New dominance of planktonic groups in the southeastern part of the Caspian sea
Subject Areas : Animal environment
1 - Gorgan university of agricultural sciences and natural resources
Keywords: Southeast of the Caspian sea, Phytoplanktons, Zooplanktons,
Abstract :
An ongoing ecological study of the Caspian Sea, in a particular distribution, identifying the species composition and regional variations, seems to be necessary before any study. According to this, in the present study, the type of dominance of planktonic groups in southeastern basin of the Caspian Sea (Golestan Province) was studied. For this purpose, sampling of planktonic groups was done once in September 2015 with 3 repetitions. The results of phytoplankton study showed that there are 4 orders, 4 families and 4 genera in the study areas, which constitute Euglenophyta (Euglena sp. 99.9% density), Dinoflagellata (Procentrum sp. 99.5% density) and Bacillariophyta (Diatum group. 100% density), the main phytoplanktons flora of the ecosystem, respectively. The Genus Euglena is the index of hypertrophic waters and is the first time that has been seen predominantly in the studied basins. The results of zooplankton study also indicate the destruction of this planktonic group (only 1 zooplankton of the species Keratella cochlearis from the genus Rotifera was observed), which is mainly due to the toxin produced by Euglena and the anaerobic conditions in the ecosystem. In general, the results indicate a critical quality status of the studied areas, the loss of high amounts of living fauna and flora and the dominance of toxic and inappropriate planktonic groups in the ecosystem.
Abrikosov, G.G., Kosova, A.A. 1963. On finding of the tropical freshwater bryozoans Lophopodella Carteri (Bryozoa, Phylactolaemata). Zoologicheskii Zhurnal, 42: 1724–1726.
APHA, S., 2005. Standard Methods. American Public Health Association .Washington, DC 2005, USA, PP: 346.
Dhrubajyoti Bordoloi and P. P. Baruah. 2014. Water quality assessment using phytoplankton in a historical pond of Upper Assam. Journal of algal biomass utilization. 5(2): 1-7.
Fazli, H. and Ganjian, A. 2009. Analysis of Hydrology and Hydrobiology data of Caspian Sea during 1991- 2006). Iranian Fisheries Research Institute. (In Persian).
Fogg, G. E. 1975. Algal culture and phytoplankton ecology. Wisconsin University Press, London.269p.
Golaghayi, M., Tahami, F.S., Makhloogh, A., Ganjian, A., Keihansani, A., Doostdar, M., Eslami, F., Nasrollah tabar, A., Khodaparast, N., Mokrami, A. and Poormand, T. 2012. The distribution of phytoplankton in the southern Caspian Sea during in 1999. Caspian Sea Ecology Research Institute. 130 p. (In Persian).
Heidari, M., Seifabadi, S.J. and Khanipoor, A.A. 2011. Determination of zooplankton biological indices at different depths and overnight hours in the coastal waters of Bandar-e-Anzali. Journal of Biology. 24(4): 623- 631. (In Persian).
Herman, S. S., Mihursky, J. A. and McErlean, A. J. 1968. Zooplankton and environmental characteristics of the Patuxent Sstuary. Chesapeake Science, 9:67-82.
Hoffman, J.C., Peterson, G.S, Cotter, AM, and Kelly, J.R. 2010. Using stable isotope mixing in a great lakes coastal tributary to determine food web linkages in young fishes. Journal of Estuaries and Coasts, 33:1391-1405.
Ivanov, P.I., Kamakim, A.M., Ushivtzev, V.B., Shiganova, T., Zhukova, O., Aladin, N., Wilson, S.I.., Harbison, G.R. and Dumont, H.J. 2000. Invasion of Caspian Sea by the comb jelly fish Mnemiopsis leidyi (Ctenophora). Biological Invasions, (2): 255-258.
Khodaparast, S.H. 2000. Final report of the hydrology and hydrobiology project of Anzali Wetland during 1994-1997. Guilan Province Fisheries Research Center. 156 p. (In Persian).
Nasrollahzadeh saravi, H., Makhloogh, A., Poorgholam, R. and Rahmati, R. 2012. The strategy of dominant species of phytoplankton with an emphasis on their size classification on the iranian coast of the southern part of the Caspian Sea. Journal of Oceanography. 10(3): 45-57. (In Persian).
National Oceanic and Atmospheric Administration. 2009. Powerful fish-killing toxin holds promise for cancer applications. Making Waves: Episode 36 (30 September).
Plotnikov, I., Aladin, N., Cretaux, J. F., Micklin, Ph., Chuikov, Yu. and Smurov, A.. 2006. Biodiversity and recent exotic invasions of the Caspian Sea Journal of Limnoogy, PP: 2259-2262.
Poorgholam, R., Tahami, F. and Keihansani, A.R. 2014. Seasonal variation of phytoplankton in the waters of the Caspian Sea basin during 2010. Journal of Biology. 27 (3): 307-318. (In Persian).
Rowshan Tabari, M R., Fatemi, S. M. R., Pourgholam, R., Mousavi Nadoushan, R. 2014. Latest diversity trend and seasonal abundance of population of zooplankton (Holoplankton) communities # the South Caspian Sea, Iran. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 13(2) 437-448
RowshanTabari, M. R. 2000. Distribution of zooplankton in the southern of Caspian Sea (Copepods: order). B.Sc thesis. Tarbiat Modaress University. Iran. 102P. (In Persian).
Salmanov, M. A., 1987. The role of microflora and phytoplankton in the production processes of the caspian. Moscow, Nauka, PP: 214.
غالبیت جدید گروههای پلانکتونی در حوضه جنوب شرقی
دریای خزر پس از چند دهه
چکیده
مطالعه مستمر اکولوژیک دریای خزر، بهخصوص پراکنش، شناسایی گونهها و نوسانات منطقهای، قبل از هر مطالعه ضروری به نظر میرسد. بر این اساس در پژوهش حاضر نوع غالبیت گروههای پلانکتونی در خلیج گرگان و حوضه جنوب شرقی دریای خزر (منطقه استان گلستان)، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی فیتوپلانکتونها نشان داد که به ترتیب راستههای اوگلنافیتا (جنس اوگلنا)، پیروفیتا (جنس پروسنتروم) و باسیلاریوفیتا (جنس دیاتومه) اصلیترین فلور فیتوپلانکتونی اکوسیستم را تشکیل دادهاند. جنس اوگلنا شاخص آبهای هایپرتروف بوده و اولین مرتبه است که در حوضههای مورد مطالعه به صورت غالب دیده شده است. نتایج حاصل از بررسی زئوپلانکتونها نیز حاکی از نابودی این گروه است که اصلیترین دلیل آن سم تولید شده از اوگلناها و نیز شرایط بیهوازی مستقر در اکوسیستم میباشد. به طور کل نتایج، حاکی از وضعیت کیفی وخیم مناطق مورد بررسی، از بین رفتن مقادیر بالایی از فون و فلور زیستی و غالبیت گروههای پلانکتونی سمی و نامناسب در اکوسیستم میباشد.
لغات کلیدی: دریای خزر، خلیج گرگان، غالبیت پلانکتونی، فیتوپلانکتونها، زئوپلانکتونها.
مقدمه
دریای خزر یک دریای ناهمگن است که از سه باند آبی با وضعیت فیزیکی و تنوع زیستی متفاوت تشکیل شده است و مشخصه مهم آن تنوع شدید زیستگاهها و جانداران آن میباشد (زنکویچ، 1963). فلور فیتوپلانکتونی دریای خزر به سه گروه دریایی، لبشور و آب شیرین تقسیم میشود که گروه آب لبشور بزرگترین گروه هستند که غالب فیتوپلانکتونها را در خود جای میدهند (پلاتنیکو و همکاران، 2006). شرایط متفاوت دریای خزر و وجود تنوع زیستی بالا در این اکوسیستم، شرایط را برای رشد گونههای مختلف فیتوپلانکتونی فراهم مینماید، این در حالی است که تهاجم گونههای مهاجم در طی دو میلیون سال اخیر یکپارچگی بیولوژیک این دریا را دستخوش تغییرات نموده است (آبریکوسو و کوسوا، 1963). این تهاجم در طول قرن بیستم از طریق انسانها به طور فراوان افزایش یافته و هماکنون سبب تشکیل یک روند شدید در تغییر فون و فلور دریای خزر شده است (ایوانو و همکاران، 2000). این موضوع در مورد زئوپلانکتونها نیز صدق مینماید.، از اینرو پایش مداوم این اکوسیستم، جهت ارزیابی روند غالبیت گروههای پلانکتونی که به نوبه خود میتواند بیانگر وضعیت تروفی اکوسیستم نیز باشد، ضروری مینماید.، بر این اساس پورغلام و همکاران (1393) در پژوهشی که با عنوان تنوع فصلی فیتوپلانکتونها در آبهای حوضه جنوبی دریای خزر طی سال 1389 به انجام رساندند، اعلام نمودند که شاخههای باسیلاریوفیتا1، پیروفیتا2 و کریزوفیتا3 به ترتیب گروههای غالب فیتوپلانکتونی بودهاند. حیدری و همکاران (1390) نیز پژوهشی با عنوان تعیین شاخصهای زیستی زئوپلانکتونها در اعماق مختلف و طی ساعات مختلف شبانهروز در آبهای ساحلی بندر انزلی، به انجام رساندند که نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که جنس آکارسیا4 و نیز گونه شانهدار خزری5 در اکوسیستم به شکل غالب بودهاند که این موضوع نشاندهنده فروپاشی تدریجی دریای خزر میباشد. با توجه به مطالب ذکر شده و اهمیت پژوهشهایی از این دست، مطالعه حاضر به هدف ارزیابی روند غالبیت جمعیتهای پلانکتونی در اکوسیستم خلیج گرگان و نیز نواحی جنوب شرقی دریای خزر در استان گلستان، صورت گرفت.
مواد و روشها
مکان مورد مطالعه
حوضه آبخيز خليج گرگان يكي از زيرحوضههاي درياي خزر محسوب میشود كه به طور عمده در استان گلستان و بخش كمي از آن در استان مازندران واقع شده است. خلیج گرگان تنها خلیج دریای خزر است و اکولوژی آن تحتتاثیر دریای خزر، رودهای مجاور و شبهجزیره میانکاله قرار گرفته و در رشد و تکثیر آبزیان، ماهیان استخوانی، ماهیان خاویاری و جذب پرندگان مهاجر زمستانی نقش مهمی دارد.، این در حالی است که در طول سالیان اخیر توسعه صنایع، دامداری، ورود فاضلابهای شهری و روستایی و غیره سبب افزایش انواع آلودگیها، بهویژه آلودگی تروفی داخل اکوسیستم شده، به شکلی که وضعیت آب آن بسیار نامطلوب ارزیابی شده است. در شکل 1 موقعیت خلیج گرگان و ایستگاههای مورد بررسی (5 ایستگاه) نشان داده شده است.
شکل 1: موقعیت خلیج گرگان در استان گلستان و ایستگاههای مورد بررسی (تصویر ماهواره لندست 2002).
ایستگاه 1: ˝2 ʹ49˚36 شمالی، ˝42 ʹ42˚53 شرقی ایستگاه 2: ˝49 ʹ49˚36 شمالی، ˝45 ʹ53˚53 شرقی
ایستگاه 3: ˝52 ʹ51˚36 شمالی، ˝35 ʹ0˚54 شرقی ایستگاه 4: ˝19 ʹ55˚36 شمالی، ˝10 ʹ56˚53 شرقی
ایستگاه 5: ˝17 ʹ58˚36 شمالی، ˝25 ʹ59˚53 شرقی
متغیرهای پژوهش
نمونهبرداری از گروههای پلانکتونی در تابستان 1394، به جهت وجود بیشترین تنوع زیستی و نیز کمترین تغییرات بیوژئوشیمیایی در اکوسیستم (هافمن و همکاران، 2010) صورت گرفت (از آنجا که هدف پژوهش مطالعه روند غالبیت و جایگزینی گروههای پلانکتونی میباشد، نمونهبرداری در یک دوره کفایت میکند).
نمونهبرداری از فیتوپلانکتونها
جهت نمونهبرداری از فیتوپلانکتونها در هر ایستگاه، 1 لیتر آب جهت شناسایی کیفی فیتوپلانکتونها و 100 سیسی جهت شمارش و تعیین بیوماس فیتوپلانکتونها برداشته شد.، سپس نمونهها با اضافه کردن فرمالین 5/0 درصد تثبیت (5 سیسی لوگل نیز جهت تثبیت بهتر اضافه گردید) و به آزمايشگاه انتقال داده شدند. کارهای آزمایشگاهی مطابق روش APHA (2005) انجام گرفت. در این روش نمونهها پس از همگنسازی توسط دهانه گشاد پیپت داخل ظروف استوانهای مدرج ریخته شده و به مدت 24 ساعت به دور از نور خورشید جهت رسوب دادن بیحرکت نگاه داشته شدند.، سپس با روش سیفون کردن آب رویی تخلیه و مابقی نمونه در چند مرحله به مدت 5 دقیقه با سرعت 3000 دور در دقیقه سانتریفیوژ گردید تا حجم نمونهها به 25-20 میلیلیتر برسد.، سپس در آزمایشگاه نمونهها در دو مرحله کیفی و یک مرحله کمی توسط لامهای خطکشی شده و لامل 40× 24 میلیمتر و میکروسکوپ با بزرگنمایی 10x، 20x و 40x شمارش و بررسی شدند (سلمانو، 1987.، who, 1999).
نمونهبرداری از زئوپلانکتونها
در بررسی زئوپلانکتونهای خلیج، از تور پلانكتونگیری با چشمه 100 ميكرون (49 چشمه در هر سانتیمتر) و دهانه 36/0 متر استفاده و در هر نقطه نمونهبرداری به تعداد 8 مرتبه در آب حرکت داده شد تا کل ستون آب فیلتر شود.، سپس نمونهها در ظروف پلاستیکی نیملیتری ریخته شده و با فرمالین 4 درصد تثبیت شده و به آزمایشگاه منتقل شدند. در آزمایشگاه، پس از اندازهگیری حجم کامل نمونه و همگن نمودن محتویات ظرف، میزان 100 تا 350 میلیلیتر (باتوجه به تراکم زئوپلانکتونی موجود) از کل حجم نمونه به ظروف پلیت جهت انجام کارهای تکمیلی (شناسایی و شمارش) منتقل و در زیر میکروسکوپ معکوس با بزرگنمايي ×20 مشاهده و تعداد زئوپلانکتونها شمارش گردید. برای این منظور، از لامل مشبک استفاده شد. شمارش با انتخاب تصادفی میدانهایی که هر کدام از آنها شامل یک خانه مربعی شکل از شبکه شطرنجی است انجام گرفته و تعداد پلانکتونهای موجود در هر میدان شمارش شد (سورینا، 1978). شناسایی زئوپلانکتونها نیز از طریق عکسبرداری و استفاده از کلیدهای شناسایی صورت گرفت.
جهت مقایسه تراکم پلانکتونها بین ایستگاههای مختلف از آزمون واریانس یکطرفه (دادههای نرمال) و در مورد داده های غیرنرمال از آزمون ناپارامتری (در سطح معنیدار 5 درصد) استفاده شد. برای انجام تمامی تجزیه و تحلیلها از نرمافزارهای آنالیزیExcel نسخه 2007 و Spss نسخه 22 استفاده گردید.
نتایج
فیتوپلانکتونها
بررسی کیفی (شناسایی نمونهها)
نتایج حاصل از شناسایی نمونهها با استفاده از کلیدهای شناسایی معتبر حاکی از حضور 3 شاخه مهم فیتوپلانکتونها در اکوسیستم میباشد.، بر این اساس شاخههای اولگلنافیتاEuglenophyta) )، داینوفلاژلاتا (Dinoflagellata) و باسیلاریوفیتا (Bacillariophyta) در اکوسیستم غالب بوده و شناسایی گردیدند.، این در حالی است که از شاخه اوگلنافیتا 2 جنس Euglena و Trachelomonas، از شاخه داینوفلاژلاتا دو جنس Prorocentrum و Peridinium و از شاخه باسیلاریوفیتا تنها گروه دیاتومهها Diatomes)) مشاهده گردید. نتایج حاصل از شناسایی نمونهها در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول 1:شناسایی و طبقهبندی کیفی فیتوپلانکتونها بین ایستگاههای مختلف در خلیج گرگان و سواحل استان گلستان
Classification طبقهبندی | |||||
Harmful Phytoplanktons فیتوپلانکتونهای مضر | Harmful Phytoplanktons فیتوپلانکتونهای مضر | Helpful Phytoplankton فیتوپلانکتون مفید | |||
Domain (سرسلسله) | |||||
Kingdom (سلسله) | Protoctista | Protoctista | Protista | ||
Phylum (شاخه) | Dinoflagellata | Dinoflagellata | Bacillariophyta | ||
Subphylum (زیرشاخه) | Pyrrhophyta | Pyrrhophyta | _ | ||
Class (رده) | Dinophyceae | Dinophyceae | Diatomatae
| ||
Order (راسته) | Prorocentrales |
| _ | ||
Family (خانواده) | Prorocentraceae |
| _ | ||
Genus (جنس) | Prorocentrum |
|
| _ | |
بررسی کمی (شمارش نمونهها)
نتایج حاصل از شمارش نمونهها نشان داد که به ترتیب شاخههای اولگلنافیتا، داینوفلاژلاتا و باسیلاریوفیتا دارای بیشترین مقادیر در اکوسیستم بودهاند.، این در حالی است که از شاخه اولگلنافیتا دو جنس Euglena (با تراکم 9/99درصد) و جنس Trachelomonas (با تراکم حدود 1/0 درصد)، از شاخه داینوفلاژلاتا دو جنس Prorocentrum (با تراکم 5/99 درصد) و جنس Peridinium (با تراکم 5/0 درصد) و در نهایت از شاخه باسیلاریوفیتا تنها گروه دیاتومهها (با تراکم 100 درصد) مشاهده گردید.
در محاسبات انجام شده از آنجاکه جنس Peridinium تنها در ایستگاه 5 مشاهده گردید (حدود 4 عدد نیز در ایستگاه 4) و جنس Trachelomonas نیز در تراکم بسیار اندک تنها در برخی ایستگاهها حضور دارد، لذا جهت درک بهتر میزان حضور و غالبیت گروههای مختلف فیتوپلانکتونی در اکوسیستم، آنالیزهای آماری بر اساس مقایسه بین شاخههای اصلی فیتوپلانکتونی صورت پذیرفت. در جدول 2 مقایسه تراکم شاخههای مختلف فیتوپلانکتونها بین ایستگاههای مختلف نشان داده شده است.
جدول 2: مقایسه میانگین تراکم شاخههای مختلف فیتوپلانکتونها بین ایستگاههای مختلف در خلیج گرگان و سواحل استان گلستان
ایستگاه/ تراکم فیتوپلانکتونها | شاخه داینوفلاژلهها | شاخه باسیلاریوفیتا | شاخه اوگلنافیتا | تراکم کل | |||||
ایستگاه 1 | 66/683 ± 5/74 a | 300± 50 a | 4309a | 6/5287 ±126 a | |||||
ایستگاه 2 | 3/1840 ± 5/9 b | 33/82 ± 51/2 b | 4009a | 3/5932 ± 502 b | |||||
ایستگاه3 | 33/1836 ±5/10 b | 66/83 ± 09/7 b | 14636b | 16552 ± 666 c | |||||
ایستگاه 4 | 3/1148 ± 50 c | 136 ± 22 c | 3518a | 3/4794 ± 5/121 d | |||||
ایستگاه 5 | 66/2534 ± 406 d | 66/446 ± 63/15 d | 5194 c | 8176 ± 5/185 f | |||||
همانطور که در جدول فوق قابل مشاهده است، معناداری مقادیر شاخه داینوفلاژلهها و باسیلاریوفیتا در ایستگاههای مختلف، روند یکسانی را طی میکند.، بر این اساس در ایستگاههای 2 و 3 عدم اختلاف معنادار (p >05/0) و در سایر ایستگاهها اختلاف معنادار (p <05/0) در مورد هر دو گروه مشاهده میشود. شاخه اوگلنافیتا نیز در ایستگاههای 3 و 5 دارای اختلاف معنادار (p <05/0) و مقادیر بیشتری نسبت به سایر ایستگاهها میباشد. همانطور که نتایج نشان میدهند، تراکم کلی فیتوپلانکتونها در تمامی ایستگاهها نسبت به هم دارای اختلاف معنادار میباشد (p <05/0).
ذکر این نکته حائز اهمیت است که فیتوپلانکتونهای شاخه اوگلنافیتا (بهویژه جنس اوگلنا به دلیل انتشار سمی بسیار قوی و کشنده (سازمان هواشناسی و اقیانوسشناسی امریکا، 2009)) و نیز فیتوپلانکتونهای شاخه داینوفلاژلاتا، از جمله گروههای فیتوپلانکتونی مضر بوده که منجر به کاهش بسیار شدید تولیدات اولیه در اکوسیستمهای آبی میشوند و غالبیت این دو شاخه در مطالعه حاضر متاسفانه بیانگر وجود شرایط زیستی بسیار نامناسب در اکوسیستم میباشد. در این میان شاخه باسیلاریوفیتا که جزء فیتوپلانکتونهای مفید دستهبندی میگردد، در اقلیت قرار گرفته و دارای نقش تولیدی کمتری در اکوسیستم میباشد.، بر این اساس در شکل 2 نسبت تراکم گروههای فیتوپلانکتونی مفید به مضر در ایستگاههای مورد بررسی و نیز در مجموع اکوسیستم (بر حسب درصد) نشان داده شده است.
شکل 2 : نسبت تراکم گروههای فیتوپلانکتونی مفید به مضر در ایستگاههای مورد بررسی و نیز در مجموع اکوسیستم
زئوپلانکتونها
در بررسیهای انجام شده، متاسفانه تنها یک نمونه زئوپلانکتون جنس Keratellacochlearis از دستهRotifera در ایستگاه 4 مشاهده گردید که در شکل 3 نشان داده شده است.
شکل 3: زئوپلانکتون جنس Keratellacochlearis از دسته Rotifera
(عکسبرداری با استفاده از نمایشگر میکروسکوپ معکوس مدلNikon (T1-SM))
بحث
فیتوپلانکتونها
در مطالعه حاضر، نتایج حاصل از شناسایی فیتوپلانکتونها نشان داد که به ترتیب، راستههای اوگلنافیتا (جنس اوگلنا)، پیروفیتا (جنس پروسنتروم) و باسیلاریوفیتا (جنس دیاتومه) اصلیترین فلور فیتوپلانکتونی مستقر در خلیج گرگان و حاشیه جنوب شرقی خزر را تشکیل میدهند.، این درحالی است که در پژوهشهای انجام شده توسط خداپرست (1378)، گنجیان و همکاران (1387)، فضلی و گنجیان (1388)، پورغلام و همکاران (1393) و گلآقایی و همکاران (1391)، راسته باسیلاریوفیتا در حوضه جنوب شرقی دریای خزر دارای غالبیت از جهت تنوع و تراکم زیستی بوده است.
جابجایی راسته غالب از باسیلاریوفیتا به اوگلنافیتا در حاشیه دریای خزر و خلیج گرگان، با توجه به تغییر شرایط غذایی دریای خزر و زیر حوضههای آن از حالت الیگومزوتروفی6 به هایپرتروفی7 بهخوبی قابل توجیه و تشریح میباشد.
فگ در سال 1975 بیان نمود که سطح مواد غذایی در حوضه جنوبی خزر پایینتر از حد متوسط است و این دریا یک اکوسیستم الیگو- مزوتروف محسوب شده و دارای تنوع گونهای بالا میباشد. پس از آن تهامی در پژوهشی که سال 2012 بر روی این حوضه انجام داد اعلام نمود که در سالهای پس از ورود شانهدار خزری، گونههای فیتوپلانکتونی بیشتری نسبت به سالهای قبل از ورود این شانهدار، در این اکوسیستم حضور یافتهاند که نشاندهنده تغییر شرایط اکوسیستم به سمت مزوتروفی است. در این شرایط گروه باسیلاریوفیتا به دلیل وجود شرایط کیفی و غذایی مناسب آب و ویژگیهای زیستی مخصوص به خود (که سبب سازگاری بالا و رشد و تکثیر در مقادیر زیاد، در شرایط مناسب زیستی میگردد) و غیره، به سرعت رشد و تکثیر کرده و به شکل غالب درآمدند.
پورغلام و همکاران در سال 1393، در پژوهشی که بر این حوضه داشتند، اشاره کردند که شکوفایی راسته سیانوفیتا8 بهویژه در فصول تابستان و پاییز بسیار افزایش یافته است که این موضوع حاکی از سوق یافتن شرایط تروفی مناطق مورد مطالعه از حالت مزوتروفی به سمت یوتروفی بوده است.، همچنین اعلام نمودند که گروه اوگلنافیتا شاخص آبهای بسیار آلوده بوده و تراکم پایین آنها در حوضه جنوبی خزر نشاندهنده فراهم نبودن شرایط زیستی جهت رشد و تکثیر آنها است، لیکن در مورد غالب شدن این گروه در صورت افزایش آلودگی در حوضه خزر جنوبی هشدار دادند.، این در حالی است که در پژوهشی که توسط دروباجوتی و بارو (2014) با عنوان بررسی کیفی آب استخر آسام9 با استفاده از فیتوپلانکتونها صورت گرفت، اعلام نمودند که بیشترین دامنه تحمل آلودگی متعلق به راسته اوگلنافیتا و جنس اوگلنا بوده و این در حالی است که راسته سیانوفیتا و جنس اوسیلاتوریا در رتبه دوم قرار گرفته و دارای دامنه تحمل پایینتری نسبت به اوگلنا میباشد.، از اینرو میتوان نتیجه گرفت که در آبهای بسیار آلوده جنس اوگلنا (شاخص آبهای هایپرتروف) جایگزین جنس اوسیلاتوریا (شاخص آبهای یوتروف) میگردد.
با توجه به مطالب فوق، غالبیت جنس اوگلنا در مطالعه حاضر، حاکی از سوق یافتن شرایط غذایی حاشیه جنوب شرقی دریای خزر و نیز خلیج گرگان که یکی از زیرحوضههای اصلی این بخش است، از یوتروفی به سمت هایپرتروفی میباشد. جنس اوگلنا از جهت تولید و ارزش غذایی کماهمیت بوده (تولید اولیه اکوسیستم را بسیار کاهش میدهد) و در شرایط دشوار زیستی قادر به تغذیه به شیوه هتروتروفی میباشد.، همچنین زواید بدنی اجازه حرکت و جابجایی بیشتر به سمت محیط مناسبتر را برای این گروه فراهم نموده که به نوبه خود سبب افزایش توان سازگاری این گروه در شرایط نامساعد زیستی میگردد.
به طور کلی علل اصلی سوق یافتن حوضه جنوب شرقی دریای خزر (در استان گلستان) و خلیج گرگان به سمت وضعیت هایپرتروفی و غالبیت جنس اوگلنا شامل: تغییر کاربری اراضی حاشیه خلیج گرگان و حوضه جنوب شرقی خزر و در نتیجه ورود مقادیر بالای آفات، سموم، فلزات سنگین، فاضلابهای صنعتی و شهری و غیره به اکوسیستم، ورود مقادیر بالای رسوبات به داخل اکوسیستم، افزایش کدورت و کاهش عمق مفید (در نتیجهی تخریب پوشش گیاهی حاشیهای دریا و خلیج و بهمخوردگی تقارن فیزیوگرافی اکوسیستم و در نتیجه افزایش آسیبپذیری آنها)، ورود مواد غذایی نیتروژنه و فسفاته در مقادیر غیراستاندارد، بسته شدن و عدم لایروبی کانالهای ورودی آب خزر به داخل خلیج گرگان و پایین آمدن سطح آب رودخانههای ورودی به این حوضه (سبب کاهش حجم آب، کاهش هوادهی، افزایش فرآیندهای بیهوازی مضر و آلودهکننده، تولید گازهای سمی، عدم اختلاط آب و نامتعادل شدن پارامترهای کیفی میگردد)، افزایش صید قاچاق، ساخت سازههای حاشیهای و تاسیس شرکتهای تعاونی صیادی (موجب از بین رفتن زیستگاههای حیاتی داخل اکوسیستمها شده است)، دفع نادرست زبالهها و در نهایت فشار تغذیهای پایین زئوپلانکتونها بر روی این گروه فیتوپلانکتونها به دلیل داشتن ارزش غذایی بسیار پایین، سمیت و نیز مورفولوژی خاص بدنشان که هضم را دشوار مینماید، میباشند.
سازمان هواشناسی و اقیانوسشناسی امریکا نیز سال 2009 مقالهای مبنی بر تولید سمی بسیار قوی و کشنده در جنس اوگلنا منتشر نمود و ساختار فیزیولوژیکی تولید آن را تشریح کرد. این سم بسیار قوی بوده و قادر به کشتن حجم بالایی از جانوران و ماهیهای موجود در اکوسیستم میباشد و یکی از بزرگترین تهدیداتی است که حوضههای مورد مطالعه با آن مواجه هستند. در کنار جنس اوگلنا، جنس پریدینیوم نیز از راسته اوگلنافیتا، در مقادیر بسیار کم در ایستگاه 5 و بسیار کمتر (انگشتشمار) در ایستگاه 4 مشاهده گردید که حضور آن علیرغم تراکم بسیار پایین، به جهت تولید سم، زیانبار بوده و قطعا یکی از عوامل کاهش تولید در ایستگاه 5 بوده است.
در مطالعه حاضر راسته پیروفیتا پس از راسته اوگلنافیتا دارای غالبیت در مناطق مورد مطالعه بوده است که این موضوع با نتایج حاصل از گلآقایی و همکاران (1391) و نصرالهزاده ساروی (1391) هماهنگی دارد. دلیل اصلی این مطلب فیزیولوژی و بیولوژی راسته پیروفیتا میباشد که به دلیل تغذیه هتروتروفیکی و متحرک بودن، توانایی حضور در شرایط مختلف (بعد از اختلاط عمودی و قبل از اختلاط عمودی) و سطوح تروفیکی مختلف (اولیگوتروف و یوتروف) را دارند (سامایدا، 2002). نتایج حاضر نشان داد که راسته باسیلاریوفیتا از نظر غالبیت در جایگاه سوم قرار دارد که به دلیل شرایط نامناسب زیستی آبهای ساحلی جنوب شرقی خزر و خلیج گرگان میباشد که در فوق تشریح گردید.
در مقایسه ایستگاههای مختلف، ایستگاه 3 دارای بیشترین تراکم بوده (تراکم کل و بهویژه تراکم شاخه اوگلنا) که مهمترین دلیل این تفاوت نسبت به سایر ایستگاهها، ورود رودخانه دائمی قرهسو به این منطقه میباشد. رودخانه قرهسو طولانیترین رودخانه استان گلستان پس از گرگانرود است که در طول مسیر خود فاضلابهای شهری و کشاورزی که سرشار از مواد سمی و شیمیایی هستند را دریافت میکند.، همچنین رودخانه قرهسو در مسیر خود مسافتی طولانی از زمینهای بایر عبور میکند که این امر سبب حمل مقادیر بالای رسوبات توسط این رودخانه میشود که سبب افزایش کدورت و کاهش تولید میگردد. این موارد در کنار عواملی همچون تمرکز بیشتر شهرنشینی در این قسمت و استفاده نامناسب از آب قرهسو جهت کاربریهای مختلف، مهمترین دلیل تفاوت پارامترهای زیستی و غیرزیستی این ایستگاه با سایر ایستگاهها میباشد که سبب آلودگی بسیار شدید آن توسط مواد آلی و معلق شده و در بسیاری از نقاط آن شرایط بیهوازی ایجاد شده است. این شرایط در مجموع سبب افزایش تراکم جنس اوگلنا در این ایستگاه نسبت به سایر مناطق گردیده است.
ایستگاه 4 نیز دارای کمترین تراکم فیتوپلانکتونی بوده است که دلیل اصلی آن، 3 جریان خزری عبوری از این منطقه میباشد. رودخانه گرگانرود اصلیترین جریان تغذیهکننده این منطقه است و این در حالی است که حجم آب آن در سالهای اخیر به شدت کاهش یافته، به طوریکه در ماههای کمباران و گرم مانند شهریور ماه تا حدود زیادی خشک میشود، از اینرو مواد غذایی کمتری وارد حاشیه دریا میکند و مساله نگرانکننده این است که همین حجم اندک ورودی این رودخانه و سایر جریانات موقتی وارده به دریا، مقادیر بالایی از فاضلابهای کشاوزی و شهری (بهویژه از سمت بندر ترکمن) را وارد این بخش میکنند که این مساله در کنار کاهش عمق شفافیت دریا، سبب کاهش تولید گردیده است.، از این رو شرایط زیستی در این منطقه دشوار است و میتوان انتظار تراکم بالای گروههای مقاوم به آلودگی را در این بخش داشت، لیکن شاهد کاهش تراکم این گروهها در این منطقه هستیم که اصلیترین دلیل آن وجود جریانهای شمالی- جنوبی و نیز جریان غربی- شرقی حاشیه جنوب شرقی خزر است که از این منطقه عبور کرده و تا حدود زیادی سبب اختلاط مواد وارده به این قسمت با سایر نواحی میگردد.، پس در مجموع شاهد تراکم کمتری در این منطقه نسبت به سایر ایستگاهها میباشیم.
ایستگاههای 1 و 2 از نظر میزان تراکم، نسبت به سایر ایستگاهها، مقادیر نسبتا مشابهی را نشان میدهند که این موضوع به موقعیتهای تقریبا مشابه این دو ایستگاه برمیگردد. ایستگاه 1 از سمت غرب در معرض جریانات ورودی از سمت منطقه زاغمرز و از شمال در معرض جریانات ورودی از تالاب میانکاله میباشد. ایستگاه 2 نیز از شمال متاثر از جریانات میانکاله و از جنوب متاثر از جریانات ورودی از منطقه بندگز میباشد. تمامی جریانات مذکور بار آلایندههای آلی زیادی را وارد این دو ایستگاه مینمایند که موجب کاهش توان باروری این دو بخش میگردد. علاوه بر آلایندههای آلی، رسوبات و مواد معدنی زیادی نیز وارد این مناطق میشود، این درحالی است که فیزیوگرافی ضعیف ساحل این مناطق وخامت اوضاع را دو چندان نموده و ریزش بالای رسوبات از لبههای سست ساحلی سبب کاهش بسیار زیاد عمق این مناطق گردیده که به نوبه خود بر دشواری شرایط زیستی در این مناطق افزوده است. بسته بودن کانالهای ورودی دریای خزر و کاهش آب ورودی به این مناطق موجب کاهش اختلاط آب، کاهش تهویه و ایجاد شرایط بیهوازی گردیده و این امر موجب غالبیت گروه اوگلنا در هر دو ایستگاه نسبت به سایر گروههای فیتوپلانکتونی شده است. اگرچه وضعیت کیفی هر دو ایستگاه از نظر کیفی بسیار وخیم میباشد، لیکن نسبت به ایستگاه 3 به دلیل دوری از جریان بزرگ و بسیار آلوده قرهسو، دارای وضعیت بهتری میباشند.
در مورد ایستگاه 5 تراکم فیتوپلانکتونی نسبت به سایر ایستگاهها (غیر از ایستگاه 3) بالاتر میباشد.، این درحالی است که گروه اوگلنا در این ایستگاه نیز غالب بوده و در کنار آن متاسفانه شاهد حضور برخی از انواع فیتوپلانکتونهای سمی گروه داینوفلاژلهها نیز میباشیم که قطعا این شرایط در کنار احداث تعاونی صیادی در این ایستگاه (به نوبه خود موجب افزایش صید بیرویه و غیراصولی و نیز از بین رفتن بستر و جایگاههای زیستی اکوسیستم با افزایش نرخ پرهکشی میگردد) موجب آلودگی بالا و کاهش تولید در این ایستگاه گردیده است، لیکن به نظر میرسد مهمترین عاملی که تا حدود زیادی به متعادلسازی شرایط در این بخش کمک میکند، وجود جریانات خزری و ساحلی در این بخش بوده که با اختلاط آب و افزایش عمل تهویه، موجب کاهش فشار بر اکوسیستم شده است.
زئوپلانکتونها
در مطالعه حاضر تنوع و تراکم زیستی جمعیت زئوپلانکتونی مستقر در خلیج گرگان و حاشیه جنوب شرقی دریای خزر مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاصل، متاسفانه بیانگر از بین رفتن فون زیستی زئوپلانکتونی در مناطق مورد بررسی بوده که البته با توجه به نتایج حاصل از تراکم و نوع غالبیت گروههای فیتوپلانکتونی قابل پیشبینی بوده است.
در پژوهشهای صورت گرفته توسط روشنطبری (2002) و روشنطبری و همکاران (2014) اعلام گردید که گروه کوپهپودا10 جمعیت غالب زئوپلانکتونی را در بهار، تابستان و پاییز در دریای خزر تشکیل میدهد. در این بین گونه غالب آکارسیا تونسا میباشد. دلایل غالب شدن این گونه مهاجم در طول سالیان اخیر شامل: وجود غذای کافی و مناسب (گروه باسیلاریوفیتا که در سالهای گذشته اکثرا به صورت غالب مشاهده شده است، منبع غذایی بسیار مناسب و با ارزش غذایی بالا برای چرای این گونه محسوب میشود)، توانایی تغذیه در دامنه دمایی بالا (1- الی 32 درجه سانتیگراد) و نیز دامنه شوری بالا (1 الی 38ppt ) حتی زمان تغییرات ناگهانی پارامترهای مذکور، توانایی زیست در اعماق مختلف (آبلایه سطحی تا عمق 600 متری)، راندمان بالای شکار با مهاجرت شبانه از عمق به سطح و چرای فیتوپلانکتونها و نیز ایمن ماندن از شکارچیان نوردوست با قرارگیری در اعماق بالاتر در طول روز، میباشد. توان سازگاری بالای این گونه موجب شده که در شرایط مختلف تروفی (مزوتروف و یوتروف) بتواند جمعیت غالب خود را حفظ نماید. در کنار آکارسیا تونسا، گونهای از شانهدار خزری که در انتهای قرن 20 به صورت مهاجم وارد دریای خزر شد نیز توانست در مدت زمان کوتاهی جمعیت خود را افزایش داده و به صورت غالب درآید. این گونه شکارچی فعال و حریصی بوده و در صورت تکثیر بالا قادر است بیوماس سایر گروههای زئوپلانکتونی را به طور کامل از بین ببرد (هرمان و همکاران، 1968). از آنجا که مهمترین دلیل غالبیت گونه آکارسیا تونسا در طول سالیان اخیر، وجود منابع غذایی غنی فیتوپلانکتونی و نیز در مورد گونه شانهدار، وجود جمعیت بالای زئوپلانکتونی بوده است، بهخوبی دلیل حذف کامل این دو گونه در پژوهش حاضر و تراکم بسیار اندک فون زئوپلانکتونی مشخص میگردد.
با توجه به نتایج گزارش شده در مورد جمعیت فیتوپلانکتونها در مطالعه حاضر، با غالب شدن جنس اوگلنا که دارای ارزش غذایی بسیار اندک بوده و علاوه بر آن قادر به تولید سمی بسیار قوی است، دلیل اصلی کاهش تراکم این گونه طبیعی به نظر میرسد.، این درحالی است که با کاهش تراکم گروههای مختلف زئوپلانکتونی، در نتیجهی حذف منابع غذایی غنی فیتوپلانکتونی و نیز وجود شرایط هایپرتروفی، کاهش بسیار زیاد تراکم شانهدار خزری نیز بهخوبی توجیهپذیر میگردد. نکته حائز اهمیت این است که طبق گزارش سازمان هواشناسی و اقیانوسشناسی امریکا در سال 2009، سم منتشر شده از جنس اوگلنا قادر به ایجاد مرگ و میر در سطح وسیعی در فون ماهیان یک اکوسیستم میباشد و دلیل آنکه در اکوسیستم مورد بررسی ما تاکنون شاهد مرگ دستهجمعی ماهیان نبودهایم و صرفا سبب کاهش تنوع و تراکم شدید گونهای آنها شده است، میتواند به دلیل تراکم پایین این شاخه در خلیج گرگان و حاشیه خزر نسبت به اکوسیستمهای مشابه باشد، این درحالی است که به نظر میرسد همین مقدار تراکم شاخه اوگلنا و سموم مترشحه از آن بهخوبی قادر به حذف کامل گروههای زئوپلانکتونی و برخی گروههای غالب فیتوپلانکتونی بوده است. در نمونهبرداری انجام شده تنها یک نمونههKeratella cochlearis از دستهRotifera در ایستگاه 4 مشاهده گردید که ممکن است از طریق جریانات مختلف عبوری از سایر مناطق به این ایستگاه منتقل شده باشد، پس نمیتواند در مطالعه حاضر شاخص زیستی مناسبی از ایستگاه 4 باشد، به همین دلیل از توضیحات بیشتر در مورد آن صرفنظر گردید.
نتیجهگیری نهایی
آبخیز خلیج گرگان شامل محدودهای است که در برگیرنده بخشهای اعظم شهرستانهای گرگان، بندرترکمن، کردکوی، بندر گز، نوکنده، گلوگاه و بهشهر میباشد. این نواحی از پتانسیلهای طبیعی و انسانی بسیاری برخوردار است، لیکن علیرغم پتانسیلهای ذکر شده، متاسفانه آبخیز مذکور از محرومترین مناطق کشور میباشد و آنچنانکه شایسته است نتوانسته نقش موثری در اوضاع اجتماعی و اقتصادی کشور ایفا نماید. با توجه به نتایج بدست آمده در این پژوهش، انجام مطالعهای جهت بررسی پویایی شبکه غذایی موجود در مناطق مذکور، جهت تعیین توان تولید اکوسیستم ضروری میباشد. از نظر وضعیت تروفی، اکوسیستم مورد بررسی دارای شرایط یوتروف- هایپرتروف با غالبیت شرایط هایپرتروفی بهویژه در ایستگاههای مستقر در خلیج گرگان بوده و به نظر میرسد به شبکه غذایی غالب اکوسیستم، باکتریهای بیهوازی (به علت غالب شدن شرایط بیهوازی) را باید اضافه و گروههای پلانکتونی را تا حدود زیادی حذف نمود (این گروهها در شبکه غذایی اکوسیستم حضور داشته، لیکن در شبکه غذایی غالب جایگاه خود را از دست دادهاند) که دلیل اصل این امر غالب شدن شرایط بیهوازی در اکوسیستم و مقاومت فیزیولوژیکی اندک این موجودات در برابر شرایط موجود میباشد. امید است با مدیریت مطلوب و برنامهریزیهای علمی میانمدت و بلندمدت، پتانسیلهای این نواحی به فعل تبدیل و افقهای روشنی جهت توسعه همهجانبه سواحل استان گشوده شود.
References:
Abrikosov, G.G., Kosova, A.A. 1963. On finding of the tropical freshwater bryozoans Lophopodella Carteri (Bryozoa, Phylactolaemata). Zoologicheskii Zhurnal, 42: 1724–1726.
APHA, S., 2005. Standard Methods. American Public Health Association .Washington, DC 2005, USA, PP: 346.
Dhrubajyoti Bordoloi and P. P. Baruah. 2014. Water quality assessment using phytoplankton in a historical pond of Upper Assam. Journal of algal biomass utilization. 5(2): 1-7.
Fazli, H. and Ganjian, A. 2009. Analysis of Hydrology and Hydrobiology data of Caspian Sea during 1991- 2006). Iranian Fisheries Research Institute. (In Persian).
Fogg, G. E. 1975. Algal culture and phytoplankton ecology. Wisconsin University Press, London.269p.
Golaghayi, M., Tahami, F.S., Makhloogh, A., Ganjian, A., Keihansani, A., Doostdar, M., Eslami, F., Nasrollah tabar, A., Khodaparast, N., Mokrami, A. and Poormand, T. 2012. The distribution of phytoplankton in the southern Caspian Sea during in 1999. Caspian Sea Ecology Research Institute. 130 p. (In Persian).
Heidari, M., Seifabadi, S.J. and Khanipoor, A.A. 2011. Determination of zooplankton biological indices at different depths and overnight hours in the coastal waters of Bandar-e-Anzali. Journal of Biology. 24(4): 623- 631. (In Persian).
Herman, S. S., Mihursky, J. A. and McErlean, A. J. 1968. Zooplankton and environmental characteristics of the Patuxent Sstuary. Chesapeake Science, 9:67-82.
Hoffman, J.C., Peterson, G.S, Cotter, AM, and Kelly, J.R. 2010. Using stable isotope mixing in a great lakes coastal tributary to determine food web linkages in young fishes. Journal of Estuaries and Coasts, 33:1391-1405.
Ivanov, P.I., Kamakim, A.M., Ushivtzev, V.B., Shiganova, T., Zhukova, O., Aladin, N., Wilson, S.I.., Harbison, G.R. and Dumont, H.J. 2000. Invasion of Caspian Sea by the comb jelly fish Mnemiopsis leidyi (Ctenophora). Biological Invasions, (2): 255-258.
Khodaparast, S.H. 2000. Final report of the hydrology and hydrobiology project of Anzali Wetland during 1994-1997. Guilan Province Fisheries Research Center. 156 p. (In Persian).
Nasrollahzadeh saravi, H., Makhloogh, A., Poorgholam, R. and Rahmati, R. 2012. The strategy of dominant species of phytoplankton with an emphasis on their size classification on the iranian coast of the southern part of the Caspian Sea. Journal of Oceanography. 10(3): 45-57. (In Persian).
National Oceanic and Atmospheric Administration. 2009. Powerful fish-killing toxin holds promise for cancer applications. Making Waves: Episode 36 (30 September).
Plotnikov, I., Aladin, N., Cretaux, J. F., Micklin, Ph., Chuikov, Yu. and Smurov, A.. 2006. Biodiversity and recent exotic invasions of the Caspian Sea Journal of Limnoogy, PP: 2259-2262.
Poorgholam, R., Tahami, F. and Keihansani, A.R. 2014. Seasonal variation of phytoplankton in the waters of the Caspian Sea basin during 2010. Journal of Biology. 27 (3): 307-318. (In Persian).
Rowshan Tabari, M R., Fatemi, S. M. R., Pourgholam, R., Mousavi Nadoushan, R. 2014. Latest diversity trend and seasonal abundance of population of zooplankton (Holoplankton) communities in the South Caspian Sea, Iran. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 13(2) 437-448. (In Persian).
RowshanTabari, M. R. 2000. Distribution of zooplankton in the southern of Caspian Sea (Copepods: order). B.Sc thesis. Tarbiat Modaress University. Iran. 102P. (In Persian).
Salmanov, M. A., 1987. The role of microflora and phytoplankton in the production processes of the caspian. Moscow, Nauka, PP: 214.
New Dominance of Planktonic Groups in The Southeastern
Part of The Caspian Sea After Decades
Abstract:
Ongoing ecological study of the Caspian Sea, in particular distribution, identifying the species composition and regional variations, seems to be necessary before any study. In order to, in present study, the dominance of planktonic groups in the Gorgan Bay and southeastern basin of the Caspian Sea (Golestan province) was studied. The results of the study of phytoplanktons showed that the Euglenophyta (Euglena Genus), Pyrophyta (Procentrum Genus) and Bacillariophyta (Diatum Genus) constitute the main phytoplanktons flora of the ecosystem. The Uglena Genus is the index of hypertrophic waters and is the first time that has been seen predominantly in the basins studied. The results of the study of zooplankton also indicate the destruction of this group. The main reason for this, is the poison produced by Euglena and the anaerobic conditions in the ecosystem. In general, the results indicate a critical quality status of the studied areas, the loss of high amount of living fauna and flora and the dominance of toxic and inappropriate planktonic groups in the ecosystem.
Key Words: Caspian Sea, Gorgan Bay, Planktonic dominance, Phytoplanktons, Zooplanktons.
[1] Bacillariophyta
[2] Pyrrophyta
[3] Chrysophyta
[4] Acartia
[5] Mnemiopsis leidyi
[6] Oligomesotrophic
[7] Hypertrophic
[8] Cyanophyta
[9] Assam
[10] Copepoda