نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه زیستشناسی گیاهی، سلولی و مولکولی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 دانشیار گروه زیستشناسی گیاهی، سلولی و مولکولی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Diatoms are one of the biological indicators suitable for evaluating river water quality. Diatoms reflect the ecological conditions of aquatic ecosystems so that some diatoms choose a polluted environment for growth. Thus, diatoms can be used as an indicator of pollution. In this regard, the present study was conducted in order to determine the diatom flora of the Ahar-Chai River and to investigate the effect of environmental factors on diatom communities. In this study, 6 sampling stations were determined in the Ahar-Chai River. Sampling was done seasonally in 2019. In general, the number of 40 genera and 123 species were observed in this river, the most species diversity are Cymbella, Nitzschia, Navicula, and Gomphonema, all four genera belong to the Bacillariphyceae. A high biodiversity of diatoms was observed in spring and summer. The statistical analysis of this research showed that parameters such as temperature, pH, electrical conductivity (EC), turbidity, light, and amount of nutrients have a significant effect on the distribution of diatoms along the Ahar-Chai River.
Key words: Diatoms, Biological Indicators, Ecology and Systematics of Diatoms, Ahar Chai River, Northwestern Iran.
Introduction
Rivers are the vessels of the earth, and without them, the earth is not able to carry on its own life. Currently, Iran is facing serious problems in water resources. Excessive harvesting of surface water, release of all kinds of sewage into fresh water rivers and destruction of its quality, and failure to respect the biological rights of the river have brought the country's water situation to a critical level. Soil erosion, land subsidence, successive storms of dust and salt, and frequent drying of rivers prove these issues. Iran is one of the countries that has faced a severe shortage of water supply resources for the past several years. This is quite noticeable with the drying up of Urmia Lake, Zayandeh Rood, Gavkhoni Wetland, and Parishan Wetland. For this reason, water resources must be under proper management so that they can apply restoration operations well in case of changes in water volume and quality (Gordon et al., 2004). The study of Iranian diatoms has a history of about 40 years (Compère, 1981), but the number of studies conducted and the published data are not very high compared to this time period. Most of the studies have focused on the shores of the Caspian Sea (Zarei Darki, 2009), the Persian Gulf (Attaran-Fariman & Asefi, 2022), the catchments of the central Alborz (Kheiri et al., 2018;Naseri et al., 2022), and the west and northwest of Iran (Atazadeh et al., 2007, Panahi-Mirzahasanlou, 2018). In this research, an attempt was made to investigate the species diversity of diatoms in the Ahar-Chai River in different seasons of the year, measure the physicochemical parameters and environmental changes affecting them throughout the year, and express the role of each in biodiversity.
Materials and Methods
The Ahar-Chai River, with a length of about 240 km, is one of the most important rivers of the Aras River Basin in the north of East Azarbaijan province and originates from Pirsaqqa. After passing through Varzeghan and Ahar cities, this river joins the Qarasu River in Ardabil province, and after joining the Qarasu River, it joins the Aras River on the border of Iran and the Republic of Azerbaijan and finally reaches the Caspian Sea . To study this river, 6 stations were determined based on environmental observations. The first station was in the village of Sowmaeh Del due to the discharge of village waste and the investigation of their impact on the river, the second station was in the Sattarkhan dam due to the impact of the Sattarkhan dam, the third station was at the entrance of the city of Ahar and the fourth and fifth stations were inside the city of Ahar, and finally, the sixth station was Shahverdi village.
During the four seasons of this study, the change of water volume in the stations was observed, the lowest water volume was in the summer season. So, in this season, the water flow was low in stations 3 and 5.
At each sampling station, multiple samples were collected for analysis of algal biomass standing crop and species composition. In all cases, samples were taken from areas with low hydraulic stress. Shading and depth of the water body were also considered in taking samples; samples were collected in shallow water where there was no shading. Algal periphyton communities can have great diversity, yet their structure and composition may vary depending on the nature of the substrate. Diatoms and soft algae colonize natural substrates such as cobbles, stones, mud, rock, woody debris, emergent and submerged plants. Small boulders and pebbles were used for taking samples if cobbles were not available. For diatom species identification and enumeration, the samples were prepared following the standard methods. Samples were digested with 35% hydrogen peroxide in a beaker at 90 °C on a hotplate for 2 hours, after which two drops of 35% hydrochloric acid were added. The beakers were filled with distilled water and left to settle overnight after which the supernatant was discarded. This process was repeated four times. Subsamples of 800 µl were air-dried on coverslips and mounted using Naphrax.
Research Findings
In this study, the biological diversity and seasonal distribution of diatom species, as well as the relationship between the species and the amount of pollutants, were investigated. Taxonomic studies have shown 123 species from 40 genera in the Ahar-Chai River. Among 123 species, 4 genera Nitzschia (40 Sp), Navicula (28 Sp), Gomphonema (22 Sp), Cymbella (22 Sp) have the most species diversity. Among the 40 genera, only Stephanodiscus and Cyclotella genera are centric diatoms and the rest are pennate diatoms. In this research, physical and chemical factors (silica, phosphate, sulfate, nitrate, pH, EC, and TDS) were measured for each station during four seasons. In terms of pH, all stations are alkaline during four seasons (the pH of all stations is between 7 and 8.1), except Station 1, which had a relatively acidic pH (6.8) in all seasons except spring. The lowest electrical conductivity (EC) corresponds to spring (Station 2) and the highest EC corresponds to summer (Station 6).
Discussion of Results and Conclusions
In general, the amount of EC varies between 240 (spring season of Station 2) and 3540 (summer season of Station 6) microsiemens during four seasons, and stations 1 to 3 have lower EC than the other three stations. In all seasons, Station 2 has the lowest amount of EC. In the three seasons of summer, spring, and winter, Station 6 and Station 3 have the highest amount of EC. The amount of total dissolved solids (TDS) was observed during four seasons from 0.29 to 0.97 g/L, the lowest amount of TDS is related to the spring season of Station 2 (0.29 g/L) and the highest amount is related to the summer season of Station 6 (0.197 g/L). In all seasons, Station 6 has the highest amount and Station 2 has the lowest amount of TDS. The amount of silica was 0.139 mg/L during 4 seasons, the highest amount of silica was observed in the spring season (in all stations) and the lowest amount of silica was observed in the summer season (Station 5).
کلیدواژهها [English]
مقدمه
رودخانهها رگهای کره زمین هستند و زمین بدون آنها قادر به پیشبردن حیات خود نیست. در زمان حاضر ایران با مشکلات جدی در حوزه آب روبهرو است. برداشت بیشازحد از آبهای سطحی، رهاسازی انواع فاضلابها به رودخانههای آب شیرین و تخریب کیفیت آن و عدم رعایت حقابههای زیستی رودخانه، وضعیت آب کشور را به حد بحران رسانده است. فرسایش خاک، فرونشست زمین و طوفانهای پیدرپی گرد و غبار و نمک و خشکشدن مکرر رودخانهها این امر را اثبات میکند. کشور ایران یکی از کشورهایی است که روی کمربندی خشکی جهان قرار گرفته و طی چندین سال گذشته با کمبود شدید منابع تامینکنندة آبی مواجه شده است؛ ازاینرو، اهمیت این موضوع را دوچندان میکند. این مسئله با خشکشدن دریاچه ارومیه، زایندهرود، تالاب گاوخونی و تالاب پریشان کاملاً ملاحظه میشود؛ به همین علت، منابع آبی باید تحت نظارت درست قرار داشته باشند تا در صورت تغییر در حجم و کیفیت آب بتوانند عملیات احیا را بهخوبی اعمال کنند (Gordon et al., 2004).
مطالعه دیاتومههای ایران پیشینه حدود 40 ساله دارد (Compère, 1981; Afsharzadeh et al., 2003)؛ اما تعداد پژوهشهای انجامشده و دادههای منتشرشده به نسبت این دوره زمانی چندان زیاد نیست. بیشتر مطالعات در سواحل دریای خزر (Zarei Darki, 2009)، خلیج فارس (Attaran-Fariman & Asefi, 2022)، آبریزهای البرز مرکزی (Kheiri et al. 2018; Naseri et al., 2022)، غرب و شمالغرب ایران (Atazadeh et al., 2007, Panahy-Mirzahasanlou, 2018; Mehrjuyan & Atazadeh, 2022) است.
برای ارزیابی کیفیت آب از شاخصهای فیزیکی و شیمیایی متعددی استفاده میشود؛ اما بهدلیل محدودبودن این اطلاعات ازنظر مکانی و زمانی، امروزه از موجودات آبزی بهعنوان شاخص کیفیت آب استفاده میشود
(Atazadeh et al., 2020). یکی از شاخصهای زیستی برای بررسی کیفیت آب، دیاتومهها هستند. رشد دیاتومهها تأثیرگرفته از عوامل متعددی ازجمله تغییر یک ماده خاص و تغییر کیفیت آب و شرایط اقلیمی (دما، شوری، نوع بستر، میزان نور یا میزان تاریکی و ...) است (Sabater et al., 2002). به عبارتی، دیاتومهها ابزار خوبی برای ارزیابی کیفیت آب رودخانهها هستند (Hotzel & Croome, 1999). برخی از دیاتومهها به شکل کلونیهای با نظم ساده دیده میشوند (Sabater & Admiral, 2005) و چون دیاتومهها نسبت به تغییرات محیط بسیار حساس هستند؛ بنابراین، بهعنوان شاخص برای تغییرات اکوسیستم آبی استفاده میشوند. هر گروه از دیاتومهها دارای نیازهای اکولوژیکی مختص به خود هستند که تا حدودی شناسایی شدهاند. با توجه به این ویژگیهای اکولوژیکی لازم برای رشد هر گونه دیاتومه، میتوان کیفیت آب را با توجه به حضور و شناسایی گونه دیاتومه مشخص کرد. ازنظر تکاملی دیاتومهها در طول بیش از 100 میلیون سال زیستن، خود را با محیطهای مختلف زیستی سازش دادهاند .(Harwood et al., 2007)
این پژوهش با هدف شناسایی دیاتومهها بهعنوان شاخص کیفیت آب و بررسی تنوع زیستی در رودخانهها و همچنین بهعنوان یک مطالعه پایه بهمنظور مدیریت منابع آبی انجام شد. مطالعه فلور دیاتومهای ایران با توجه به غنای محیطهای مناسب بالقوه برای رشد آنها بسیار اندک بوده و نیازمند توجه ویژه است. مطالعه دقیق دیاتومهها نیازمند شناسایی دقیق گونهها است. در این پژوهش تلاش شد تنوع گونهای دیاتومهها در رودخانه اهرچای در فصول مختلف سال بررسی شود و پارامترهای فیزیکوشیمیایی و تغییرات محیطی تأثیرگذار در طول سال، سنجیده و نقش هریک در تنوع زیستی بیان شود.
مواد و روشها
رودخانه اهرچای با طول حدود 240 کیلومتر، یکی از رودخانههای مهم حوضه آبریز رودخانه ارس در شمال استان آذربایجان شرقی محسوب میشود و از پیرسقا سرچشمه میگیرد. این رود پس از عبور از شهرهای ورزقان و اهر به رودخانه قرهسو در استان اردبیل میپیوندد و بعد از الحاق به رودخانه قرهسو به رودخانه ارس در مرز ایران و جمهوری آذربایجان میپیوندد و درنهایت به دریای خزر میرسد. برای مطالعه روی این رودخانه، 6 ایستگاه بر پایه مشاهدات محیطی تعیین شدند. ایستگاه اول در روستای صومعه دل بهدلیل تخلیه زباله روستایی و بررسی تأثیر آنها بر رودخانه، ایستگاه دوم در سد ستارخان بهدلیل تأثیر سد ستارخان، ایستگاه سوم در ورودی شهر اهر و ایستگاه چهارم و پنجم در داخل شهر اهر و درنهایت ایستگاه ششم بعد از شهر اهر در روستای شاهوردی انتخاب شدند. در چهار فصل از مطالعه حاضر، تغییر حجم آبی در ایستگاهها مشاهده شد که کمترین حجم آبی در فصل تابستان بود؛ بهطوریکه در این فصل در ایستگاههای 3 و 5 جریان آب کم بود.
شکل 1- نقشه رودخانه اهرچای در شمالغرب ایران و ایستگاههای نمونهبرداری (*) و سد ستارخان به شکل مثلث به چپ
Figure 1- Map of the Aharchai River in the northwest of Iran and the sampling stations (*) and the Sattarkhan dam in the form of a triangle to the left
دیاتومهها بخش مهمی از موجودات بنتیک (کفزی) را تشکیل میدهند و در بسترهای سنگی آبریزهای جاری زندگی میکنند؛ به همین علت، نمونهبرداری ازطریق تراشیدن سنگهای کوچک و بزرگ جمعآوریشده از بستر رودخانه انجام گرفت. سنگهای جمعآوریشده در داخل تشتک تراشیده شدند و سپس مواد حاصل از آنها به همراه آب رودخانه در یک بطری جمعآوری شد. نمونههای جمعآوریشده در آزمایشگاه با آب اکسیژنه و اسید کلریدریک 35 درصد جوشانده شد. سپس با شستشوی مداوم با آب مقطر اسید کلریدریک کاملاً از محلول جداسازی شد؛ زیرا اگر اسید کلریدریک از محلول خارج نشود، به مرور زمان باعث تجزیه دیاتومهها در اسلاید میشود(Battarbee, 1986) . اسلایدها با استفاده از چسب نفراکس، تهیه و سپس در زیر میکروسکوپ نوریAxioscope I Zeiss بررسی شدند. شناسایی گونهها با فلورهای معتبر بینالمللی و کتابها و مقالههای معتبر شامل Karmmer & Lange-Bertalot (1986a, 1988, 1991a, 1991b), Krammer (2000, 2002, 2003), Lange-Bertalot (1997), Sonneman et al. (2000), Taylor
et al. (2007), Bishop et al. (2017), Potapova (2014), Tuji (2016), Bahls et al. (2018), Cumming et al. (1995), Solak et al. (2019), Goma et al. (2005), Jovanovska et al. (2015), Moresco et al. (2011), Levcov & Ector 2010) انجام شد. همچنین، از آب جاری هر ایستگاه بهمنظور سنجش فسفات، سولفات، سیلیس، نیترات، EC، TDS و pH (APHA نمونهبرداری انجام گرفت. اندازهگیری فسفات، نیترات، سولفات و سیلیس با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری (Shimadzu UV-1800) انجام گرفت. اندازهگیری EC، pH و TDS با استفاده از دستگاه
Hanna HI9811 در محل انجام شد. اطلاعات و دادهها بهمنظور ارتباط عوامل اکولوژیکی با پراکنش گونهها با استفاده از نرمافزار Canoco و آنالیز CCA انجام گرفت.
نتایج
در این مطالعه تنوع زیستی و پراکنش فصلی گونههای دیاتومهای و همچنین ارتباط گونهها با میزان آلایندهها بررسی شدند. مطالعات تاکسونومیک، 123 گونه از 40 سرده را در رودخانه اهرچای نشان داده است. از بین 123 گونه، 4 سرده Nitzschia(40 Sp)، Navicula(28 Sp)، Gomphonema(22 Sp) و Cymbella (22Sp) دارای بیشترین تنوع گونهای بودهاند. از بین 40 سرده تنها سردههای Stephanodiscus و Cyclotella جزء دیاتومههای دایرهای شکل (Centric) و بقیه جزء دیاتومههای دوکی شکل (pennate) هستند (پلیت a-g). در این پژوهش عوامل فیزیکی و شیمیایی (سیلیس، فسفات، سولفات، نیترات، pH، EC و TDS) در طول چهار فصل برای هر ایستگاه اندازهگیری شدند. ازنظر pH تمامی ایستگاهها در طول چهار فصل حالت قلیایی (pH تمامی ایستگاهها بین 7 تا 1/8) دارند؛ بهجز ایستگاه 1 که در کلیه فصول بهجز بهار دارای pH نسبتاً اسیدی (8/6) بود. کمترین هدایت الکتریکی (EC) مربوط به فصل بهار (ایستگاه 2) و بیشترین میزان EC مربوط به فصل تابستان (ایستگاه 6) است. بهطور کلی میزان EC در طول چهار فصل بین 240 (فصل بهار ایستگاه 2) تا 3540 (فصل تابستان ایستگاه 6) میکروزیمنس متغیر است و ایستگاه 1 تا 3، EC پایینتری نسبت به سه ایستگاه دیگر دارند. در تمامی فصلها، ایستگاه 2 دارای پایینترین میزان EC است. در سه فصل تابستان، بهار و زمستان، ایستگاه 6 و در فصل پاییز، ایستگاه 3 دارای بیشترین میزان EC است. میزان کل مواد جامد محلول (TDS) در طول 4 فصل بینg/L 29/0 تا g/L97/0 مشاهد شد که کمترین میزان TDS مربوط به فصل بهار ایستگاه 2 (g/L 29/0) و بیشترین میزان مربوط به فصل تابستان ایستگاه 6 ( g/L 97/0) است. در تمامی فصول ایستگاه 6 دارای بیشترین میزان و ایستگاه 2 دارای کمترین میزان TDS است. میزان سیلیس در طول 4 فصلmg/L 139/0 بود که بیشترین مقدار سیلیس در فصل بهار (در همه ایستگاهها) و کمترین میزان سیلیس در فصل تابستان (ایستگاه 5) مشاهده شد. بهطور کلی میزان سیلیس بالایی در ایستگاههای بالادست نسبت به ایستگاههای پاییندست مشاهده شد. میزان سیلیس در فصل پاییز و بهار دارای تفاوت کمتر بین ایستگاههای بالادست و پاییندست است. میزان فسفات در طول چهار فصل بین پاییندست و بالادست رودخانه کاملاً متفاوت است و اعدادی بین 0 تا mg/L 948/0 داشت. در فصل بهار غلظت فسفات در پاییندست رودخانه کمتر از بالادست رودخانه است و بیشترین غلظت فسفات در بالادست رودخانه مربوط به ایستگاه 6 است. در فصل تابستان بیشترین غلظت فسفات مربوط به بالادست رودخانه است. در فصل پاییز بیشترین غلظت مربوط به ایستگاه 2 و در فصل زمستان مربوط به ایستگاه 4 است. میزان سولفات در طی چهار فصل اعدادی بین mg/L 362/0 تاmg/L 172/ 6 است (کمترین میزان مربوط به ایستگاه 1 در فصل زمستان و بیشترین میزان مربوط به ایستگاه 6 در فصل تابستان است). بیشترین میزان سولفات در فصول تابستان، زمستان و پاییز متعلق به بالادست رودخانه است (در زمستان ایستگاه 4 و در تابستان ایستگاه 6). در فصل بهار ایستگاه 1 دارای بیشترین غلظت سولفات است. در فصل بهار حداقل میزان سولفات در ایستگاههای مختلف از بالادست (ایستگاه 2) و پاییندست (ایستگاه 6) مشاهده شد. در ایستگاه 5، افزایش و دوباره در ایستگاه 6 کاهش غلظت سولفات را نشان داده است. میزان غلظت سولفات در ایستگاههای 3 و 4 برابر است. میزان نیترات در طول چهار فصل عددی بین mg/L 074/0 تاmg/L 2/1 مشاهد شد. بهطور کلی در تمامی فصول قسمت بالادست رودخانه دارای بیشترین غلظت نیترات نسبت به پاییندست رودخانه است و از بین چهار فصل، بیشترین میزان نیترات در فصل زمستان و کمترین میزان در فصل بهار در تمامی ایستگاهها مشاهده شد. تغییرات پارامترهای فیزیکوشیمیایی طی فصول برای ایستگاهها در جداول 1 تا 4 ارائه شدهاند.
جدول 1- عوامل فیزیکوشیمیایی اندازهگیریشده در فصل بهار
Table 1- Physicochemical factors measured in spring
ایستگاهها |
pH |
TN (mg.L-1) |
TP (mg.L _1) |
SO4-2 (mg.L-1) |
SiO2 (mg.L-1) |
EC (µS) |
TDS (g.L-1) |
ایستگاه 1 |
63/7 |
162/1 |
001/0 |
095/2 |
8/3 |
610 |
32/0 |
ایستگاه 2 |
69/7 |
157/0 |
001/0 |
007/2 |
2/3 |
240 |
29/9 |
ایستگاه 3 |
11/7 |
074/0 |
001/0 |
802/1 |
9/3 |
1450 |
71/0 |
ایستگاه 4 |
27/7 |
221/0 |
207/0 |
802/0 |
1/3 |
1310 |
61/0 |
ایستگاه 5 |
01/7 |
543/0 |
170/0 |
125/1 |
7/3 |
1290 |
62/0 |
ایستگاه 6 |
69/7 |
287/0 |
138/0 |
817/0 |
4/3 |
1650 |
83/0 |
جدول 2- عوامل فیزیکوشیمیایی اندازهگیریشده در فصل تابستان
Table 2- Physicochemical factors measured in the summer season
ایستگاهها |
pH |
TN (mg.L-1) |
TP (mg.L _1) |
SO4-2 (mg.L-1) |
SiO2 (mg.L-1) |
EC (µS) |
TDS (g.L-1) |
ایستگاه 1 |
82/6 |
813/0 |
133/0 |
052/2 |
587/0 |
2590 |
81/0 |
ایستگاه 2 |
08/7 |
788/0 |
392/0 |
812/1 |
664/0 |
907 |
31/0 |
ایستگاه 3 |
39/7 |
373/0 |
244/0 |
862/1 |
159/0 |
2110 |
6/0 |
ایستگاه 4 |
62/7 |
108/1 |
001/0 |
122/3 |
194/0 |
2340 |
61/0 |
ایستگاه 5 |
44/7 |
718/2 |
001/0 |
752/3 |
219/0 |
2160 |
69/0 |
ایستگاه 6 |
45/7 |
438/1 |
001/0 |
172/6 |
284/0 |
3540 |
97/0 |
جدول 3- عوامل فیزیکوشیمیایی اندازهگیریشده در فصل پاییز
Table 3- Physicochemical factors measured in autumn season
ایستگاهها |
pH |
TN (mg.L-1) |
TP (mg.L _1) |
SO4-2 (mg.L-1) |
SiO2 (mg.L-1) |
EC (µS) |
TDS (g.L-1) |
ایستگاه 1 |
83/6 |
628/0 |
059/0 |
062/2 |
809/0 |
990 |
34/0 |
ایستگاه 2 |
18/7 |
763/0 |
392/0 |
042/1 |
659/0 |
931 |
34/0 |
ایستگاه 3 |
37/7 |
618/0 |
133/0 |
212/2 |
374/0 |
2570 |
8/0 |
ایستگاه 4 |
00/7 |
028/1 |
001/0 |
092/3 |
469/0 |
2320 |
69/0 |
ایستگاه 5 |
39/7 |
723/0 |
001/0 |
432/3 |
739/0 |
2210 |
67/0 |
ایستگاه 6 |
41/7 |
408/1 |
170/0 |
712/2 |
725/0 |
2260 |
85/0 |
جدول 4- عوامل فیزیکوشیمیایی اندازهگیریشده در فصل زمستان
Table 4- Physicochemical factors measured in winter season
ایستگاه ها |
pH |
TN (mg.L-1) |
TP (mg.L _1) |
SO4-2 (mg.L-1) |
SiO2 (mg.L-1) |
EC (µS) |
TDS (g.L-1) |
ایستگاه 1 |
98/6 |
278/1 |
392/0 |
362/0 |
840/0 |
1047 |
36/0 |
ایستگاه 2 |
06/8 |
693/0 |
096/0 |
947/1 |
894/0 |
966 |
32/0 |
ایستگاه 3 |
77/7 |
625/0 |
059/0 |
762/1 |
234/0 |
2280 |
66/0 |
ایستگاه 4 |
68/7 |
281/1 |
948/0 |
722/2 |
254/0 |
1819 |
55/0 |
ایستگاه 5 |
71/7 |
233/1 |
001/0 |
667/2 |
139/0 |
1766 |
5/0 |
ایستگاه 6 |
01/8 |
445/1 |
001/0 |
122/2 |
209/0 |
2480 |
75/0 |
نتابج تاکسونومی نشان دادند در این رودخانه دیاتومهها عمدتاً از نوع دیاتومههای دوکی هستند. از میان دیاتومههای ثبتشده Stephanodiscus medius; Cyclotella meneghiniana از گروه سنتریک هستند. وجود گونههای سنتریک نشاندهندة آبهای الیگوتروف است. ازنظر زیستبوم این نوع از دیاتومهها هم در اکوسیستمهای لنتیک (آبهای پایدار) و هم در اکوسیستم لوتیک (آبهای جاری) زندگی میکنند؛ اما عموماً به حالت شناور و پلانکتون در آبها مستقر هستند و کمتر به حالت بنتیک یا چسبیده به سطح دیده میشوند. در رودخانه اهرچای دو گروه از دیاتومه سردههای Cyclotella meneghiniana و Stephanodiscus neoastrea متعلق به گروه دیاتومههای شعاعی هستند. گونه Cyclotella meneghiniana به تعداد بسیار کم است؛ اما گونه Stephanodiscus neoastraea به تعداد 52 عدد در 700 میکرولیتر در اسلایدهای تهیهشده از ایستگاه 2 در فصل زمستان مشاهده میشود؛ این گونه همبستگی منفی با دما دارد و در ماههای سرد یافت میشود.
جدول 5- لیست گونههای دیاتومههای مشاهدهشده در رودخانه اهرچای، شمالغرب ایران
Table 5- List of diatom species observed in Aharchai River, Northwestern Iran
Genus |
Species |
Taxon authority |
Genus |
Species |
Taxon authority |
Amphora |
pediculus |
(Kütz.) Grunow in Schmidt 1875 |
Cocconeis |
pediculus |
Ehrenb. 1838 |
indistinicta |
Levkov 2009 |
placentula |
Ehrenb. 1838 |
||
exigua |
W. Gregory 1857 |
euglypta |
Ehrenberg 1854 |
||
ovalis |
(Kütz.) Kütz. 1844 |
pseudolineata |
(Geitler) Lange-Bertalot; 2004 |
||
affinis |
Kützing 1844 |
Cyclotella |
meneghiniana |
Kützing 1844 |
|
neglectiformis |
Levkov & Edlund 2009 |
Cymbella |
proxima |
Reimer in R. M. Patrick and Reimer 1975 |
|
aequalis |
Krammer 1980 |
affiniformis |
Krammer 2002 |
||
pseudominutissima |
Levkov 2009 |
vulgata |
Krammer 2002 |
||
bicapitata |
M. H. Hohn and Hellerman 1966 |
tumida |
(Bréb. ex Kütz.) Van Heurck 1880 |
||
inariensis |
Krammer 1980 |
compacta |
Østrup 1910 |
||
eximia |
J. R. Carter, 1974 |
helvetica |
Kützing 1844 |
||
Achnanthidium |
thermale |
Rabenhorst, 1864 |
excisiformis |
Krammer 2002 |
|
catentatum |
(Bily & Marvan) Lange-Bertalot, 1999 |
affinis |
Kütz. 1844 |
||
minutissimum |
(Kütz.) Czarn. 1994 |
hantzschiana |
Krammer 2002 |
||
eutrophilum |
(Lange-Bert.) Lange-Bert. 1999 |
amplificata |
Krammer 2002 |
||
Aulacoseira |
ambigua |
(Grunow) Simonsen 1979 |
neocistula |
Krammer 2002 |
|
Bacillaria |
paxillifera |
(O. F. Müll.) N.I. Hendey 1951 |
asiatica |
D. Metzeltin, H. Lange-Bertalot 2009 |
|
Brachysira |
neoacuta |
Lange-Bert. in Lange-Bert. and Gerd Moser 1994 |
helvetica |
Østrup 1910 |
|
neoexilis |
Lange-Bertalot 1994 |
alpestris |
Krammer 2002 |
||
Caloneis |
amphisbaena |
(Bory) Cleve 1894 |
neolanceolata |
W.Silva 2013 |
|
silicula |
(Ehrenb.) Cleve 1894 |
aspera |
(Ehrenb.) Cleve 1894 |
||
solea |
(Brébisson) W. Smith 1851 |
Encyonopsis |
microcephala |
(Grunow) Krammer 1997 |
|
apiculata |
W. Smith 1853 |
Fragilaria |
austriaca |
(Grunow) Lange-Bertalot, 2000 |
|
eliptica |
(Brébisson) W. Smith 1851 |
||||
frequens |
Krammer 2003 |
gracilis |
Østrup 1910 |
||
elliptica |
Krammer 2003 |
vaucheriae |
(Kütz.) Petersen 1938 |
||
apiculata |
Krammer 2003 |
mesolepta |
Rabenh. 1861 |
||
inaequalis |
(Ehrenb.) Krammer 2003 |
socia |
(Wallace) Lange-Bert. 1980 |
||
subaequalis |
(Grunow) Krammer 2003 |
Fragilariforma |
virescens |
(Ralfs) D. M. Williams and Round 1988 |
|
Craticula |
ambigua |
Round, R. M. Crawford and D. G. Mann 1990 |
Frustulia |
vulgaris |
(Thwaites) De Toni 1891 |
Diatoma |
moniliformis |
Kütz. 1833 |
Gomphonema |
italicum |
Kützing, 1844 |
ehrenbergii |
Kütz. 1844 |
laticollum |
E. Reichardt 2001 |
||
tenuis |
C.Agardh 1812 |
parvulum |
(Kützing) Kützing 1849 |
||
vulgaris |
Bory 1824 |
pumilum |
(Grunow) |
||
Encyonema |
ventricosum |
(C.Agardh) Grunow, 1875 |
olivaceum |
f. subramosum (C.Agardh) A.Mayer 1928 |
|
minutum |
(Hilse) D.G.Mann, 1990 |
olivaceoides |
Hustedt 1950 |
||
caespitosum |
Kützing, 1849 |
olivaceolacuum |
(Lange-Bertalot & E.Reichardt) Lange-Bertalot & E.Reichardt 2004 |
||
prostratum |
(Berkeley) Kützing, 1844 |
sarcophagus |
W.Gregory 1856 |
||
latens |
Krasske) D.G.Mann 1990 |
micropus |
f. major Grunow 1880 |
||
silesiacum |
(Bleisch in Rabenh.) D.G.Mann 1990 |
tergestinum |
(Grunow) Fricke 1902 |
||
obscuriforme |
Krammer 1997 |
Angusta |
f. sarcophagus (W.Gregory) Hustedt 1957 |
||
cesatii |
(Rabenh.) Krammer 1997 |
exilissimum |
Lange-Bertalot, H. & Metzeltin, D. (1996) |
||
lange-bertalotii |
Krammer 1997 |
extentum |
Reichardt, E. (1994) |
||
Gomphonema |
duplipunctatum |
Lange-Bertalot & E.Reichardt 1996 |
Nitzschia |
angusta |
Cleve, P.T. & Möller, J.D. (1878) |
clavatulum |
Reichardt, E. (1999) |
supralitorea |
Lange-Bertalot, H. (1979) |
||
innocens |
Reichardt, E. (1999) |
pusilla |
Grunow, A. (1862) |
||
lagerheimii |
Cleve [Cleve-Euler], A. (1895) |
fruticosa |
Hustedt, F. (1957) |
||
utae |
Reichardt, E. (1999) |
capitellata |
Cleve-Euler, A. (1952) |
||
hebridense |
Gregory, W. (1854) |
umbonata |
(Ehrenberg) Lange-Bertalot 1978 |
||
subclavatum |
(Grunow) R.M.Patrick 1961 |
amreviata |
|
||
minutum |
(Hustedt) Lange-Bertalot & E.Reichardt 1993 |
clausi |
Manguin, E. (1942) |
||
holmquistiae |
Foged 1968 |
hungarica |
Cleve, P.T. & Grunow, A. (1880) |
||
Geissleria |
acceptata |
(Hustedt)Lange-Bertalot&Metzeltin 1996 |
acidoclinata |
Lange-Bertalot, H. (1976) |
|
schoenfeldii |
(Hustedt)Lange-Bertalot&Metzeltin 1996 |
palea |
Van Heurck, H. (1881) |
||
Gyrosigma |
obtusatum |
Boyer, C.S. (1922) |
linearis |
(W.Smith) Grunow 1880 |
|
exilis |
(Grunow) C.W.Reimer 1966 |
denticula |
Cleve, P.T. & Grunow, A. (1880) |
||
Hannaea |
inaequidenta |
(Lagerstedt) Genkal & Kharitonov 2008 |
dissipata |
Mayer, A. (1913) |
|
Halamphora |
veneta |
(Kützing) Levkov 2009 |
amphibia |
Grunow 1862 |
|
Humidophila |
laevissima |
(Cleve) R.L.Lowe & al. 2014 |
inconspicua |
Grunow 1862 |
|
Hantzschia |
amphioxys |
Grunow 1880 |
vermicularis |
(Kützing) Hantzsch 1860 |
|
abundans |
Lange-Bertalot 1993 |
debilis |
Cleve, P.T. & Grunow, A. (1880) |
||
Melosira |
varians |
C.Agardh 1827 |
brunoi |
Lange-Bertalot, H. & Metzeltin, D. (1996) |
|
Mastogloia |
smithii |
Grunow 1878 |
adamata |
Hustedt, F. (1957) |
|
Meridion |
circulare |
(Greville) C.Agardh 1831 |
recta |
Hustedt 1950 |
|
Nitzschia |
recta |
Hustedt 1950 |
frustulum |
Hustedt, F. (1937) |
|
hantzschiana |
Rabenhorst 1860 |
wuellerstorffi |
Lange-Bertalot, H. & Krammer, K. (1987) |
||
Navicula |
tripunctata |
(O.F.Müller) Bory 1822 |
Pinnularia |
brebissonii |
(Grunow) A.Cleve 1932 |
lanceolata |
Ehrenberg 1838 |
ovata |
Krammer 2000 |
||
exilis |
Kützing 1844 |
Rhopalodia |
gibba |
(Ehrenberg) O.Muller 1895 |
|
krammerae |
Lange-Bertalot 1996 |
musculus |
(Kutzing) O. Muller 1900 |
||
novaesiberica |
Lange-Bertalot, nom. inval. 1993 |
Reimeria |
sinuata |
(Gregory) Kociolek &Stoermer 1987 |
|
capitata |
Fritsch & F.Rich 1929 |
ovata |
(Hustedt) Levkov & Ector 2010 |
||
amphiceropsis |
Lange-Bertalot & U.Rumrich 2000 |
Rhoicosphenia |
abbreviata |
Lange-Bertalot 1980 |
|
slesvicensis |
Grunow 1880 |
Stephanodiscus |
medius |
Hakansson & Hickel 1986 |
|
veneta |
perminuta Grunow 1880 |
Surirella |
|
|
|
slesvicensis |
Grunow 1880 |
angusta |
Kutzing 1844 |
||
cariehrenberg |
|
peisonis |
Pantocsek 1912 |
||
semenicula |
Kulikovskiy, Lange-Bertalot & Metzeltin 2012 |
minuta |
Brebisson ex Kützing, nom. illeg. 1849 |
||
cryptotenella |
Lange-Bertalot 1985 |
biseriata |
Var. constricta Grunow ex Hustedt, nom. inval. 1930 |
||
unbonata |
|
bifrons |
Ehrenberg 1843 |
||
angusta |
Grunow 1860 |
brightwellii |
W .Smith 1853 |
||
Eidrigiana |
J.R.Carter 1979 |
visurgis |
Hustedt 1957 |
||
Phyllepta |
Kützing 1844 |
robusta |
Ehrenberg 1840 |
||
Nupela |
impexiformis |
(Lange-Bertalot) 1999 |
ovalis |
var. ambigua A.Mayer 1913 |
|
Odentidium |
hyemale |
var. rotundatum Rabenhorst 1853 |
Tribunela |
hungarica |
var. hungarica Pantocsek 1892 |
mesodon |
(Ehrenberg) Kützing 1849 |
ulnaria |
ulna |
(Nitzsch) Compere2001 |
Plate a) 1 Stephanodiscus medius; 2 Cyclotella meneghiniana; 3-4 Gomphonella olivacea;
5-6 Nitzschia dissipata; 7 Nitzschia dissipata var. media; 8-9 Pinnularia brebisonii; 10 Surirella brebisonii; 11-12 Encyonema caespitosum
Plate b) 13-14 Diatoma vulagaris; 15 Amphora ovalis; 16 Gomphonema laticollum;
17 Cymbella lanceolata; 18-19 Nitzschia cf. sigmoidea
Plate c) 20 Cymbella tumida; 21 Caloneis silicula; 22 Cymbella cf. affiniformis; 23 Surirella brebisonii; 24 Tryblionella cf. salinarum. 25 Amphora paracopulata; 26 Rhoicosphenia abbreviata; 27 Navicula tripunctata; 28-29 Cymbella helvetica; 30 Cymatopleura apiculata; 31 Ulnaria ulna
Plate d) 32 Surirella peisonis; 33 Gomphonema pumilum; 34 Anomoeoneis inconcinna; 35 Caloneis amphisbaena; 36 Craticula ambigua; 37 Gomphonema microlaticollum; 38 Gyrosigma cf. acuminatum; 39 Gyrosigma acuminatum
Plate e) 40 Amphora copulata; 41 Nizschia cf. clausii; 42 Surirella brebisonii; 43 Tryblionella apiculata; 44 Navicula tripunctata; 45 Epithemia sorex; 46 Trblionella hungarica; 47 Gomphonema micropus; 48 Cocconeis pediculus; 49 Iconella cf. splendida
Plate f) 50 Navicula lanceolata; 51 Hantzschia amphioxys; 52 Nitzschia linearis; 53 Cocconeis placentula; 54 Tryblionella apiculata; 55 Surirella librile (= Cymatopleura solea); 56 Tabularia fasiculata; 57 Diploneis cf. parma; 58 Nitzschia palea; 59 Nitzschia amphibia; 60 Surirella librile
(= Cymatopleura solea)
Plate g) 61 Cymbella cf. cistula; 62 Surirella angusta; 63 Odontidium mesodon; 64 Cymbella compacta; 65 Rhopalodia cf. musculus; 66 Diatoma moniliformis; 67-69 Tryblionella brunoi - 70 Fragilaria recapitellata
بحث
فراونی گونهای سردهNitzschia در بیشتر ایستگاهها در طول چهار فصل حاکی از تحمل طیف وسیعی از شرایط محیطی ازجمله شوری، آلودگی آبها و قلیاییبودن آبها است. این مسئله در بسیاری از زیستبومهای دنیا یافت میشوند. در این پژوهش دو سرده Nitzschia و Navicula که از دیاتومههای دوکی شکل هستند در همه ایستگاهها مشاهده شدندتراکم وسیع از گونههای این دو سرده علاوه بر نشاندهندگی آلودگی رودخانه، نشاندهندة غنیبودن رودخانه از لحاظ مواد غذایی آلی و معدنی است که دیاتومهها از آن استفاده میکنند؛ این موضوع را Atici در سال 2006 گزارش داده است. این مورد در ارتباط با همه ایستگاههای رودخانه اهرچای که بر اثر واردکردن زبالههای خانگی و وجود فضولات دامی (اشاره به کودهای حیوانی استفادهشده در زمینهای کشاورزی و همچنین فضولاتی دارد که در اثر چرا و خوردن آب توسط دام وارد رودخانه میشوند) و واردشدن کودهای شیمیایی از زمینهای کشاورزی
(فسفات، سولفات و نیترات) و همچنین، مواد آزادشده از تجزیه بقایای موجودات زنده توجیهپذیر است؛ زیرا همه موارد ذکرشده در افزایش مواد آلی و معدنی تأثیرگزار هستند.
Cocconeis یکی دیگر از سردههای مقاوم به آلودگی است که در این رودخانه دیده شد. باوجود تراکم بالای جمعیت بهخصوص Cocconeis pediculus و Cocconeis placentula در بالادست رودخانه و تراکم کم آن در پاییندست رودخانه، میتوان اینگونه اظهارنظر کرد که جنس Cocconeis یکی از سردههای سازگار با محیط ازنظر آلودگی است. در قسمتهایی که حجم و جریان آب کم است، میزان غلظت آلودگی افزایش مییابد. با همه این تفاسیر انتظار میرود میزان آلودگی در ایستگاه 1 که پاییندست رودخانه است، بیشتر از ایستگاههای دیگر باشد و همچنین ایستگاه 2 و 5 ازنظر آلودگی دارای وضعیت مناسبتر باشند؛ زیرا این دو ایستگاه ازنظر حجم آبی و غلظت (شفافیت و زلالبودن) در وضعیت مناسب قرار دارند. یکی از دادههایی که با مشاهده آن به آلودگی رودخانه توسط فلزات سنگین میتوان پی برد، دفرمه و بد شکل شدن ظاهر دیاتومهها است. پوسته خارجی دیاتومهها، از جنس سیلیس و این پوشش در برابر تغییرات محیطی بسیار مقاوم است؛ اما وجود فلزات سنگین در رودخانهها باعث تغیر شکل دیاتومهها میشود و با مشاهده تغیر شکل ظاهری دیاتومهها میتوان از آلودهبودن رودخانه توسط فلزات سنگین مطلع شد (Dela-Cruz et al., 2006). در رودخانه اهرچای این تغییر شکل ظاهری در برخی از گونهها مانندOdontidiom mesodon مشاهده میشود؛ اما تعداد جمعیت تغییر شکل یافته از این گونه بسیار کم است و به تعداد انگشت شمار مشاهده میشود؛ ازجمله گونههای مقاوم به آلودگی که در این پژوهش ثبت شدهاند و در ادامه به آنها اشاره میشود. در رودخانه اهرچای بهدلیل مشاهدهنشدن سردههای اسیددوست مانند Eunotia میتوان نتیجه گرفت این رودخانه خاصیت اسیدی چندانی ندارد و محیط مناسب برای دیاتومههای اسیددوست نیست (Jamaloo et al., 2006). براساس اعداد بهدستآمده از سنجش pH رودخانه اهرچای میتوان دید این رودخانه تقریباً در تمامی فصول دارای pH قلیایی است؛ بهجز ایستگاه 1 که در همه فصول بهجز فصل بهار، pH اسیدی دارد. از بین گونههای شناساییشده برخی از آنها مقاوم به آلودگی هستند و در آبهای لب شور میتوانند به حیات ادامه دهند. این گونهها عبارتاند از Surirella brebisoni, Navicula veneta, Amphora veneta, Cyclotella meneghiniana
(Dela-Cruz et al., 2006; Komulaynen, 2009). برخی از گونهها نیز در این پژوهش مشاهده شدهاند که در تروفیهای مختلف میتوانند زنده بمانند؛ این گونهها شامل Diatoma moniliformis، Amphora pediculus، Encyonema minutum و Rimeria sinuata هستند که از بین اینها Gomphone olivaceum در بین همه ایستگاهها در همه فصلها مشترک است (Dela-Cruz et al., 2006). فلور دیاتومههای رودخانه اهر نشان داد گونه غالب در این رودخانه Nitzschia است و بعد از آن بهترتیب Cymbella، Gomphonema و Naviculla است. مطالعات پژوهشگران دیگر نشان دادهاند جنسهای Nitzschia، Navicula، Gomphonema و Cymbella جنسهای رایجی هستند که هرکدام تعداد گونههای فراوانی دارند. فراوانی گونههای Nitzschia در بیشتر ایستگاهها در طول 4 فصل حاکی از تحمل طیف وسیعی از شرایط محیطی ازجمله شوری، قلیاییبودن آبها و آلودهبودن آبها است که این مسئله در بسیاری از زیستبومهای ایران یافت میشود (Atazadeh et al., 2007). براساس این، مطالعاتی روی سایر رودخانههای ایران نیز انجام گرفته است. مطالعه روی رودخانه کرج و جاجرود در ضلع جنوبی البرز (Kheiri et al., 2018; Jamaloo et al., 2006) و نتایج حاصل از آن پروهشها نشان دادند مطابق این مطالعه همانند رودخانه اهرچای جنسهای Nitzschia و Navicula غالب هستند و از این نظر با رودخانه اهرچای مشابهت دارد. نکته شایان توجه این است که فراوانی این گونه در رودخانه اهرچای در بخشهای بالادست رودخانه بیشتر از مناطق پاییندست است؛ اما میزان سیلیس در پاییندست رودخانه اهرچای بیشتر از بالادست است. بهطور کلی با مقایسه رودخانه مطالعهشده (اهرچای) و سایر حوضههای آبریزی مطالعهشده، میتوان نتیجه گرفت گونههای فراوانی بین نقاط مختلف مشترکاند که از این گونهها میتوان به این موارد اشاره کرد: Amphora pediculus ، Nitzschia dissipata، Ulnaria ulna ، Nitzschia recta ، Navicula tripunctata تمامی گونههای مذکور سازگار با محیط قلیاییاند. محیطهای قلیایی ازنظر مواد غذایی بسیار غنیاند و مواد معدنی در این محیط غنی است
(Chessman et al., 2007; Atazadeh et al., 2007). همانطور که در رودخانه اهرچای مشاهده شد، تمامی ایستگاهها (بهجز ایستگاه 1)، قلیایی و گونههای مشاهدهشده سازگار با محیط قلیایی هستند.
شکل 2- آنالیز CCA در چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان (پراکنش گونهها: بهار مثلث وارونه، تابستان مربع، پاییز دایره توپر، زمستان لوزی)
Figure 2- CCA analysis in the four seasons of spring, summer, autumn and winter (distribution of species: inverted triangle spring, square summer, solid circle autumn, rhombus winter)
نتایج تحقیقات متعددی نشان میدهند بین عوامل فیزیک و شیمیایی و شاخصههای زیستبوم ارتباط متناسبی وجود دارد (Chester & Robson, 2014). در تحقیق حاضر آنالیز CCA انجام شد (شکل 2). بر پایه این آنالیز مشخص شد پارامترهای EC، pH و فسفات عمدهترین پارامترهای تأثیرگذار بر تنوع دیاتومههای رودخانه اهرچای است. حضور دیاتومهها به میزان سیلیس نیز بستگی دارد. زمانی که نسبت سیلیس به فسفات کاهش مییابد (با افزایش فسفات) محدودیت سیلیسی دیاتومهها را در شرایط رقابتی با جلبکهای غیرسیلیسی قرار میدهد. براساس اندازهگیریهای انجامشده، میزان سیلیس در فصل بهار افزایش مییابد و در فصل تابستان اعداد کاهشی را نشان میدهد. در مطالعات دیگر، میزان سیلیس تأثیر بیشتری نسبت به نیترات و فسفات داشته است. منبع میزان فسفات بهدلیل وجود آبهای معدنی در منطقه است.
همچنین، طبق شکل (2) که نمودار مربوط به آنالیز آماری است، pH را تأثیرگذارترین عامل بر پراکنش دیاتومهها میتوان شناخت. pH تأثیر عمدهای بر ترکیب جوامع دیاتومهای دارد که ممکن است تغییرات pH بر اثر عوامل زمینشناختی و تغییرات خارجی محیطی مانند کود کشاورزی یا فضولات حیوانی باشد. pH در رودخانه اهرچای در تمامی فصل در محدوده قلیایی در حدود 8-7 قرار داشت.
نتیجهگیری
مطالعه روی رودخانه اهرچای برای نخستینبار انجام گرفت و هدف از این مطالعه تهیه فلور دیاتومهای و ارتباط آنها با عوامل فیزیکوشیمیایی و تعیین کیفیت آب رودخانه بود. نتایج نشان دادند میزان آلودگی در پاییندست رودخانه نسبتاً بالاست. از دیاتومهها بهعنوان یکی از عوامل زیستی، در تعیین کیفیت آب میتوان بهرهبرداری و کیفیت آب را ارزیابی کرد. همچنین، با پیبردن به فراوانی جمعیت گونههای دیاتومهای، اطلاعات اکولوژیکی در رابطه با محیط زندگی دیاتومهها به دست میآید. نتایج حاصل از مطالعه روی رودخانه اهرچای میتواند بهعنوان اطلاعات پایه برای مدیریت منابع آبی مؤثر باشد.
سپاسگزاری
نویسندگان از مجموعه دانشگاه تبریز برای فراهمکردن تسهیلات نمونهبرداری و آزمایشگاهی تشکر و قدردانی میکنند.