شناسایی و بررسی ساختار اجتماعات  فولینگ­ مناطق زیستگاه مصنوعی سواحل بحرکان خوزستان

   محقق : مجید شکاری(دکترای زیست شناسی جانوران دریا و رئیس اداره شیلات شهرستان بهبهان)  

چکیده: این مطالعه به منظور شناسایی و بررسی ساختار اجتماعات موجودات چسبنده یا همان فولینگ­های منطقه زیستگاه­­های مصنوعی با قدمت 13 سال، در سواحل بحر­­کان واقع در شمال­غربی خلیج فارس انجام شد. نمونه­ی فولینگ به صورت فصلی از بهار 1395 الی زمستان 395 از 4 ایستگاه  به صورت تصادفی با استفاده از کــوادرات  cm 25×25 بوسیله عملیات غواصی جمع آوری شدند. بر اســاس بیومس ( وزن تر ) گروه­های مختلف چسبنده  بر بدنه سازه­ها، از مرجان­ها رده Anthozoa  با 88 درصد از بیومس­کل، بیشترین توده چسبنده را شامل شده و پس از آن اسفنج­ها (10 درصد)  و  مرجان­های هیدروزوآ و بندپایان نیز هر یک با  یک درصــد از مجموعه کـل را شامــل شده­اند.  فصل بهار بیشترین میانگین فراوانی را نشان داده است که ناشی از بیومس بالای گروه آنتوزوآ با 89 درصد در این فصل بوده است.  بر اساس آزمون خوشه­ای دو فصل زمستان و پاییز درصد تشابه بیشتری در حد 80 درصد داشته و  فصل تابستان و بهار درصد تشابه 50 درصدی را نشان می دهند.

کلمات کلیدی: زیستگاه مصنوعی، موجودات چسبنده، بحرکان، مرجان، بیومس

مقدمه:

از زمانی که انسان­ها شروع به استفاده از دریا و منابع آن کرده­اند، ورود بسترهای سخت مصنوعی در دریا رو به افزایش است که واضح­ترین و آشکارترین این فعالیت­ها، سازه­های ساحلی است که به طور چشمگیری طبیعت را تغییر می­دهند (Glasby and Connell, 1999; Bacchiocchi and Airoldi, 2003). همچنین تخریب و از بین رفتن سواحل، زیستگاه­ها و اکوسیستم­های اقیانوسی یک مشکل و مساله جهانی می باشد، که از زیستگاه­های مصنوعی می توانیم برای بازسازی و ترمیم این اکوسیستم­ها استفاده کنیم. برای قرن­­­ها نقش زیستگاه­های مصنوعی در محیط­های آبی به تفضیل شرح داده شده و کاربرد آن از مقیاس­های کوچک و استفاده از مواد طبیعی در ساخت آنها و افزایش موفقیت در صید ماهی به صورت محلی، به سمت تکنولوژی پیچیده تر و استفاده از مدیریت محیطی در مقیاس وسیع پیش می رود. کشورهای مختلف با توجه به مسائل و مشکلات خود اهداف مختلفی را از ایجاد زیستگاه­های مصنوعی دنبال می کنند. این ساختارها اغلب به صورت مصنوعی و مطابق با پیش بینی تاثیر بر زندگی گونه­های مورد نظر ساخته می شوند. نقطه شروع کاربرد زیستگاه­های مصنوعی از ژاپن بود که این ساختارها از منابع طبیعی در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری به کار برده شدند. اهداف تاریخی افزایش تولید غذا هم در غالب ماهی­گیری صنعتی (هند) و هم ماهی­گیری تجاری (تایوان) ادامه یافت. از مهمترین اهداف بیولوژیک این مطالعه، بررسی روند کلنی شدن ارگانیسم­ها  روی سازه­های مصنوعی می باشد. همچنین نوسانات مکانی و زمانی تشکیل کلنی موجودات برای پیش بینی توسعه اجتماعات بنتیک وابسته به تکیه­گاه بر روی سازه­های مصنوعی ضروری می باشد. مدل­های قدیمی تشکیل کلنی یک توالی مستقیم را پیشنهاد می کنند که در آن گونه­های پیشگام به سرعت و به تعداد زیاد روی بستر تشکیل کلنی می دهند و به دنبال آن، اجتماعات با تنوع بالا به حالت پایداری می رسند(Stanos and Simon, 1980;  Bailey-Brock, 1989). در حالی که  Carter و Perkel در سال 2008 بیان کردند که مدل توالی قدیمی نمی­تواند با یک سیستم زیستگاه مصنوعی جدید ارزیابی شود. زیرا استقرار موجودات توسط ورود تصادفی لاروها و غالبیت نسبی گونه های فرصت طلب تعیین می شود. علاوه بر این، پیچیدگی بیولوژیکی زیستگاه­ها یک فاکتور مهم در ارتباط با نشست لاروها و شکل­گیری اجتماعات است. بنابراین تنها پس از گذشت یک زمان معین، گونه­های دیگر هم شانس نشستن برروی زیستگاه مناسب را پیدا می کنند در مطالعه اسکندری و همکاران (1387)، تعداد گروه­های جانوری چسبنده بیشتر بوده و شامل بارناکل­ها از سخت پوستان، مرجان­ها، بریوزوآ( خزه شکلان)، خارپوستان، تونیکاتا، اسفنج­ها، پرتاران و نرمتنان بوده و بارناکل­ها غالب بوده اند. بارناکل­ها که از موجودات پیشگام هستند دارای بیشترین فراوانی و بیوماس در سال­های اول پس از احداث سازه­ها بودند، در حالی که درصد پوشش و تعداد گونه­های مرجان در منطقه خیلی کم بود(اسکندری و همکاران، 1387). با توجه به اهمیت جوامع چسبنده در سری توالی جامعه جانوری در سازه­های مصنوعی در این مطالعه سعی شد به بررسی فرآوانی این گروه در زیستگاه­های با قدمت 13 سال پرداخته شود تا  با مقایسه با سازه­های دارای عمر کمتر اهمیت اینها بیشتر از پیش مشخص گردد.

مواد و روش ها:

زیستگاه­های مصنوعی در منطقه­ی بحرکان با موقعیت جغرافیایی 17° 49 طول شرقی و 54 °29  عرض شمالی در جنوب استان خوزستان واقع شده است.  نمونه برداری به صورت فصلی از بهار 1395 الی زمستان 1395 صورت گرفت. به طور کلی 4 ایستگاه در نظر گرفته شد که شامل A,B,C,D   هستند. مختصات ایستگاه ها در شکل 1 آمده است.

شکل1: موقعیت زیستگاه­های مصنوعی ایجاد شده در منطقه بحرکان خوزستان

به منظور بررسی اجتماعات کفزی نشست کرده روی بدنه سازه‌ها، نمونه‌برداری با روش بررسی در محل استقرار توسط غوّاص و به صورت فصلی صورت گرفت. در هر سازه از سه جهت راست، چپ و بالا نمونه‌هایی در محدوده کوادرات (cm25×25) توسط غوّاص با کمک کاردک و چکش خراشیده شده و به دورن کیسه نایلونی حاوی برچسب انتقال می‌یافت. به عبارتی، در هر فصل از هر سازه سه نمونه به آزمایشگاه پژوهشکده آبزی پروری جنوب کشور منتقل می‌شد. نمونه‌برداری به‌طور فصلی در طی یکسال از بهار 1395 لغایت زمستان1395صورت گرفت. نمونه‌های موجود در بسته نایلونی پس از انتقال به بخش ساحلی به تفکیک کوادرات محل مشاهده، ثبت شده و مورد جداسازی اولیه قرار گرفتند. سپس به ظروف مخصوص برچسب زده شده حاوی الکل اتیلیک 90% انتقال داده شدند. نمونه‌های فیکس شده در جعبه‌های بزرگ به آزمایشگاه انتقال یافت (Holme and Mcintyre, 1984).

در آزمایشگاه الکل اضافی نمونه‌ها­ی ماکروبنتوز را خارج کرده و به بطری‌های حاوی نمونه محلول رزبنگال 1 گرم در لیتر اضافه شد. پس از مدت 2 ساعت نمونه‌ها از الک 5/0 میکرون عبور و رنگ اضافه شستشو داده شد. پس از شستشو، نمونه‌ها در بالاترین رده‌های تاکسونومی ممکن جداسازی شدند و ماکروبنتوز موجود مورد بررسی و جداسازی قرار گرفتند. نمونه‌ها دربطری‌های حاوی اتانول 90% قرار داده شدند. سپس ازنمونه‌های توسط استریومیکروسکوپ متصل به دوربین عکس‌برداری شد. با استفاده از کلیدهای (Miner, 1950; Bayer et al., 1983; Holthuis, 1985; Abele and Kim, 1986; Chace et al., 1986; Sterrer, 1986;  Jones, 1986; Wing and; Colline et al., 2005; Sanchez et al., 2005; Kenchington et al., 2009)  تا سطح جنس یا در برخی موارد در سطح گونه شناسایی شد. در این مرحله وزن تر نمونه‌ها با ترازوی دیجیتال با دقت 001/0 گرم برای ارائه بیومس تر توزین شد.

تراکم کفزیان بر اساس تعداد ارگانسیم‌ها در هر متر مربع از سطح مورد نمونه‌برداری توسط فرمول 1 محاسبه گردید.

(فرمول 1)           a× FD = i

که در آن i تعداد افراد جمع‌آوری شده در هر کوادرات و a ضریب تبدیل به واحد متر­مربع است.

داده‌های بیوماس بر اساس وزن تر و واحد g/m2 بیان شد.

 تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار EXCEL  و جهت تعیین انواع  شاخص­های زیستی و آزمون­های چند متغیره  ( تشابه، MDS، Anosim و آنالیز خوشه­ای ) از نرم افزارهای Primer(5) , و  Biological toolsاستفاده شده است.

 نتایج:

بر اساس بیومس( وزن تر)گروه­های مختلف چسبنده بر بدنه سازه­ها، از مرجان­ها رده Anthozoa با 88 درصد از بیومس کل، بیشترین توده چسبنده را شامل شده و پس از آن اسفنج­ها (10 درصد)  و  مرجان­های هیدروزوآ و بندپایان نیز هر یک با یک درصد از مجموعه کل را شامل شدند( شکل 2) شکل 3 میانگین فراوانی را در سازه­های مختلف را  نمایش می دهد.

شکل 2: درصد گروه­های مختلف جانوران چسبنده به بدنه سازه­ها در سواحل بحرکان خوزستان(1395)

شکل 3: میانگین بیومس جانوران چسبنده به بدنه سازه­ها در سواحل بحرکان خوزستان(1395)

شکل4: میانگین بیومس فصلی جانوران چسبنده به بدنه سازه­ها در سواحل بحرکان خوزستان(1395)

در شکل 3 میانگین بیومس فصلی جانوران چسبنده بر بدنه سازه­ها در سواحل خوزستان نمایش داده شده است. فصل بهار بیشترین میانگین فراوانی را نشان داده است که ناشی از بیومس بالای گروه آنتوزوآ با 89 درصد در این فصل بوده است. در فصل تابستان نیز با وجودیکه درصد گروه آنتوزوآ 89 درصد است اما بیومس کمتری را نشان داده است. در شکل 4 درصد بیومس گروه­های مختلف چسبنده به بدنه سازه­های مختلف در فصول مختلف نمایش داده شده  است.

شکل5:  نمایش درصد فراوانی حضورگروه­های مختلف موجودات چسبنده بر بدنه سازه­ها در فصول مختلف

جدول1: میانگین بیومس ( وزن تر/ گرم بر متر مربع) جانوران چسبنده بر بدنه سازه­ها در سواحل بحرکان خوزستان(1395)

شکل6: آنالیز MDS بر اساس بیومس گونه­های چسبنده در ایستگاه­های مورد مطالعه (1395)

شکل7: آنالیز خوشه­ای بر اساس شاخص تشابه Bray- Curtis  بیومس گونه­های چسبنده در فصول مختلف(1395)

بر اساس نتایج این آزمون فصول پاییز و زمستان با تشابه بیشتر ی حدود 80 درصد بوده اند و دو فصل بهار و تابستان درصد تشابه حدود 50 درصد را نشان داده اند. در شکل8- آزمون MDS بر اساس بیومس گونه های چسبنده در سازه­های مختلف ارائه شده است. تشابه Bray Curtis بر اساس (Log(x+1 داده ها انجام شده است. فاکتور stress  ، 0.12 محاسبه شده است. در شکل9 آنالیز خوشه­ای  درصد شباهت نمونه های چسبنده در سازه­های مختلف را نمایش می دهد.

شکل8:  آنالیز MDS بر اساس بیومس گونه های چسبنده در ایستگاه­های مورد مطالعه

شکل9: آنالیز خوشه­ای بر اساس شاخص تشابه Bray- Curtis  بیومس گونه­های چسبنده در ایستگاه­های مورد مطالعه (1395)

بحث و نتیجه گیری

در مطالعه اخیر پس از گذشت 13 سال از استقرار سازه­ها در دریا مشخص شد که مرجان ها از موجودات غالب بر روی سازه­ها هستند. موجودات چسبنده از 3 گروه جانوری مرجانها(آنتوزوآ و هیدروزوآ)، اسفنجها و سخت پوستان بوده اند و مرجان­های آنتوزوآ(Anthozoa)  88 درصد این مجموعه را شامل می شوند. علاوه بر گونه Plumarella sp. ، سه گونه  Ellisella barbadensis, Plexaura sp. و Eunicea sp. از رده گورگونیا­ها بر روی سازه­ها مشاهده شد. گورگونیا­ها یک گروه مهم از مرجان­های نرم در زیستگاه­های آبسنگ­های مرجانی در تمام دنیا هستند و مشخصه آنها کلنی­هایی با ظاهر شلاق مانند و باریک می باشد که از قاعده به بستر چسبیده­اند؛ و غالباُ دارای انشعابات زیادی نیز هستند که در ستون آب گسترش می یابند. این مورفولوژی ویژه باعث می شود که سطح وسیعی از کلنی در معرض جریان آب قرار گیرد.  همچنین دامنه پراکنش و فراوانی این مرجان­ها بستگی زیادی به فاکتورهای محیطی از جمله: نوع بستر، نور، دما، رژیم جریانات و سرعت جریانات دارد (Kinzie, 1979; Weinberg, 1979). از میان فاکتورهای گفته شده بستر مهم ترین فاکتور محدود کننده برای گورگونیاها و مرجان­های شاخه­ای می باشد؛ زیرا آنها در بستر های سخت جایی که پوشش جلبکی حداقل است رشد می کنند. پس می توان علت حضور بالای این مرجان­ها در منطقه را به خاطر حضور این بستر جدید در منطقه دانست. همچنین به دلیل ثبت مشاهدات عینی غواص مبنی بر کدورت بالای محیط می توان نتیجه گرفت به دلیل اینکه گورگونیاها و Sea whip ها مقاوم ترین گونه ها نسبت به کدورت و رسوبات هستند، در منطقه به صورت غالب درآمده اند.دیگر محققان در بررسی های انجام شده بر روی بسترهای مصنوعی با چنین شرایطی، مرجان های شاخه­ای (گورگونیا) را به عنوان مرجان غالب معرفی کردند(Perkol-Finkel and Benayahu, 2009; Clark and Edwards, 1999; Zeevi Ben-Yosef and Benayahu, 1999)­­­

Lasker ( 1998 ) بیان کرد که Octocoral ها دارای مکانیسم های تکثیرغیر جنسی سریع و فعالی هستند که علت افزایش سریع جمعیت شان می باشد. همچنین دارای دوره لاروی کوتاهی هستند که سریعا پس از آزاد شدن از بدن والدین ساکن می شوند. پس می­توان نتیجه گرفت که این ویژگی بیولوژیکی ویژه باعث رشد انفجاری Octocoral ها و به خصوص گونه   Plumarella sp. شده است. همچنین می­توان پیش بینی کرد که در آینده نیز ممکن است تراکم بیشتری داشته باشند. می­توان گفت بیش ترین میزان بیوماس مرجان­ها در فصل تابستان ناشی از همزمانی با فصل زادآوری(تولید مثل جنسی) می­باشد (Zeevi Ben-Yosef and Benayahu, 1999). اسفنج­ها با 10 درصد پوشش دومین گروه غالب چسبنده در این مطالعه بوده اند که در تمامی فصول درصد حضور اسفنج­ها نسبتا یکسان بوده است. در مطالعه اسکندری و همکاران (1387) درصد فراوانی اسفنج­ها بیشتر از مطالعه اخیر بوده است که احتمالا این کاهش درصد می‌تواند در ارتباط با سن سازه‌ها باشد که با غالبیت مرجان­ها، درصد حضور اسفنج­ها کاهش یافته است. فراهم آوردن زیستگاه­های کوچک و بزرگ برای محافظت از آنها در برابر سایر شکارچیان (استتار)، فراهم آوردن غذا (به صورت مستقیم یا غیرمستقیم) برای گروه‌های جانوری، در نهایت منجر به افزایش تولید ثانویه در چرخه‌ی حیات خواهد شد. مثال‌های زیادی در ارتباط با همکاری اسفنج­ها با سایر گروه‌های جانوری وجود دارد. اغلب آنها در ارتباط با نوع مورفولوژی (داخلی و یا خارجی) یا اسکلت اسفنج­ها می‌باشد. بعضی نرم‌تنان رابطه‌ی هم­غذایی با اسفنج­­ها دارد.

یک درصد مجموعه چسبنده را بارناکل­ها شامل می شوند که در مقایسه با سال­­­های گذشته در سیر توالی جوامع چسبنده سازه­ها،  بارناکل­ها جزو گروه­های اولیه هستند که بمرور  زمان جایگزین شده­اند. بارناکل­ها برای نشستن نیاز به تکیه­گاه سخت دارند و در سال­های بعد بدلیل رشد و کلنی شدن توده­های حجیم مرجان­ها و اسفنج­ها، دسترسی به بدنه سخت سازه­ها امکان پذیر نبوده است.

مقایسه بیومس وزن تر بین سازه­های مختلف اختلاف معنی­داری نشان نمی­دهد(p>0.05) در حالیکه آنالیز خوشه­ای بر اساس بیومس چسبنده­ها در سازه­های مختلف نشان داده است که دو گروه مشخص شامل سازه­های(A و(D و
(  Bو (C در سطح تشابه 45 درصد جدا شده و دو سازه  B و C حدود 80 درصد تشابه را نشان می­دهند که بدلیل دو گونه Plumarella sp. و Haliclona simulans بوده که در دو سازه B  و C بیومس بسیار بالایی را نسبت به سازه­های دیگر داشته­اند. در مطالعه اسماعیلی و همکاران (1391)، در سال مطالعه 1388،  بطور مشخص سازه قدیمی D) ) با سایر سازه­ها،  اختلافات مشخصی را در  آنالیزهایMDS  و آنالیزهای خوشه­ای بر اساس میزان تشابه ترکیب گونه­ای چسبنده­ها در سازه­های مختلف نشان داده است که علت آن حضور بالای ماکرو­جلبک­ها در این سازه بوده است. ماکروجلبک­ها در مطالعه اخیر حضور نداشته­اند.

در مطالعه اخیر فصل­ها  نیز اختلاف معنی داری در بیومس نشان نداده­اند. در حالیکه  فصل بهار بیومس بیشتری نسبت به سایر فصل­ها داشته است و آنالیز خوشه­ای بر اساس تشابه ترکیب گونه­ای فصول مختلف، فصول پاییز و زمستان با بیشترین نسبت تشابه از دو فصل بهار و تابستان مجزا شده است. در مطالعه اسماعیلی و همکاران (1391) نیز فصل بهار و تابستان، مشخصا با فصول پاییز و زمستان بر اساس تشابه ترکیب گونه­ای جانوران چسبنده جدا شده­اند. این مورد  احتمالا با دوره مناسب تولیدمثلی گروه­های چسبنده در بهار و تابستان و همچنین با رابطه تغذیه ای و فشار شکار ماهیان و آبزیان منطقه مرتبط است.Smiley ( 2006 ) بیان داشت که تغببرات فصلی شرایط محیطی بر تعداد و پراکنش گونه­های مختلف و اجتماعات موجودات چسبنده روی سازه­ها اثرگذار است. بر اساس یک تئوری اکولوژیکی در محیط­های گرمسیری گونه­ها و نوسانات آنها کمتر به فصول وابسته است. آنچه در این مناطق سبب غالب شدن برخی گونه­ها در فصول مختلف می­شود، اندرکنش های بیولوژیکی است. در حالی که در محیط­ های معتدله نوسانات فصلی در فاکتورهای فیزیکی در غالب شدن اجتماعات اثرگذارند(Menge and Sutherland, 1987).در جنوب شرق فلوریدا نیز این صخره­های مصنوعی بکار گرفته شدند. مطالعات بلند مدت بر روی آنها نشان داد که 9 ماه پس از استقرار این صخره­ها اولین گروهی که بر روی صخره­ها جایگزین شدند جلبک­ها بودند (Turf algae)، پس از آن بریوزوئن­ها، تونیکاتا، و هیدروئیدها در منطقه جانشین شدند. البته جلبک­ها در تمام مدت مطالعات گروه غالب بودند. پس از پایداری اکوسیستم مرجان­های آهکی نیز در منطقه استقرار یافتند و تنوع گونه­ها در منطقه به طور چشمگیری نسبت به قبل از استقرار صخره­ها و در چند ماهه اول استقرار افزایش یافت که این افزایش تنوع با ثبات و پایداری اکوسیستم نیز بیشتر شد(Santos et al., 2011).پس از گذشت حدود 13 سال از احداث سازه­ها در سواحل خوزستان، توالی گروه­های مختلف در سازه­ها مشاهده شده و بنظر به مرحله ثبات نزدیک می­شود(اسکندری و همکاران، 1387و اسماعیلی و همکاران ، 1391) در مقایسه با موجودات این­فونا قبل از احداث سازه­ها، اپی­فونا در سازه­های مصنوعی در خلیج Delaware از 147 تا 895 برابر بیشتر بوده است(Foster et al., 1994). در مطالعه اخیربه دلیل کاهش فضای اشغال نشده و با توجه به  تغییرات کمی که در ترکیب گونه­ای مرجان­ها در فصل­های مختلف مشاهده شد می­توان نتیجه گرفت که با گذشت زمان و افزایش عمر سازه از شدت نابودی و کلنی شدن اولیه کاسته می­شود و اجتماعات زیستی روی سازه­ها از ثبات بیشتری برخوردار خواهند شد.

منابع

اسکندری، غ.، دهقان مدیسه، س.، اسمائیلی، ف.، سبزعلی زاده، س.، خلفه نیلساز، م.، صفی خانی، ح.، کاشی، م. میاحی، ی.، اژدری، ح. و حسینی، س.، 1387. بررسی ساختار جمعیتی زیستگاه­های مصنوعی احداث شده در سواحل خوزستان. سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی. 139 ص

اسماعیلی، ف.، دهقان مدیسه، س.، سبزعلی زاده، س.، اسکندری، غ.ر.، کیان ارثی، ف.، میاحی، ی. و بنی طرفی،ج.1391. پایش زیستگاه­های مصنوعی احداث شده در  سواحل خوزستان . مؤسسه تحقیقات و آموزش شیلات ایران.94ص.

Abele, L. G., and Kim, W., 1986. An illustrated guide to the marine decapod crustaceans of Florida. State of Florida department of environmental regulation. Vol: 8(1) part 1 and 2.

Bacchiocchi, F. and Airoldi, L., 2003. Distribution and dynamics of epibiota on hard structures for coastal protection. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 56: 1157-1166.

Bailey-Brock, J.H., 1989. Fouling community development on an artificial reef in Hawaiian waters. Bulletion of Marine Science, 44: 580-591

Bayer, F.M., Grasshoff, M. and Verseveldt, J., 1983. Illustrated trilingual glossary of morphological and anatomical terms applied to Octocorallia. 75p.

Carter, A. and Prekel, S., 2008. Benthic colonization and ecological successional patterns on a planned nearshore artificial reef system in Broward Country, SE Florida. In Proceeding of the 11th International Coral Reef Symposium, Florida, pp. 1209-1213.

Clark, S. and Edwards, A.J., 1999. An evaluation of artificial reef structures as tools for marine habitat rehabilitation in the Maldives. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems, 9: 5–21.

Chace Jr., F. A., McDermott, J. J., McLaughlin and Manning, R. B., 1986. Decopoda. In: Sterrer, W. G., and Schoepfer- Sterrer, C., Marine fauna and flora of Bermuda a systematic guide to the identification of