بررسی پراکنش فیتوپلانکتون ها و تاثیر پارامترهای فیزیکوشیمیایی بر ازدیاد آنها در رودخانه شهر بیجار گیلان

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره شش، شهریور  ماه 99

بررسی پراکنش فیتوپلانکتون ها و تاثیر پارامترهای فیزیکوشیمیایی بر ازدیاد آنها

در رودخانه شهر بیجار گیلان

خیزران ابراهیمی ثابت^*[1]

Kheizaran.ebrahimi@gmail.com

معصومه جمال امیدی[2]

جنت سرمد[3]

چکیده

 زمینه و هدف: فیتوپلانکتون در ساختار و فعالیت اکوسیستم آب های شیرین نقش مهمی ایفا میکنند. کیفیت و کمیت فیتوپلانکتون ها تا قسمتی به بار مغذی موجود درآب بستگی دارد. بنابراین استفاده از فیتوپلانکتون در اکوسیستم های مختلف آبی برای ارزیابی کیفیت آب  یا میزان آلودگی آب مورد استفاده قرار می گیرند.

روش بررسی : رودخانه شهر بیجار در محدوده گیلان که از مهم ترین رودخانه های کشور می باشد ، علاوه بر منبع اصلی تامین آب شرب در منطقه برای مصارف مختلف در امر کشاورزی حائز اهمیت می باشد. 48 مورد نمونه برداری برای مدت یک سال آبی از تیر ماه 1394 تا خرداد 1395 در 4 ایستگاه تعیین شده در طول شاخه اصلی رودخانه شهر بیجار انجام گردید و تاثیر عوامل فیزیکوشیمیایی بر ترکیب و فراوانی فیتوپلانکتون ها، در فصول مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.

یافته ها: نتایج حاصل از مطالعه بیولوژیکی رودخانه شهر بیجار، بیانگر حضور 5 شاخه و 57 جنس در این منطقه می باشد. از نظر فراوانی شاخهBascillariophyta در تمام فصول بر شاخه های دیگر غالب بودند.

بحث و نتیجه گیری: همچنین با استفاده از نرم افزارSpss و بکارگیری آزمون کولموگروف-اسمیرنوف مشخص گردید که داده های جمع آوری شده برای تمام پارامترها دارای توزیع نرمال اند و تعداد فیتوپلانکتون ها با فاکتورهای دما و PH  و نیتروژن همبستگی معنی داری دارند.

واژه های کلیدی:  فیتوپلانکتون- دیاتومه- سیانوباکتریها- اکوسیستم- رودخانه شهر بیجار

Distribution of Phytoplankton and Physicochemical Parameters Impact on Their Propagation in the River Gilan Bijar

Kheizaran Ebrahimi Sabet ^[4]*

Kheizaran.ebrahimi@gmail.com

Masomeh Jamal Omidi ^[5]

Jannat Sarmad ^[6]

Abstract

Background and objective: Phytoplankton in the structure and function of freshwater ecosystems play an important role. Quality and quantity of phytoplankton depend on in part on water the load nutritious. Therefore, the use of phytoplankton in different ecosystems, water is used to measure water quality or water pollution.

Method: The river of Bijar city in Gilan area, which is one of the most important rivers in the country, in addition to the main source of drinking water supply in the region, is important for various uses in agriculture. 48 samples were taken for a wet year from July 2015 to June 2016 in 4 designated stations along the main tributary of Bijar city and the effect of physicochemical factors on the composition and frequency of phytoplankton in different seasons were studied and analyzed.

Finding: The results of the study of biological River Bijar, indicates the presence of 5 branches and 57 Genus in the region. The frequency of Bascillariophyta branches on other branches were dominant in all seasons.

Discussion and Conclusion: Using Spss software and Kolmogorov-Smirnov test, it was found that the collected data for all parameters have a normal distribution and the number of phytoplankton has a significant correlation with temperature, pH and nitrogen.

Key words: Phytoplankton, Diatoma ,Cyanobacteria, Ecosystem, The River Gilan Bijar

مقدمه

فیتوپلانکتون ها بزرگ ترین تولید کنندگان اولیه در منابع آبی هستند که منبع مهم غذایی برای موجودات دیگر  بشمار می آیند. ترکیب جنس ها و تغییرات فصلی آن ها به فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی وابسته  است (1). تمامی فاکتور های فیزیکو شیمیایی و زیستی هرمحیط آبی بر روی ترکیب و زیست توده فیتوپلانکتون ها تأثیر گذاشته، مقدار و تنوع آن ها را تغییر می دهد (1). تغییردر ترکیب جنس ها و غالبیت فیتوپلانکتون ها می تواند توسط عواملی مانند دما، نور، مواد مغذی، ته نشینی ومصرف توسط زئوپلانکتون ها و غیره رخ دهد (2). از جلبک ها برای ارزیابی کیفیت آب یا میزان آلودگی آب دراکوسیستم های مختلف استفاده میکنند کیفیت آبها معمولا با پارامترهای اکسیژن محلول،PH  و ترکیبات ویژه دیگر ارزیابی می گردد(3). فیتوپلانکتون ها به عنوان یکی از اجزاء اولیه بیولوژیکی، در انتقال انرژی به ارگانیزم های واقع در سطوح بالای زنجیره های انرژی در اکوسیستم های آبی، مطرح میباشند)4(. استفاده از فیتوپلانکتون در اکوسیستم های مختلف آبی برای ارزیابی کیفیت آب  یا میزان آلودگی آب  مورد استفاده قرار می گیرند(5و6). در مطالعه فعال در (1392)، بر روی جلبک های رودخانه بهمشیر در فصل پاییز و زمستان به دلیل نور کم و ایجاد آلودگی از نوع گل و لای، فراوانی فیتوپلانکتون ها پایین بوده است. اکسیژن محلول از شاخص های مهم که به منظور تعیین اولیه وضعیت آبزیان مورد استفاده قرار می گیرد (7). بررسی ساختار جوامع  فیتوپلانکتونی بخصوص  پراکنش و فراوانی آن ها جهت ارزیابی  کیفیت آب ها مورد استفاده قرار می گیرد (8). کدورت آب، عامل مهمی در محدود کردن تولید فیتوپلانکتون ها بحساب می آیند(9). کاربرد گسترده فسفات ها در شوینده های خانگی یکی از منابع افزایش  مواد مغذی  بوده که تأثیرات شگرفی بر روی اکوسیستم های آبی می گذارند(10). سد مخزنی شهر بیجار در فاصلهKm8 از روستای شهر بیجار از توابع امامزاده هاشم در حدود Km35 شهر رشت بر روی رودخانه زیلکی قرار دارد.اگر چه مطالعات مربوط به ترکیب جمعیتی فیتوپلانکتون ها برای تعیین کیفیت آب با استفاده از شاخص های فیتوپلانکتونی در برخی از مناطق ایران صورت گرفته است، با این حال تاکنون چنین مطالعه ای بر روی رودخانه سد شهر بیجار استان گیلان انجام نگرفته است. هدف از این تحقیق، شناسایی فیتوپلانکتون ها، تاثیر عوامل محیطی و عوامل فیزیکوشیمیایی بر توزیع و تراکم آن ها در فصول مختلف  می باشد.

روش آزمون

روش نمونه برداری در این تحقیق براساس بخش 10200 کتاب استاندارد متد 2005 انجام گرفت(11) که شامل اندازه گیری، نیترات، آمونیاک و درجه حرارت،PH،DO ،EC ،TDS ،BOD₅ ،TP ،TN ،COD  آب بوده که بر طبق روش های استاندارد مندرج در کتاب استاندارد متد با اعمال روش های مراقبتی در آزمایشگاه مرکزی آب و فاضلاب استان انجام و نتایج حاصل ازآن مشخص گردید.آزمون اختلاف یا عدم اختلاف میانگین غلظت پارامتر در ایستگاه ها و ماه های مختلف بررسی ومحاسبات آماری با استفاده از نرم افزار  SPSSتحلیل شدند. نمونه برداری به صورت ماهانه، 48 مورد نمونه برداری برای مدت یک  سال آبی از تیر ماه 1394 تا خرداد 1395 در 4 ایستگاه تعیین شده در طول شاخه اصلی رودخانه شهر بیجار انجام گردید. دمای آب ،اکسیژن محلول (DO) ، هدایت الکتریکی(EC)، PH، به ترتیب بوسیله Oxi متر و EC متر ، PH سنج در محل نمونه برداری اندازه گیری شدند. ترکیبات محلول PO4، NO₃، TN  ،و...با دستگاه اسپکتروفتومتر DR2005  Hack اندازه گیری شدند(11).

در روش بیولوژیکی از روش ممبران فیلتر استفاده شده که در این روش از فیلترهایی به جنس استات سلولز یا نیترات سلولز با منافذ 8/0و3 میکرون استفاده گردید. آب با حجم مشخص (یک لیتر)را درون قیف بوخنر ریخته و پس از آن پمپ خلا را روشن نموده ،که پمپ هوای زیر ارلن را مکیده و با ایجاد فشار منفی تمام آب از فیلتر عبور نموده و ارگانیسم ها بر روی فیلتر نشستند. سپس فیلتر با 1 میلی لیتر آب مقطر شسته تا جلبک ها از روی فیلتر جدا شوند(در صورت کدورت زیاد با 5 یا 10 میلی لیتر آب مقطر شسته و 5 یا 10 لام تهیه می نماییم) بعد از این کار 1 میلی لیتر آب با لام سدویک رافتر (1میلی لیتر حجم دارد) ریختیم و این لام را با قرار دادن لامل بر روی آن در زیر میکروسکوپ بالنز 10× مورد مطالعه قرار دادیم. نمونه برداری فیتوپلانکتون ها در آزمایشگاه با هدف بررسی کمی و کیفی آنها یعنی شناسایی و شمارش  در سه تکرار از هر ایستگاه صورت گرفت و نمونه ها با استفاده از کلیدهای شناسایی معتبر در حد جنس شناسایی شدند.روش های اندازه گیری عناصر فیزیکوشیمیایی که بطور معمول در آب موجودند، اعم از کاتیون ها وآنیون ها در آزمایشگاه مرکزی آب و فاضلاب مورد سنجش قرار گرفتند(جدول2).

جدول 1- مختصات جغرافیایی ایستگاه های نمونه برداری  رودخانه شهر بیجار( آیت اله بهجت)

Tabel 1-The geographic coordinates sampling locationsRiver Bijar

جدول 2-روشهای  استاندارد آزمون های فیزیکوشیمیایی

Tabel 2- Standard methods of physicochemical tests 

نتایج بررسی فیتوپلانکتون ها

نتایج حاصل از مطالعه بیولوژیکی رودخانه شهر بیجار در محدوده گیلان و با بررسی انواع شاخه های فیتوپلانکتون ها در طی 12 ماه نمونه برداری از 4 ایستگاه مورد مطالعه، بیانگرحضور 5 شاخه و57 جنس در این منطقه می باشد. از بین شاخه های فیتوپلانکتونی Bascillariophyta با 23 جنس بیش ترین درصد(40%) و بعد از آن Chlorophyta با 20 جنس (34%)و به دنبال آنCyanophyta  با 10 جنس (17%)، Euglenophyta  و Pyrophyta هر کدام با 2 جنس (5/3%)، بیش ترین فراوانی را دارند. در ایستگاه های مورد مطالعه در رودخانه شهر بیجار مشاهده گردید که مجموع دیاتومه ها در ایستگاه 1(بالادست رودخانه) برایستگاه های دیگر غالب بودند. یعنی از بالادست رودخانه به سمت پایین دست تعداد دیاتومه ها سیر نزولی داشتند. تعداد کلروفیسه ها و سیانوفیسه ها در ایستگاه های مختلف از ایستگاه 1( بالادست) به سمت پایین دست(سد انحرافی)، سیر صعودی داشتند. کاهش جمعیت فیتوپلانکتون ها پس ازفصل  پاییز بهدلیل تغذیه، کم شدن نور و کاهش  طول روز و کاهش دما می باشد. از عوامل اصلی  بازدارنده رشد جلبک ها در فصل زمستان، ناکافی بودن نور خورشید و کوتاه شدن طول روز می باشد.

نتایج بررسی پارامترهای فیزیکوشیمیایی

نتایج حاصل از اندازه گیری دما در فصول و ماه های مختلف نشان می دهد که  مقدار درجه حرارت در تابستان بخصوص در ماه های تیر و مرداد روند افزایشی داشته که در این 2 ماه به بیش ترین مقدار خود رسیده و سپس تا اسفند ماه سیر نزولی داشته است که در بهمن ماه به حداقل مقدار خود رسیده است، بطوریکه بیشترین میزان درجه حرارت مربوط به ایستگاه شماره 4 در ماه مرداد 2/27 درجه سانتی گراد و کم ترین میزان آن 4/10 درجه سانتی گراد مربوط به ایستگاه شماره 1در بهمن ماه بوده است .نتایج نشان می دهد، در ماه های گرم سال با افزایش دما، تعداد فیتوپلانکتون ها افزایش و در ماه های سرد سال با کاهش دما، تعداد فیتوپلانکتون ها کاهش یافته است(نمودار1). با توجه به روند تغییرات اکسیژن محلول آب  در ایستگاه های  نمونه برداری شده از بالادست رودخانه به سمت پایین دست مقدار اکسیژن محلول بطور معمول روند کاهشی داشته است و کم ترین مقدار اکسیژن محلول در شهریور ماه در ایستگاه شماره 4 به حداقل مقدار (22/3) می رسد که این کاهش در نتیجه کاهش میزان  بارندگی و به تبع آن افزایش  آلودگی های اکسیژن خواه در آب  می باشد. با کاهش دما و افزایش بارندگی وافزایش  جریان آب، میزان اکسیژن محلول در آب افزایش یافته است. بنابراین  مشاهده می شود از آبان  ماه تا اسفند ماه تغییرات اکسیژن محلول روند افزایشی را نشان می دهد همچنین فعالیت  میکروارگانیسم ها با افزایش  دما بیش تر شده، در نتیجه مصرف اکسیژن بالا رفته و منجر به کاهش اکسیژن محلول می شود ( نمودار2).

نیتروژن هم به عنوان یکی از عوامل رشد جلبک ها دررودخانه شهر بیجار در نظر گرفته شده بود و نتایج نشان داد که، ارتباط معنا داری بین تعداد فیتوپلانکتون ها و  مقدار نیتروژن کل در رودخانه شهر بیجار وجود دارد که مقدار حداکثر وحداقل بین 5/3 و 88/0 میلی گرم در لیتر متغیر می باشد.

نیترات به عنوان یکی از مواد مغذی مهم برای رشد موجودات آبزی مطرح است که تنها در غلظت های بالاتر از 50 میلی گرم در لیتر، برای آبزیان بصورت  سمی عمل می نماید (12). نیترات در این پژوهش به عنوان یکی از عوامل رشد فیتوپلانکتون ها در رودخانه شهر بیجار در نظر گرفته شده بود که نتایج نشان داد که با توجه به ازدیاد فیتوپلانکتون ها در فصل تابستان (ماه های گرم  سال ) مقدار نیترات دارای نوسانات  بسیار ناچیز، اما با شروع بارندگی ها دارای  تغییرات کمی در ماه های  سرد سال بود. پارامتر نیترات درتابستان کم ترین مقدار را دارا بوده و در مجموع در زمستان دارای بیش ترین مقدار است. به نظر می رسد با شروع فصل بارندگی در فصول پاییز و زمستان و در نتیجه کاهش  فعالیت  بیولوژیکی در رودخانه، میزان نیترات افزایش  یافته و در طول فصل گرما میزان آن در اثر جذب و اعمال بیوشیمیایی  فیتوپلانکتون کاهش  می یابد (نمودار6). مقدار نیترات همیشه بسیار پایین تر از حد مورد انتظار می باشد. در بررسی  میزان فسفات، مشاهده گردید که میزان فسفات در ایستگاه بالادست رودخانه نسبت به ایستگاه پایین بیش تر است. مقدار فسفات در فصل بهار در ماه اردیبهشت و خرداد به علت بارندگی های متناوب و استفاده از کودهای فسفاته در مزارع اطراف رودخانه ها نسبت به فصول دیگر بیشتر می باشد دامنه تغییرات فسفات در آب این رودخانه بین 2/0 میلی گرم در لیتر در ماه شهریور(کم ترین) و 06/1 میلی گرم در لیتر در ماه خرداد (بیش ترین)در نوسان بوده است. که مقدارآن قابل قبول می باشد (نمودار7).

طبق مطالعات، دما و PH بالا معمولاً باعث شکوفایی  سیانوباکتریها در آب های شیرین می شود. نتایج این مطالعه حاضر با نتایج گزارش شده توسط محبی و همکاران(1388)، که جمعیت فیتوپلانکتون ها را بروی دریاچه سد ارس مطالعه نمودند، مشابه می باشد . بیش ترین میزانPH  در فصل تابستان به دلیل افزایش رشد فیتوپلانکتون ها، همراه با افزایش دما و کاهش مواد مغذی می باشد. با توجه به اندازه گیری PH در ماه ها و ایستگاه های متفاوت، مشخص گردید که ارتباط معنی داری بین PH و تعداد فیتوپلانکتون ها وجود دارد و هرچه مقدارPH  بالاتر بوده است تعداد فیتوپلانکتون افزایش یافته است(نمودار3). همچنین در ماه های گرم سال(تیر، مرداد، شهریور) بین تعداد فیتوپلانکتون ها و کدورت رابطه مستقیم وجود دارد. مقدار کدورت (NTU ) در تابستان نسبت به زمستان کم تر و تنوع فیتوپلانکتون ها بیش تر است. با ازدیاد فیتوپلانکتون ها میزان کدورت افزایش یافته است ویا برعکس. ولی در زمستان، ماه های سرد سال ارتباطی بین مقدار کدورت و تعداد جلبک ها وجود ندارد(نمودار8). این موضوع نشان می دهد که احتمالاً کدورت در این  ماه ها به دلیل افزایش میزان بارش بارندگی و افزا یش املاح و گل و لای می باشد که جمعیت  فتیوپلانکتون ها را کاهش  می دهد.

شکل1- تغییرات دما با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

                    Figure 1-In different months of number phytoplankton with temperature changes

شکل2- تغییرات DO با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

Figure2-In different months ofnumber phytoplankton with DO changes

شکل3- تغییرات PH با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

Figure 3-In different months ofnumber phytoplankton with PH changes

شکل4-تغییرات کدورت با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

Figure 4-In different months ofnumber phytoplankton with Turbidity changes

شکل5-تغییرات آمونیوم  با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

                     Figure 5-In different months ofnumber phytoplankton with Amonium change

شکل6- تغییرات نیترات با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

Figure 6-In different months ofnumber phytoplankton with Nitrat change

شکل7- تغییرات فسفات با تعداد فیتوپلانکتون ها در ماه های مختلف

Figure 7-In different months ofnumber phytoplankton with Phosphat change

   جدول3- ضریب همبستگی بین فیتوپلانکتون ها و پارامترهای فیزیکوشیمیایی

Tabel 3- The correlation between physicochemical parameters and phytoplankton

نتیجه گیری