بررسی شرایط اکولوژیک بسترهای گلی با استفاده از جوامع ماکروبنتوز در منطقه سجافی خلیج فارس

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یک، شماره سه، خرداد ماه 98

بررسی شرایط اکولوژیک بسترهای گلی با استفاده از جوامع ماکروبنتوز در منطقه سجافی خلیج فارس

محمد صادق­صبا ^[1]*

M.sadeghsaba@Gmail.com

سید محمدباقر نبوی^[2]

ابراهیم رجب­زاده قطرمی^[3]

غلامرضا سبزقبایی^[4]

سولماز دشتی^[5]

صغری رستمی^[6]

چکیده

زمینه و هدف: پهنه­های آبی، قسمت اعظم سطح کره زمین را پوشانده­اند و بسترشان نیز زیستگاهی بسیار متنوع را برای آبزیان فراهم می­نمایند. از آن­جا که جوامع بنتوزی تیپ خاصی از بستر را به عنوان زیستگاه خود انتخاب می­کنند، مطالعه رسوبات بستر و موجودات زیست­کننده در آن­ها می­تواند ما را در ارزیابی­های زیست­محیطی یاری دهد. این تحقیق به منظور بررسی شرایط اکولوژیک بسترهای گلی با استفاده از جوامع ماکروبنتوز در منطقه سجافی خلیج­فارس انجام گردید.

روش بررسی: نمونه­برداری از منطقه مورد مطالعه در پاییز سال 1388 و  با 3 تکرار در هر ایستگاه جهت آنالیز دانه­بندی و تعیین درصد مواد آلی رسوبات انجام شد و شناسایی موجودات ماکروبنتوز و سنجش عوامل فیزیکی شیمیایی با استفاده از نمونه­بردار گرب و دستگاه Hach-HQ40d صورت گرفت. شاخص­های تنوع شانون_ وینر و سیمپسون، یکنواختی کامارگو و غنای مارگالف و منهینک محاسبه و  جهت بررسی توزیع داده­ها از آزمون ناپارامتریک کولموگروف- اسمیرنف، جهت مقایسه و  بررسی روابط بین شاخص­های تنوع و تراکم، عوامل فیزیکی شیمیایی و پارامترهای رسوب از آزمون آنالیز واریانس یکطرفه و  آزمون همبستگی اسپیرمن و جهت ارزیابی آلودگی محیطی نیز از الگوی ولچ استفاده شد.

یافته­ها: در مجموع 8 گروه از موجودات کف­زی مشتمل بر 81 گونه شناسایی شدند که گروه­های غالب ماکروبنتوزی به ترتیب شامل شکم­پایان با 03/43%، پرتاران با 31/29% و دو کفه­ای­ها با 53/20% بودند. بیش­ترین مقادیرتنوع شانون در ایستگاه 11 با مقدار 523/4 تعیین شد. هم­چنین بیش­ترین مقادیر شاخص­های تنوع و غالبیت سیمپسون، یکنواختی کامارگو، غنای مارگالف و منهینک به ترتیب 948/0، 158/0، 828/0، 830/5 و830/2 محاسبه شد. بیش­ترین و کم­ترین میزان فراوانی به ترتیب 4920 و 560  عدد ماکروبنتوز در مترمربع در ایستگاه­های 10 و 17 ثبت گردید.

بحث و نتیجه­گیری: با توجه به نتایج به­دست آمده از شاخص­های اندازه­گیری شده در این مطالعه که همگی مؤید بالا بودن تنوع گونه­ای ماکروبنتوزها در بسترهای گلی منطقه سجافی می­باشد، می­توان به این نتیجه رسید که منطقه مورد مطالعه از پتانسیل بالای زیست­محیطی در زمینه حفظ غنای ذخایر بی­مهرگان بنتیک برخوردار است. 

واژه­های کلیدی: ماکروبنتوز، شاخص زیستی، بستر گلی، منطقه سجافی، خلیج فارس.

Investigating the Ecological Conditions of Muddy Substrates Using Macrobenthos Communities in Sajafi Area, the Persian Gulf

Mohammad Sadeghsaba[7] *

M.sadeghsaba@Gmail.com

Seyed Mohammad Bagher Nabavi[8]

Ebrahim Rajabzadeh Ghatrami[9]

GholamReza Sabzghabaei[10]

Soolmaz Dashti [11]

Soghra Rostami ^[12]

Abstract

Background and Objective: The majority of the Earth's surface is covered by water bodies whose beds provide very diverse habitats for aquatic. Since benthos communities choose particular type of bed as their habitat, study of sediments and organisms in the substrate environment can help the environmental assessments. This study was performed to assess the ecological condition of the muddy substrates using macrobenthos communities in Sajafi region of the Persian Gulf.

Method: Sampling was done in fall 2009 at 20 stations with 3 replicates at each station to determine organic matter and grain size of the sediments. Measurement of water chemical and physical factors and identification of macrobenthoses were carried out using Hach-HQ40d and Grab devices. Diversity indices of Shannon - Wiener, Simpson, Camargo uniformity, Margalef and Menhink species richness were calculated. Nonparametric Kolmogorov-Smirnov test was used to evaluate the distribution of the data, the oneway ANOVA and Spearman correlation tests were used to compare and evaluate the relationships among diversity and density indices, chemical and physical factors and sediment parameters, and Welch pattern was used for assessing the environmental pollution.

Findings: Totally 8 groups of Benthos comprising 81 species were identified. The most frequency percent belonged to Gastropoda with 43.03%, Polychaeta with 29.31 % and Bivalvia with 20.53%, respectively. The highest value of Shannon index at station 11 was 4.523. The highest values ​​of diversity and dominance of Simpson, Camargo evenness, and Margalef and Menhink richness indices were 0.948, 0.158, 0.828, 5.830 and 2.830 respectively. The maximum and minimum values ​​of frequency were 4920 and 560 macrobenthos per square meter, at Stations 10 and 17 respectively.

Discussion and Conclusion: According to the results of the measured indices, which confirmed the high diversity of macrobenthos in the muddy bed of Sajafi area, it can be concluded that the study area has a high potential to preserve the environmental richness of benthic invertebrates.

Keywords: Macrobenthos, Bioindicator, Muddy Substrate, Sajafi Area, the Persian Gulf

مقدمه

اقیانوس­ها و دریاها حدود 71 درصد از سطح کره زمین را به خود اختصاص داده­اند. رسوبات بستر اقیانوس­ها و دریاها از مناطق جزر و مدی تا عمیق­ترین نقاط، شمار زیادی از موجودات را به صورت دایم و یا موقت در خود جای داده­اند، به­طوری­که می­توان گفت تقریباً تمام گروه­های بی­مهرگان و ماهی­ها در آن جا حضور دارند (1). نظر به این که گستره­های آبی، قسمت اعظم سطح کره زمین را پوشانده­اند و بسترشان نیز زیستگاهی بسیار متنوع را برای آبزیان فراهم می­نمایند، مطالعه این مناطق از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می­باشد. بخش اعظم بسترها از رسوبات پوشانده شده است و فقط درصد کمی از آن­ها صخره­ای یا مرجانی است (2). از آن­جا که اجتماعات بنتوزی تیپ خاصی از بستر را به عنوان زیستگاه خود انتخاب می­کنند، لذا مطالعه رسوبات بستر آن­ها و موجودات زیست کننده در آن­ها می­توانند ما را در ارزیابی­های زیست­محیطی یاری دهند، چرا که موجودات کفزی از لحاظ تعداد و تنوع، در ارتباط با زنجیره غذایی و تولیدات آب­ها جایگاه خاصی را به­خود اختصاص داده­اند.

در زمینه جمعیت ماکروبنتوز ها مطالعات متعددی انجام گرفته است. محققین در خور موسی و غنام 14 گونه مربوط به 6 رده از بی­مهرگان کف­زی در منطقه را شناسایی که بیش­ترین درصد فراوانی به ترتیب مربوط به پرتاران، دوکفه­ای­ها، شکم­پایان، ده­پایان سخت­پوست، جورپایان و پاروپایان بود و از میان پرتاران گونه غالب Lycastopsis sp. در اکثر ایستگاه­های مطالعاتی شناسایی شد (3). هم­چنین در مطالعه دیگری در منطقه حفاظت شده خور گابریک در شهرستان جاسک (دریای عمان)، بیش­ترین فراوانی مربوط به رده دوکفه­ای­ها با 42% و کم­ترین فراوانی متعلق به رده شکم­پایان با فراوانی 10% بود. در این مطالعه 53 گونه متعلق به 31 خانواده شناسایی شد. میزان مواد آلی موجود در رسوبات بستر نیز نسبتاً بالا بود که به دانه­بندی ذرات رسوب که از نوع سیلتی_رسی بودند، نسبت داده شد (4). نتایج مطالعات محققین در مالزی بر روی تنوع کف­زیان و کیفیت آب رودخانه لنگت نشان داد که تنوع بی­مهرگان کفزی تحت تاثیر اکسیژن محلول، دما و دانه­بندی رسوبات بستر می­باشد (5). نتایج مطالعه دیگر در برزیل بیانگر این بود که تغییرات در شوری، جریانات آبی و ویژگی­های بستر، عوامل اصلی تعیین کننده تغییرات زمانی و مکانی در جوامع ماکروبنتوزی مصب کائه­تا هستند (6). از آن­جا که ماکروبنتوزها از تحرک کمی برخوردار هستند، سنجش تغییرات ساختاری در اجتماعات آن­ها می تواند یک شاخص اکولوژیک از شرایط محیطی به­شمار رود. در نتیجه تغییرات به­وجود آمده در تراکم و پراکنش آن­ها در طول زمان و مکان گویای سلامت یا عدم سلامت اکوسیستم محسوب می­شود. لذا هدف از انجام این تحقیق بررسی شرایط اکولوژیک بسترهای گلی با استفاده از جوامع ماکروبنتوز در منطقه سجافی خلیج فارس می­باشد.

روش بررسی

منطقه مورد مطالعه در بسترهای گلی منطقه دریایی سجافی که در بخش منتهی به دریای رودخانه زهره یا هندیجان قرار گرفته است، اکوسیستم بسیار ارزشمندی است که در 31 کیلومتری هندیجان و در منتهی­الیه جنوب­شرقی استان خوزستان بین عرض­های شمالی 10  30 و 00  30 و طول­های شرقی 20  49 و 30  49 واقع شده است. مساحت تقریبی بسترهای گلی منطقه سجافی بحرکان در شرایط جزر حدود 150 کیلومترمربع محاسبه شده است (7). به منظور شناخت پیدا کردن از شرایط بستر آب­های جزر و مدی و زیرجزر و مدی منطقه سجافی، یک بازدید میدانی از محل مورد مطالعه انجام گرفت. بر اساس نتایج به­دست آمده از فاز مقدماتی و با هماهنگی اداره کل حفاظت محیط زیست خوزستان، از 20 ایستگاه نمونه­برداری انجام شد (شکل 1). نمونه­برداری از منطقه مورد مطالعه یک بار و در پاییز سال 1388 صورت گرفت. این نمونه­برداری شامل سنجش عوامل فیزیکی شیمیایی و برداشت رسوب از بستر ایستگاه­های نمونه­برداری جهت آنالیز دانه­بندی رسوبات و تعیین درصد مواد آلی رسوب و نیز شناسایی موجودات ماکروبنتوز بود. جهت برداشت رسوبات بستر، از نمونه­بردار گرب مدل ون­وین با سطح مقطع 025/0 مترمربع استفاده شد. هم­چنین برای سنجش عوامل فیزیکی شیمیایی آب از دستگاه Hach-HQ40d استفاده گردید. در هر ایستگاه 3 نمونه رسوب جهت شناسایی موجودات ماکروبنتوزی و یک نمونه هم برای آنالیز دانه­بندی رسوبات و تعیین درصد مواد آلی برداشت شد. پس از اتمام نمونه­برداری، ابتدا نمونه‌های مربوط به شناسایی ماکروبنتوزها توسط آب دریا و با استفاده از الک با چشمه 5/0 میلی­متر شستشو داده شدند و سپس به محتویات الک جهت جلوگیری از فساد آن­ها و تثبیت موجودات زنده، الکل اتیلیک 96 درجه افزوده شد و مشخصات هر نمونه بر روی ظروف پلاستیکی ثبت گردید. نحوه نمونه­برداری، نگه­داری، جداسازی بنتوزها، آنالیز دانه­بندی رسوبات و تعیین درصد مواد آلی رسوبات با استفاده از منابع موجود (8، 9و10) انجام پذیرفت. به منظور نشان دادن تغییرات دانه­بندی، ذرات رسوبی غالب در سه محدوده اندازه‌ای، ذرات ریزتر از 063/0 میلی­متر (GSA₁)، ذرات 125/0 – 063/0 میلی­متر (GSA₂) و ذرات درشت­تر از 125/0 میلی­متر (GSA₃) قرار گرفت (9). هم­چنین با استفاده از نرم­افزار آماری SPSS16.0، جهت بررسی توزیع عوامل فیزیکی شیمیایی و داده­های تنوع، از آزمون ناپارامتریک کولموگروف- اسمیرنف و برای بررسی روابط بین شاخص­های تنوع و تراکم، عوامل فیزیکی شیمیایی و پارامترهای رسوب از آزمون همبستگی اسپیرمن استفاده گردید. جهت ارزیابی آلودگی محیطی نیز از الگوی معرفی شده ولچ (11) بهره گرفته شد (جدول1). هم­چنین مقایسه مقادیر پارامترها در ایستگاه­های مختلف با استفاده از آزمون آنالیز واریانس یک­طرفه انجام پذیرفت. شاخص­های تنوع شانون_ وینر و سیمپسون، یکنواختی کامارگو و غنای مارگالف و منهینک نیز با استفاده از روابط ارایه شده در جدول (2) محاسبه گردید (12).

جدول 1- الگوی معرفی شده توسط 1992 Welch,

Table 1. The introduced model by Welch 1992

شکل 1- نقشه منطقه مورد مطالعه و موقعیت ایستگاه­های نمونه­برداری در آب­های ساحلی خلیج­فارس در منطقه سجافی خوزستان

Figure 1. Location map of the study area and sampling stations in the coastal waters of Sajafi region in Khuzestan

جدول 2-  نحوه محاسبه و دامنه تغییرات شاخص­های تنوع و یکنواختی

Table 2. Calculation and range of diversity and evenness indices

در این روابط،  نسبت افراد گونه iام به کل افراد جامعه، S تعداد کل گونه­ها در جامعه، N تعداد کل افراد، D تراکم و A مساحت مورد بررسی می­باشد.

یافته­ها

نتایج به­دست آمده از جداسازی ماکروبنتوزها در ایستگاه­های مورد مطالعه نشان داد که گروه­های غالب ماکروبنتوزی به­ترتیب شامل پرتاران ، نرم­تنان و سخت­پوستان می­باشند. این فراوانی­ها به ترتیب در ایستگاه 10 برای شکم­پایان، ایستگاه 3 برای دوکفه­ای­ها، ایستگاه 2 برای پرتاران، ایستگاه 1 برای سخت­پوستان، ایستگاه­های 2 و 16 برای خارپوستان، ایستگاه 7 برای حشرات، ایستگاه 20 برای کم­تاران و ایستگاه 6 برای بادام­شکلان ثبت شد. غالب­ترین گروه­های ماکروبنتوزی به ترتیب شامل شکم­پایان، پرتاران، دوکفه­ای ها، سخت­پوستان، حشرات، کم­تاران و بادام­شکلان بودند (جدول3).

نتایج به­دست آمده از آنالیز پارامترهای فیزیکی و شیمیایی نشان دادکه عمق آب در ایستگاه­های مورد مطالعه به دلیل شیب کم بستر  بین 5/3 الی 9 متر در نوسان بود. بیش­ترین عمق آب در ایستگاه­های 10، 13 و 14 با ماکزیمم 9 متر ثبت شد. میزان اکسیژن محلول در آب­های مجاور بستر بین 34/5 تا 69/6 میلی­گرم در لیتر متغیر بود. کم­ترین و بیش­ترین مقادیر اکسیژن محلول به ترتیب در ایستگاه­های 12 ، 13 و ایستگاه 16 ثبت شد. کدورت نوساناتی بین 12/4 تا 81/23 در واحد NTU را نشان داد. کم­ترین و بیش­ترین میزان­های کدورت به ترتیب در ایستگاه­های 15 و  18 ثبت شد. pH  از پارامترهایی است که از پایداری بالایی برخوردار بود و نوسانات زیادی را از خود نشان نداد. بر اساس نتایج به­دست آمده، کم­ترین و بیش­ترین میزان pH با ارقام 10/8 و70/8 به ترتیب در ایستگاه­های 13 و 18 ثبت شد. نتایج به­دست آمده از میزان اندازه­گیری شده EC نشان دادکه مقادیر EC بین 95/51 2ms/cm در ایستگاه 5 و 9/66  2ms/cm در ایستگاه 16 در نوسان بوده است. دمای آب ایستگاه­های نمونه­برداری شده در مجاور بستر نیز از دیگر پارامترهایی بود که نوسانات قابل ملاحظه­ای را از خود نشان نداد. بر اساس نتایج به­دست آمده، کم­ترین و بیش­ترین مقادیر دمای آب به­ترتیب با میزان­های 22 و 3/23 درجه سانتی­گراد در ایستگاه­های 9 و 6 ثبت شد. مقادیر به­دست آمده از سنجش شوری آب بیان­گر این بود که میزان شوری نسبت به آب­های آزاد خلیج­فارس بیشتر است و نوساناتی بین40 واحد در هزار در ایستگاه 6 و 50 واحد در هزار در ایستگاه­های 5 و 9 را نشان می­داد. نتایج به­دست آمده از سنجش درصد میزان مواد آلی در رسوبات ایستگاه­های نمونه­برداری شده نشان داد که به­طور کلی مقادیر مواد آلی از حدود استاندارد بالاتر است. بر اساس نتایج استخراج شده، دامنه تغییرات میانگین درصد مواد آلی موجود در رسوبات بین 2/11 در ایستگاه 14 تا 73/25 درصد در ایستگاه 9 در نوسان بود (شکل­های 2 تا 9). نتایج به­دست آمده از آنالیز دانه­بندی رسوبات نشان داد که بافت اصلی رسوبات در کلیه ایستگاه­های نمونه­برداری (به استثناء ایستگاه 14) از جنس رسی- سیلتی است (شکل 10). این ویژگی از خصوصیات بسترهای گلی به­شمار می­رود. ذرات رسوبی کوچکتر از 63 میکرون بیش از 80 درصد بافت رسوبات بستر را تشکیل داده بود، به­طوری­که از 22/14 درصد در ایستگاه 14 تا 24/98 درصد در ایستگاه 6 ثبت شد. در ایستگاه 14و 15 به ترتیب 87/36 و 88/1 درصد بافت رسوبات از جنس ماسه و ماسه نرم با دانه­بندی بزرگ­تر از 125/0 میلی­متر بود. میزان کدورت آب و مواد آلی رسوبات از پارامترهایی بودند که نوسانات بیشتری در مقایسه با سایر پارامترها در ایستگاه­ها داشتند. مقادیر به­دست آمده از آزمون آنالیز واریانس یک­طرفه پارامترهای اکسیژن محلول، کدورت، دما، مواد آلی و دانه­بندی رسوبات در ایستگاه­های مختلف، اختلاف معنی­داری را در سطح 01/0 P ≤ نشان داد. اما پارامترهای pH، شوری و هدایت الکتریکی فاقد اختلاف معنی­داری بودند (جدول4). از نظر تشابه شاخص­های زیستی، ایستگاه­ها به 4 گروه تقسیم شدند. گروه اول شامل ایستگاه­های (4 و 9)، (2، 12 و 13)، (1)  بود که میزان تشابه در آن­ها بالای 95 درصد است. گروه دوم که میزان تشابه بین ایستگاه­های گروه اول و ایستگاه­های 7، 14 و 8 با تشابه بالای 90 درصد است. گروه سوم که میزان تشابه بین ایستگاه­های (6 و 16) و (15 و 17) بالای 90 درصد است و گروه چهارم که میزان تشابه بین گروه­های اول و دوم و سوم با ایستگاه­های 18 و 10 و 19 بالای 70 درصد است.

جدول 3-  میانگین فراوانی گروه­های ماکروبنتوزی در ایستگاه­های نمونه­برداری

Table 3. The average frequency of Macro Benthos groups in sampling stations