the Trophic Diatom Index for assessing water quality in River Gharasou, Western Iran. Hydrobiologia 2007; 589: 165–73.

(30)            Lobo EA, Wetzel CE, Ector L, Katoh K, Blanco S, Mayama S. Response of epilithic diatom communities to environmental gradients in subtropical temperate Brazilian rivers. Limnetica 2010; 29 (2): 323-40.

(31)            Chang PC, Ya-Hui G, Peng L. Geographical and seasonal patterns of epiphytic diatoms on a subtropical mangrove (Kandelia candel) in southern China. Ecological Indicators 2010; 10: 143–7.

(32)            Kinross JH, Christofi N, Read PA, Harriman RA. Filamentous algal communities related to pH in streams in Trossachs, Scotland. Freshwater Biol 1993; 30: 301–17.

(33)            Cunningham L, Snape I, Stark SJ, Riddle MJ. Benthic diatom community response to environmental variables and metal concentrations in a contaminated bay adjacent to Casey Station, Antarctica. Marine Pollution Bulletin 2005; 50: 264–75.

(34)            Hillebrand H, Blenckner T. Regional and local impact on species diversity: from pattern to processes. Oecologia 2002; 132: 479-91.

(35)            Facca C, Sfriso A. Epipelic diatom spatial and temporal distribution and relationship with the main environmental parameters in coastal waters. Estuarine. Coastal and Shelf Science 2007; 75: 35- 49

(36)            Manel L, Sabater S. Diatom assemblage’s distribution in Catalan rivers, NE Spain, in relation to chemical and physiographical factors. Water Research 2005; 39: 73–82

(37)            Potapova MG, Charles DF. Benthic diatoms in USA Rivers: distributions along spatial and environmental gradients. Journal of Biogeography 2002; 29: 167–87.

(38)            Martinez de Fabricius AL, Maidana N, Gómez N, Sabater S. Distribution patterns of benthic diatoms in a Pampean river exposed to seasonal floods: the Cuarto River (Argentina). Biodiversity Conservation 2003; 12: 2443-54.

(39)            Soininen J, Paavola R, Muotka T. Benthic diatom communities in boreal streams: community structure in relation to environmental and spatial gradients. Ecography 2004; 27: 330-42.

(40)            Pan Y, Herlihy A, Kaufmann M, Wigington J, Van Sickle J, Moser T. Linkages among land-use, water quality, physical habitat conditions and lotic diatom assemblages: a multi-spatial scale assessment”. Hydrobiologia 2004; 515: 59-73.

(41)            Passy SI, Blanchet FG. Algal communities in human-impacted stream ecosystems suffer beta-diversity decline. Divers.Distrib 2007; 13: 670-9.

(42)            Triest L, Kaur P, Heylen S, De Pauw N. Comparative monitoring of diatoms, macroinvertebrates and macrophytes in the Woluwe River (Brussels, Belgium). Aquat. Ecol 2001; 35: 9–17.

(43)            Townsend CR, Hildrew AG. Species traits in relation to a habitat templet for river systems. Freshwat. Biol 1994; 31: 265–75.

(44)            Hawkins CP, Norris RH, Gerritsen J, Hughes RM, Jackson SK, Johnson RK, Stevenson RJ. Evaluation of the use of landscape classifications for the prediction of freshwater biota: synthesis and recommendations. J. North Am. Benthol. Soc 2000; 19: 541–56.

(45)            Omernik JM. Ecoregions of the conterminous United States. Ann. Assoc. Am. Geogr 1987; 77: 118–25.

(46)            Stevenson RJ. Scale-dependent determinants and consequences of benthic algal heterogeneity. J. North Am. Benthol. Soc 1997; 16: 248–62.

(47)            Thompson SE, Taylor AR, Brownlee C, Callow ME, Callow JA. The role of nitric oxide in diatom adhesion in relation to substratum properties. J. Phycol 2008; 44: 967–76.

(48)            Laura C, Ian S, Jonathan SS, Martin JR. Benthic diatom community response to environmental variables and metal concentrations in a contaminated bay adjacent to Casey Station, Antarctica. Marine Pollution Bulletin 2005; 50: 264–75.

(49)            Kelly MG, Whitton BA. The trophic diatom index: a new index for monitoring eutrophication in rivers. J. Appl. Phycol 1995; 7: 433–44.

(50)            Ivorra N, Hettelaar J, Tubbing GMJ, Kraak MHS, Sabater S, Admiraal W. Translocation of microbenthic algal communities used for in situ analysis of metal pollution in rivers. Arch. Environ. Contam. Toxicol 1999; 37: 19–28.