نقش پوشش گیاهی در حفاظت از تنوع زیستی خاک (مطالعه موردی جنگل‌های هیرکانی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستم ها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستم‌ها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

10.22091/ethc.2024.10617.1025

چکیده

هدف: حشرات نقش مهمی در تنوع زیستی خاک جنگل­ها دارند و به تغییرات پوشش گیاهی پاسخ می‌دهند. هدف از این مطالعه بررسی تنوع زیستی حشرات خاک­زی در جنگل­های هیرکانی با استفاده از تکنیک­های بارکدینگ DNA و بررسی تأثیر پوشش گیاهی در مناطق جنگلی بر حشرات خاک­زی است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش حشرات خاک­زی از ناحیه مرکزی جنگل‌های هیرکانی با استفاده از 48 ترانسکت و 72 کوادرات جمع­آوری شدند. در ابتدا نمونه‌ها به 105 MorphOTU دسته‌بندی شدند. سپس برای شناسایی واحدهای عملکردی تاکسونومیک OTU)ها(، بارکدینگ DNA انجام شد. تفاوت تراکم و ترکیب جوامع حشرات خاک­زی بین جنگل­های طبیعی و دست کاشت با استفاده از آنالیزهای آماری مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: در مجموع 87 OTU شناسایی شد که شامل 59 MOTU و 18 MorphOTU بود. آنالیزهای آماری، تفاوت معنی‌داری را در تراکم بین جنگل­های طبیعی و کاشته شده نشان نداد. اما تفاوت میان ترکیب جوامع آن­ها بین این دو ناحیه معنی­دار بود. بررسی تنوع β بین این دو ناحیه، بیانگر رویدادTurnover  است.
نتیجه‌گیری: اگرچه تغییراتی در ترکیب جامعه مشاهده شد، اما پایداری جوامع حشرات خاک­زی بین دو نوع زیستگاه نشان می‌دهد که جنگل‌هایی که با درختان ثانویه جایگزین شدند، پس از گذشت 20 سال، زمان کافی برای بازیابی داشته‌اند. علاوه ­بر این، یافته­های این پژوهش نشان داد که پوشش گیاهی متنوع نقش مهمی در حفظ تنوع و فراوانی بیشتری از حشرات دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

اصل مقاله

Role of Vegetation in Conservation of Soil Biodiversity
(Case study: the Hyrcanian Forests)

 

Reihaneh Saberi-Pirooz1* | Faraham Ahmadzadeh2

  1. Corresponding Author, Department of Biodiversity and Ecosystem Management, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., Evin, Tehran, Iran. E-mail: R_saberipirooz@sbu.ac.ir
  2. Department of Biodiversity and Ecosystem Management, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., Evin, Tehran, Iran. E-mail: F_ahmadzade@sbu.ac.ir

Article Info

ABSTRACT

Article type

Research Article

 

 

Article history

Received: 30 June 2024

Revised: 14 August 2024

Accepted: 18 August 2024

Published: 22 September 2024

 

Keywords

Hyrcanian Forests

MorphOTU

MOTU

Soil Insects

Turnover

 

 

 

Objective: Insects play an important role in forest soil biodiversity and respond to vegetation changes. The purpose of this study is to investigate the biodiversity of soil insects in the Hyrcanian forests using DNA barcoding and to investigate the effect of vegetation in forestry areas on soil insects.

Methods: In this research, soil insects were collected from the central area of the Hyrcanian forests using 48 transects and 72 quadrats. At first, the samples were classified into 105 MorphOTUs. Then DNA barcoding was done to identify OTUs (Operatinal Taxonomic Units). The difference in density and composition of soil insect communities between natural and planted forests was investigated using statistical analysis.

Results: A total of 87 OTUs were identified, including 59 MOTUs and 18 MorphOTUs. Statistical analysis did not show any significant difference in density between natural and planted forests. There was a significant difference in the community compositions between the two areas, indicating a turnover event when examining β-diversity.

Conclusion: Although changes in community composition were observed, the stability of soil insect communities between the two types of regions shows that the forests that were replaced by secondary trees had enough time to recover after 20 years. In addition, the findings of this research showed that diverse vegetation plays an important role in maintaining the diversity and abundance of insects.

Cite this article: Saberi-Pirooz, R., & Ahmadzadeh, F. (2024). Role of Vegetation in Conservation of Soil Biodiversity (Case study: the Hyrcanian Forests). Ethnobiology and Biodiversity Conservation, 1(3), 65-80. https//doi.org/10.22091/ethc.2024.10617.1025

 

             

©The Author(s).                                                                  Publisher: University of Qom

 DOI: https//doi.org/10.22091/ethc.2024. 10617.1025

 

 

 

نقش پوشش گیاهی در حفاظت از تنوع زیستی خاک (مطالعه موردی جنگل­های هیرکانی)

 

ریحانه صابری پیروز 1*| فراهم احمدزاده 2

  1. نویسنده مسئول، گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستم­ها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. رایانامه: R_saberipirooz@sbu.ac.ir
  2. گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستم­ها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. رایانامه: F_ahmadzade@sbu.ac.ir

اطلاعات مقاله

 

چکیده

نوع مقاله

پژوهشی

 

 

 

 

 

 

هدف: حشرات نقش مهمی در تنوع زیستی خاک جنگل­ها دارند و به تغییرات پوشش گیاهی پاسخ می‌دهند. هدف از این مطالعه بررسی تنوع زیستی حشرات خاک­زی در جنگل­های هیرکانی با استفاده از تکنیک­های بارکدینگ DNA و بررسی تأثیر پوشش گیاهی در مناطق جنگلی بر حشرات خاک­زی است.

مواد و روش‌ها: در این پژوهش حشرات خاک­زی از ناحیه مرکزی جنگل‌های هیرکانی با استفاده از 48 ترانسکت و 72 کوادرات جمع­آوری شدند. در ابتدا نمونه‌ها به 105 MorphOTU دسته‌بندی شدند. سپس برای شناسایی واحدهای عملکردی تاکسونومیک OTU)ها(، بارکدینگ DNA انجام شد. تفاوت تراکم و ترکیب جوامع حشرات خاک­زی بین جنگل­های طبیعی و دست کاشت با استفاده از آنالیزهای آماری مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج: در مجموع 87 OTU شناسایی شد که شامل 59 MOTU و 18 MorphOTU بود. آنالیزهای آماری، تفاوت معنی‌داری را در تراکم بین جنگل­های طبیعی و کاشته شده نشان نداد. اما تفاوت میان ترکیب جوامع آن­ها بین این دو ناحیه معنی­دار بود. بررسی تنوع β بین این دو ناحیه، بیانگر رویدادTurnover  است.

نتیجه‌گیری: اگرچه تغییراتی در ترکیب جامعه مشاهده شد، اما پایداری جوامع حشرات خاک­زی بین دو نوع زیستگاه نشان می‌دهد که جنگل‌هایی که با درختان ثانویه جایگزین شدند، پس از گذشت 20 سال، زمان کافی برای بازیابی داشته‌اند. علاوه ­بر این، یافته­های این پژوهش نشان داد که پوشش گیاهی متنوع نقش مهمی در حفظ تنوع و فراوانی بیشتری از حشرات دارد.

تاریخچه

دریافت: 10/04/1403

بازنگری: 24/05/1403

پذیرش: 28/05/1403

انتشار: 01/07/1403

 

کلیدواژه‌ها

جنگل­های هیرکانی

حشرات خاک­زی MOTU

MorphOTU  Turnover

 

 

 

استناد: صابری پیروز، ریحانه؛ و احمدزاده، فراهم (1403). نقش پوشش گیاهی در حفاظت از تنوع زیستی خاک (مطالعه موردی جنگل­های هیرکانی).  زیست قوم ‌شناسی و حفاظت تنوع زیستی، 1(3)، 80-65.   https//doi.org/10.22091/ethc.2024.10617.1025

 

ناشر: دانشگاه قم                                                  © نویسندگان. 
       

 

 

مقدمه

خاک یکی از متنوع­ترین زیستگاه­ها روی زمین است. تعیین فاکتورهایی که این تنوع را در مقیاس­های مختلف ایجاد می­کنند، همواره جزء بزرگ‌ترین چالش­ها در مطالعات اکولوژی خاک به شمار می­روند. در دهه­های اخیر فعالیت­های انسانی توانایی خاک را در فراهم کردن عملکرد­های متنوع با اختلال روبرو کرده است (Hargreaves et al., 2003). جنگل­ها یکی از مهم­ترین اکوسیستم­ها در سراسر جهان هستند که همواره از فرسایش خاک، رانش زمین و سیل جلوگیری می­کنند و همچنین تأثیر مثبتی بر آب و هوای مناطق اطراف خود دارند. در دهه­های اخیر مساحت شمار زیادی از مناطق جنگلی در سراسر جهان به طرز چشمگیری کاهش یافته است (Islam and Weil, 2000; Song et al., 2018; Liu et al., 2019). جنگل­زدایی و به دنبال آن کاشت مجدد درختان عوامل متعددی را در ویژگی­های زیست‌شناسی و اکولوژی خاک تغییر داده و بر فعل و انفعالات موجودات زنده خاک چه آن­ها که در زیر زمین زندگی کرده و چه آن­ها که در روی خاک هستند، تأثیر می­گذارد (Wolters, 2000). چنین تغییراتی باعث شده تا تعادل جوامع مهندسی خاک بر هم خورد (Lavelle et al., 1997) و تنوع زیستی از دست رود (Wilson et al., 1988; Laurance, 2007). به طورکلی، غنای بالای گونه‌های درختی تأثیر مستقیم بر کیفیت بستر و جوامع جانوری خاک دارد (Korboulewsky et al., 2016). جنگل­ها با گونه­های متعدد می­تواند ویژگی­های زیستگاه را تحت تأثیر قرار داده و بر موجودات زنده خاک تأثیرات مهمی داشته باشند (Bertheau et al., 2009; Sylvain and Buddle, 2010; Meyer et al., 2020). تاجیک و همکاران در سال 2019، به بررسی اثرات ترکیب گونه­های درختی بر ویژگی­های خاک و بی­مهرگان در یک جنگل برگ‌ریز هیرکانی پرداختند. نتایج این مطالعه نشان داد که ویژگی‌های خاک و جوامع بی‌مهرگان خاک تحت تأثیر گونه‌های درختی غالب قرار گرفته‌اند و اثرات آن‌ با تغییر نسبت گونه‌های مختلف درختی رابطه مستقیم دارد (Tajik et al., 2019). علاوه بر این، جنگل‌های قدیمی به دلیل تنوع گونه‌های درختی، رده­های سنی متفاوت از درختان و ویژگی‌های ساختاری منحصربه‌فرد طیف متنوعی از منابع زیستگاهی را برای موجودات جنگلی فراهم می­کنند و نسبت به جنگل‌های جوان­تر تنوع زیستی غنی­تری دارند (Ishii et al., 2004; Humphrey, 2005). از سوی دیگر، احیای جنگل­ها یا استقرار جنگل­ها در مناطقی که قبلاً جنگلی شده بودند، تأثیر قابل‌توجهی بر حفظ تنوع زیستی دارد (Lindenmayer and Hobbs, 2004; Nelson and Halpern, 2005). دلیل این امر این است که احیای جنگل­ها به‌طور اساسی ساختار و عملکرد اکوسیستم را تغییر داده و منجر به تغییر در سایه، تولید، چرخه مواد مغذی و تعادل آب می­شود.

جنگل­های هیرکانی، بقایای جنگل­های قدیمی با درختان اکثراً پهن‌برگ برگ‌ریز منحصربه‌فرد در جهان است که به صورت یک کمربند طولانی و باریک در شیب شمالی رشته کوه البرز، در نزدیکی سواحل جنوبی دریای خزر امتداد یافته است (Hosseini, 2006; Naqinezhad et al., 2008; Siadati et al., 2010). این ناحیه­ی جنگلی از تالش در جنوب شرقی جمهوری آذربایجان تا گلستان در شمال شرق ایران امتداد یافته است و عمدتاً سه استان گیلان، مازندران و گلستان را در ایران در برمی‌گیرد. به طورکلی، این ناحیه حدود 800 کیلومتر طول، 110 کیلومتر عرض داشته و با 8/1 میلیون هکتار مساحت، 15 درصد از جنگل­های ایران را شامل می­شوند (Salehi and Maleki, 2012; Talebi et al., 2013). این منطقه منبع عظیمی از تنوع زیستی، تنوع ژنتیکی و انواع مختلفی از خدمات محیط زیستی است (Haghdoost et al., 2011). همچنین این اکوسیستم باستانی پناهگاه بسیاری از گونه­ها در طی عصر یخبندان بوده که این امر سبب شده تا این جنگل­ها به عنوان مرکز مهمی برای تنوع گونه­های بوم­زاد انحصاری[1] و پنهان[2] به شمار روند (Ahmadzadeh et al., 2013, 2020; Ahmadi et al., 2018; Amiri et al., 2021; Saberi-Pirooz et al., 2021). جنگل­های هیرکانی در فهرست میراث جهانی یونسکو به ثبت رسیده است و از مهم­ترین گونه­های درختی این جنگل­ها می­توان به این گونه­ها اشاره کرد (Haghdoost et al., 2011; Tohidifar et al., 2016)؛ Fagus orientalis (Oriental Beech), Carpinus betulus (European Hornbeam), Acer velutinum (Velvet Maple), Quercus castaneifolia (Caucasian Oak), Acer cappadocicum (Cappadocian Maple), Alnus subcordata (Alder) and Tilia platyphyllos (Large-leaved Linden)

علی­رغم اهمیت جنگل­های هیرکانی، آن­ها با تهدیدات متعددی از جمله چرای ناپایدار و بی­رویه، پاک‌تراشی، برداشت غیرقانونی درختان و جمع‌آوری چوب خشک، تردد وسایل نقلیه در جاده­های جنگلی، شکار غیرقانونی، گردشگری ناپایدار و تغییر کاربری اراضی مواجه هستند. این جنگل­ها برای حفظ سلامت خاک، چرخه مواد مغذی و عملکرد اکوسیستم­ها در منطقه بسیار مهم هستند. ویژگی­های منحصربه‌فرد این جنگل‌ها، آن‌ها را به اکوسیستمی ارزشمند تبدیل کرده و حفظ آن‌ها برای مدیریت پایدار جنگل‌ها و حفظ تنوع زیستی در منطقه ضروری است (Jafari et al., 2013).

در جنگل­ها، حشرات جزء اصلی تنوع زیستی خاک هستند (Coleman and Wall, 2015). ساختارهای جامعه آن­ها به طور گسترده­ای تحت تأثیر فعالیت­های انسانی بر محیط زیست قرار می­گیرد. از این­رو، از آن‌ها به عنوان شاخص­های زیستی برای ارزیابی کیفیت خاک استفاده می­شود (McIntyre, 2000; Rousseau et al., 2010; Turbé et al., 2010; Vasconcellos et al., 2013). با توجه به اینکه روابط بین تنوع گونه­ای حشرات، ساختار جنگل و دستکاری­های انسانی در جنگل­های هیرکانی کم­تر مورد توجه قرار گرفته است، از این رو هدف از این مطالعه شناسایی تنوع زیستی حشرات جنگل­های هیرکانی و تأثیر پوشش گیاهی در حفاظت از تنوع و جوامع این حشرات می­باشد.

 

مواد و روش‌ها

منطقه مورد مطالعه

در این مطالعه برای انتخاب زیستگاه، مناطق جنگلی استان مازندران بررسی شدند، سپس سه منطقه انتخاب شدند. برای هر منطقه دو ناحیه شامل ناحیه کنترل (جنگل طبیعی) و ناحیه دست­کاشت انتخاب شد. ناحیه کنترل منطقه­ای است که فعالیت انسانی به ندرت در آن صورت گرفته یا فاقد فعالیت­های انسانی است. همچنین، پوشش گیاهی آن از فلور طبیعی منطقه برخوردار بوده و شامل جنگل‌کاری دست­کاشت نیست. در این مطالعه به سبب بررسی تأثیر پوشش گیاهی روی گروه حشرات، سه جنگل با پوشش گیاهی متفاوت انتخاب شدند (شکل 1). جنگل واتاشان (36.486667, 52.028333) که دارای جنگل طبیعی توسکا (Alnus) و جنگل کاشته شده با ترکیب افرا  (Acer)و بلوط  (Quercus)است. جنگل تیلاکنار (36.6947, 51.1955) با پوشش گیاهی از مجموعه درختان بومی مانند Acer، Quercus، Alnus، زبان گنجشک (Fraxinus) و غیره در ناحیه طبیعی و یک جنگل دست کاشت از درختان غیربومی سکویا (Sequoiadendron) است. در آخر جنگل پرده­سر (36.82004, 50.880048) که دارای جنگلی طبیعی از مجموعه­ای از درختان بومی Acer، Quercus، Alnus، Fraxinus و غیره و یک جنگل کاشته شده با همان ترکیب پوشش گیاهی است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            شکل 1. منطقه مورد مطالعه در استان مازندران، جنگل 1 (واتاشان)، جنگل 2 (تیلاکنار) و جنگل 3 (پرده­سر)

نمونه­برداری

در هر یک از این نواحی جنگلی برای جمع‌آوری دقیق­تر حشرات از هر دو روش کوادرات و ترانسکت استفاده شد (Saberi-Pirooz et al., 2024). به منظور افزایش دقت مطالعه انجام شده در هر ناحیه دو سایت انتخاب شد. در هر سایت نمونه­ها از درون شش کوادرات 5/0 متر × 5/0 متر از میان لاشبرگ، سطح خاک و همچنین عمق خاک (0-10 سانتی­متر) جمع‌آوری شدند. علاوه بر این، به دلیل تخمین بهتر تنوع زیستی، جمع‌آوری حشرات از میان چهار ترانسکت (هرکدام به ابعاد 5/1 متر در 10 متر) در هر 12 سایت انجام شد. نمونه­های جمع‌آوری شده در اتانول 96 درصد قرار گرفتند. به طور کلی، در مجموع  در این مطالعه 72 کوادرات و 48 ترانسکت مورد بررسی قرار گرفتند.

بررسی­های ریخت­شناسی

نمونه­های جمع­آوری شده به آزمایشگاه اکولوژی مولکولی پژوهشکده علوم محیطی دانشگاه شهید بهشتی انتقال یافت. آن­ها ابتدا به گروه­های اصلی (راسته) طبقه‌بندی شدند و سپس بر اساس کلیدهای شناسایی ریختی (Hojat, 1996; Lane and Crosskey, 2012) به­ واحدهای ریختی تاکسونومیک[3] MorphOTU طبقه­بندی شدند. به­طورکلی، 105MorphOTU  از میان نمونه­های جمع‌آوری‌شده، شناسایی شد.

مطالعات بارکدینگ DNA

برای شناسایی دقیق­تر تنوع زیستی، آنالیزهای مولکولی انجام شد. استخراج DNA با استفاده از روش استاندارد نمکی (Sambrook and Russell, 2001) و کیت استخراج DNA IRaizol (RNA Biotech، اصفهان، ایران) صورت گرفت. بدین منظور، قطعه‌ای از ژن میتوکندری سیتوکروم اکسیداز c زیر واحد 1 (COI) با استفاده از چندین جفت پرایمر تکثیر شد (جدول 1).

واکنش زنجیره­ای پلیمراز (PCR)[4] برای حجم کل 25 میکرولیتر (شامل 5/12 میکرولیتر مسترمیکس امپلیکون دانمارک، یک میکرولیتر از هر پرایمر، یک میکرولیتر DNA و 5/9 میکرولیتر آب دو بار تقطیر دیونیزه شده، انجام شد. شرایط دمایی فرآیند PCR در جدول 1 اشاره شده است. برای آگاهی از کیفیت محصولات PCR، هر یک از آن­ها روی ژل آگارز 1% شارژ شد. سپس نمونه­هایی انتخابی و برخوردار از کیفیت مناسب، به روش سنجر توسط شرکت نیاژن نور (تهران، ایران) توالی­یابی شدند.

ابتدا توالی­های به دست آمده از این مطالعه با استفاده از نرم افزارv. 9)  Genious pro  (Biomatters, www.geneious.com ویرایش گردیدند. سپس به منظور شناسایی توالی­های ویرایش شده، هرکدام از توالی­ها در سایت [5] NCBI (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov) با استفاده از ابزار استاندارد هم‌ترازی محلی بر پایه نوکلئوتیدی (BLASTn) (Altschul et al., 1990) و سیستم‌های داده بارکد زندگی[6] (Ratnasingham and Hebert, 2007; https://www.boldsystems.org/) جست و جو شدند.

برای مقایسه گروه­های مختلف حشرات و ترسیم درخت تبارشناختی، توالی­های حاصل از این پژوهش، با استفاده از نرم­افزار (Katoh et al., 2017) MAFFT v.6 (https://mafft.cbrc.jp/؛ الگوریتم[7]: خودکار؛ ماتریس امتیازدهی[8]: 200؛2 Pam/k =؛ پنالتی باز شکاف[9]: 53/1) هم­ردیف شدند. تعیین بهترین مدل تکاملی با استفاده نرم افزار (Posada and Crandall, 1998)

v.2.3  Mrmodeltest و ترسیم درخت بیشینه احتمال با استفاده از نرم­افزار IQ-Tree v.1.6.12 (Nguyen et al., 2015)  با بوت استرپ[10] 1000 انجام ­شد.

روش آماری پرکاربرد (Zhang et al., 2013)bPTP  برای تعیین حدود دودمان­های نامزد فرضی[11]، مورد استفاده قرار گرفت. در این مطالعه درخت تبارشناختی به‌دست‌آمده به‌عنوان فایل ورودی تجزیه و تحلیل bPTP استفاده شد. این مطالعه از طریق وب سرور آنلاین (http://species.h-its.org/ptp/) با 5 10× 5 نسل MCMC و burn in  10 درصد اجرا شد.

فاصله­ی ژنتیکی اصلاح نشده(p- distance)  درون هرکدام از راسته‌های حشرات نیز با استفاده از نرم افزار (Kumar et al., 2018) Mega X  محاسبه شد.

 

جدول 1. فهرست پرایمرهای مورد استفاده در این پژوهش به همراه شرایط دمایی برای انجام واکنش PCR

نام پرایمر

توالی

منبع

چرخه PCR

LCO1490

5‘-GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG

Folmer et al., 1994

95 °C for 10 min and 34 cycles of 94 °C for 45 sec, 48℃ for 45 sec, 72 °C for 60 sec; final extension 72 °C for 10 min

 

HCO2198

5‘- TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA

 

LCO1490-JJ

5‘-CHACWAAYCATAAAGATATYGG

Astrin and Stüben, 2008

 

 95 °C for 15 min; first cycle set (15 repeats): 94 °C for 35 sec, 55 °C (−1 °C/cycle) for 90 sec, and at 72 °C for 90 sec; Second cycle set (25 repeats): 94 °C for 35 sec, 40 °C for 90 sec, and 72 °C for 90 sec; final extension 72 °C for 10 min

 

HCO2198-JJ

5‘-AWACTTCVGGRTGVCCAAARAATCA

 

COIF-PR115

5‘-TCWACNAAYCAYAARGAYATTGG

Darling et al., 2008

95 °C for 10 min and 34 cycles of 94 °C for 45 sec, 48℃ for 45 sec, 72 °C for 60 sec; final extension 72 °C for 10 min

 

COIR-PR114

5‘-ACYTCNGGRTGNCCRAARARYCA

 

COI-7

5‘-ACNAAYCAYAARGAYATYGGNAC

Shimizu and Ueshima, 2000

95 °C for 1 min and 30 cycles of 94 °C for 30 sec, 45℃ for 45 sec, 72 °C for 2 min; final extension 72 °C for 10 min

 

COI-6R

5‘-TCNGGRTARTCNSWRTANCGNCG

 
           

 

بررسی­های آماری

آنالیزهای آماری روی­OTUها (MOTU [12] وMorphOTU ) در کوادرات­ها و ترانسکت‌ها به‌صورت جداگانه انجام شد. همچنین مقایسه تراکم حشرات (نمونه­های شمارش شده در هر گروه طبقه‌بندی / مساحت کوادرات) میان راسته­ها انجام شد.

مقایسه تراکم حشرات بین نواحی طبیعی و دست­کاشت در هر جنگل (مقیاس محلی) و برای سه جنگل با هم (منطقه مورد مطالعه-مقیاس وسیع)، با استفاده از تحلیل واریانس دو طرفه[13] و تابع aov در محیط R انجام شد. به دنبال آن تست­های دو طرفه Tukey HSD برای گروه­های معنی­دار در مقایسه انجام شد. مفروضات آنالیز تحلیل واریانس­ها شامل همگنی واریانس‌ها و نرمال بودن باقیمانده‌ها به ترتیب با آزمون­های Levene (p > 0.05) و Shapiro-Wilk (p > 0.05) با استفاده از بسته نرم­افزاری car v. 1.2-7 (Fox et al., 2007) در محیط R مورد بررسی قرار گرفت.

برای بررسی تفاوت‌ها بین جوامع حشرات نواحی طبیعی و دست­کاشت در هر جنگل، از بسته آماری betapart  (Baselga et al., 2018) در R استفاده شد. در این بررسی شاخص عدم تشابه جاکارد و داده‌های حضور و عدم حضور OTU­ها به کار گرفته شد.

به منظور ارزیابی تفاوت­ها در ترکیب جوامع حشرات، از یک رویکرد چند متغیره به نام تحلیل واریانس چند متغیره جایگشتی (PERMANOVA) استفاده شد. این آنالیز با استفاده از ماتریس‌های عدم تشابه جاکارد از طریق بسته آماری Vegan با جایگشت باقی‌مانده‌ها (9999=(n  تحت مدل کاهش‌یافته، به­صورت دو طرفه انجام شد.

 

نتایج

مطالعات ریخت‌شناسی و بارکدینگ

در این مطالعه، از مجموع نمونه­های جمع­آوری شده از کوادرات و ترانسکت با استفاده از صفات برجسته ریخت­شناسی، 105 MorphOTU شناسایی شد. از این میانOTU  87 به­صورت موفق توالی­ یابی شدند. مقایسه توالی‌های به دست آمده از این پژوهش با مجموعه داده‌های موجود برای ژن COI در NCBI و BOLD نشان داد که بیش از 90 درصد نمونه‌ها تا سطح خانواده شناسایی شدند (جدول 2). بر اساس فواصل ژنتیکی بین افراد از بین توالی­های به دست آمده  59 MOTU شناسایی شد. معیار مورد استفاده برای تخصیص توالی به MOTU فاصله ژنتیکی بیش از 5/1 درصد بین توالی­ها بود. درخت تبارشناختی حاصل نیز نشان داد که شاخه­های انتهایی تقریباً نتایجی مشابهی را با فاصله­ی ژنتیکی از خود نشان دادند (شکل 2). آنالیز bPTP نیز 50 دودمان فرضی را از میان نمونه­ها نشان داد که اکثر دودمان­ها با پشتیبانی بالا حمایت شدند (> 80٪). در مجموع، بررسی نتایج حاصل از آنالیزهای ژنتیکی منجر به شناسایی 59 MOTU در این مطالعه شد. به طورکلی، با استفاده از هر دو روش بارکدینگ ژنتیکی و ریخت­شناسی، 77 واحد تاکسونومیک که شامل 18 MorphOTU و 59 MOTU می­باشد از کل نمونه‌ها­ی مورد مطالعه در این پژوهش شناسایی شد (جدول 2).

نتایج تجزیه و تحلیل­های آماری

در این مطالعه جنگل­های واتاشان و پرده‌سر، بیشترین مجموع تعداد OTU­ها را به خود اختصاص دادند و در هر سه جنگل مورچه­ها از بیشترین تراکم برخوردار بودند (شکل 3). فراوانی کل در رویشگاه­های طبیعی بیشتر از مناطق کاشته شده بود. نتایج ANOVA در این مطالعه نشان داد که تفاوت میان سه جنگل و بین نواحی دست کاشت و طبیعی در محدوده مورد مطالعه معنی‌دار است اما اثر متقابل بین جنگل‌های طبیعی و کاشته شده تفاوت معنی­داری را از خود نشان نداد (جدول 3).

تجزیه و تحلیل PERMANOVA نیز نشان داد که ترکیب جوامع OTU­ها بین جنگل‌ها در دو بررسی با کوادرات و ترانسکت متفاوت بود اما برهمکنش متناظر آن‌ها تنها در ترانسکت از خود تفاوت نشان داد (جدول 3).

بررسی پارتیشن‌بندی تنوع β نشان داد که Turnover عامل غالب در تفاوت جوامع حشرات بین نواحی دست کاشت و طبیعی در هر جنگل بود. الگوهای Turnover مشاهده شده در کوادرات­ها و ترانسکت­ها در جنگل­های مختلف مشابه بود (جدول 4). برای این مقایسه عدد صفر به این معنی است که به هیچ وجه Turnover روی نداده و عدد یک نشان­دهنده حداکثر Turnover است.

 

شکل 2. درخت تبارشناختی ترسیم شده بر اساس سیتوکروم اکسیداز c زیر واحد یک (COI)، هر راسته از حشرات با یک رنگ نمایش داده شده است.

 

بحث

این پژوهش یک بررسی جامع روی تنوع حشرات خاک­زی در جنگل هیرکانی با استفاده از ترکیبی از تجزیه و تحلیل­های ژنتیکی و ریخت­شناسی است. یافته‌های این مطالعه به‌طور جامع نشان می‌دهد که جنگل‌زدایی و درخت­کاری پس از آن تأثیر قابل‌توجهی بر ترکیب جوامع حشرات خاک­زی داشته است. این بررسی بر تأثیر نوع و تنوع پوشش گیاهی بر ساختار و ترکیب جوامع این جانوران تأکید دارد.

 

جدول 2. مجموعه داده­های ژنتیکی حشرات به دست آمده از مطالعات بارکدینگ به همراه کد شناسه، شماره MOTU/ MorphOTU، طبقه‌بندی تاکسونومیک و شماره دسترسی

Code ID

Accession number

MOTU/

MorphOTU

Phylum

Class

Order

Family

Genus

Species

کد شناسه

شماره دسترسی

 

شاخه

رده

راسته

خانواده

جنس

گونه

ES3000

PP100530

124

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

_

_

_

ES3002

PP100532

61

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

_

_

ES3003

PP100533

100

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Formica

_

ES3004

PP100534

130

Arthropoda

Insecta

Blattodea

Blattidae

Phyllodromica

_

ES3006

PP100536

131

Arthropoda

Insecta

Archaeognatha

Machilidae

_

_

ES3007

PP100537

92

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Pentatomidae

_

_

ES3008

PP100538

62

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Staphylinidae

_

_

ES3011

PP100541

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

ES3016

PP100545

130

Arthropoda

Insecta

Blattodea

Blattidae

Phyllodromica

_

ES3020

PP100548

117

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Erebidae

_

_

ES3021

PP100549

102

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Tenthredinidae

Ametastegia

A. pallipes

ES3022

PP100550

87

Arthropoda

Insecta

Diptera

Fanniidae

Fannia

F. umbrosa

ES3023

PP100551

93

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Lygaeidae

Lygaeidae

_

ES3026

PP100554

125

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Acrididae

Clubiona

C. frutetorum

ES3029

PP100556

118

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Bucculatricidae

_

_

ES3030

PP100557

131

Arthropoda

Insecta

Archaeognatha

Machilidae

_

_

ES3032

PP100559

117

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Erebidae

_

_

ES3034

PP100560

88

Arthropoda

Insecta

Diptera

Fanniidae

_

_

ES3035

PP100561

126

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Trigonidiidae

_

_

ES3041

  

63

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Staphylinidae

_

_

ES3042

PP100566

64

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

_

_

ES3044

PP100567

65

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Staphylinidae

_

_

ES3049

PP100571

119

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Noctuidae

_

_

ES3053

PP100575

103

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Hypoponera

H. opacior

ES3057

PP100579

66

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

_

_

_

ES3059

PP100581

67

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Coccinellidae

Coccinellidae

_

ES3061

PP100583

104

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Aphaenogaster

_

ES3067

PP100587

125

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Acrididae

Chorthippus

_

ES3070

PP100590

89

Arthropoda

Insecta

Diptera

Chyromyidae

  

_

ES3071

PP100591

105

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Aphaenogaster

_

ES3072

PP100592

127

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

__

_

_

ES3075

PP100593

131

Arthropoda

Insecta

Archaeognatha

Machilidae

_

_

ES3076

PP100594

68

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

__

_

_

ES3077

PP100595

94

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Nabidae

Himacerus

H. mirmicoides

ES3078

PP100596

90

Arthropoda

Insecta

Diptera

Asilidae

Neoitamus

N. cyanurus

ES3079

PP100597

95

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

_

_

_

ES3082

PP100600

69

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Curculionidae

_

_

ES3083

PP100601

120

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Pyralidae

_

_

ES3084

PP100602

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Lasius

L. alienus

ES3086

PP100604

103

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Hypoponera

H. opacior

ES3098

  

104

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

__

__

ES3099

PP100612

118

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Bucculatricidae

Bucculatrix

B. cidarella

ES3113

PP100620

103

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Hypoponera

H. opacior

ES3114

PP100621

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicoidea

Lasius

L. alienus

ES3115

PP100622

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicoidea

Lasius

L. alienus

ES3116

PP100623

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicoidea

Lasius

L. alienus

ES3119

PP100626

91

Arthropoda

Insecta

Diptera

Stratiomyidae

__

__

ES3120

PP100627

120

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Pyralidae

Lamoria

L. anella

ES3131

PP100633

70

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Chrysomelidae

Altica

A. tamaricis

ES3132

PP100634

125

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Acrididae

Chorthippus

C. cazurroi

ES3133

PP100635

125

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Acrididae

Chorthippus

__

ES3134

PP100636

128

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Tettigoniidae

Pholidoptera

P. griseoaptera

ES3135

PP100637

125

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Acrididae

___

___

ES3136

PP100638

96

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Rhyparochromidae

Scolopostethus

S. thomsoni

ES3137

PP100639

97

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Rhyparochromidae

__

__

ES3138

PP100640

98

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Pentatomidae

Aelia

A. acuminata

 

 

 

 

 

ادامه جدول 2.

ES3139

PP100641

125

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

Acrididae

__

__

ES3142

PP100642

71

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Tenebrionidae

Lagria

L. hirta

ES3145

PP100644

131

Arthropoda

Insecta

Archaeognatha

Machilidae

_

_

ES3147

PP100646

132

Arthropoda

Insecta

Archaeognatha

Machilidae

_

_

ES3150

PP100648

121

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Noctuidae

Spodoptera

S. littoralis

ES3183

PP100669

106

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Lasius

_

ES3184

PP100670

107

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Tetramorium

T. caespitum

ES3187

PP100671

122

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Erebidae

Arctia

A. caja

ES3191

PP100674

105

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Aphaenogaster

A. subterranea

ES3193

PP100675

72

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Tenebrionidae

_

_

ES3195

PP100676

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Lasius

_

ES3200

PP100677

123

Arthropoda

Insecta

Lepidoptera

Erebidae

Hyphantria

H. cunea

ES3204

PP100680

93

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Lygaeidae

_

  

ES3205

PP100681

73

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

Amara

A. familiaris

ES3207

PP100683

108

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Ichneumonidae

Colpotrochia

_

ES3208

PP100684

74

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Geotrupidae

Trypocopris

_

ES3210

_

75

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Chrysomelidae

Chrysolina

_

ES3214

PP100688

99

Arthropoda

Insecta

Hemiptera

Rhyparochromidae

Scolopostethus

S. thomsoni

ES3217

PP100690

76

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

Brachinus

B. crepitans

ES3218

PP100691

77

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

Bembidion

B. genei

ES3223

PP100693

78

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

Harpalus

H. rufipes

ES3224

PP100694

129

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

_

_

_

ES3227

PP100696

79

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Chrysomelidae

Chrysolina

C. coerulans

ES3230

PP100698

109

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Myrmica

  

ES3234

PP100699

105

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Aphaenogaster

A. subterranea

ES3235

PP100700

111

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Lasius

L. platythorax

ES3238

PP100702

111

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

ES3240

PP100703

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Lasius

_

ES3242

PP100705

105

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Aphaenogaster

A. subterranea

ES3243

PP100706

104

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

  

_

ES3244

PP100707

101

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Lasius

_

 

Morphotype 1

_

133

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Carabidae

_

_

 

 

Morphotype 2

_

134

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

_

_

_

 

 

Morphotype 3

_

135

Arthropoda

Insecta

Orthoptera

_

_

_

 

 

Morphotype 4

_

136

Arthropoda

Insecta

Diptera

Fanniidae

_

_

 

 

Morphotype 5

_

137

Arthropoda

Insecta

Diptera

_

_

_

 

 

Morphotype 6

_

138

Arthropoda

Insecta

Diptera

_

_

_

 

 

Morphotype 14

_

146

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 15

_

147

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 16

_

148

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 17

_

149

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 18

_

150

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 19

_

151

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 34

_

166

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 35

_

167

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 36

_

168

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 37

_

169

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

_

_

 

 

Morphotype 38

_

170

Arthropoda

Insecta

Coleoptera

Staphylinidae

_

_

 

 

Morphotype 39

_

171

Arthropoda

Insecta

_

_

_

_

 
                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل3. نمودار (الف) مقایسه تعداد OTUها و نمودار (ب) فراوانی حشرات بر اساس راسته­های شناسایی شده در نواحی طبیعی و دست­کاشت، هر رنگ نماینده یک راسته می­باشد.

 

جدول 3. نتایج آنالیز تک متغیره (ANOVA)  برای تراکم کل حشرات و چند متغیره (PERMANOVA) برای ترکیب جوامع حشرات به

تفکیک کوادرات و ترانسکت

­PERMANOVA

(ترانسکت)

PERMANOVA

(کوادرات)

ANOVA

 

F = 231/5, p = 001/0

F = 431/2, p = 003/0

F =230/5  , p =007/0

همه مناطق (3 جنگل)

F = 359/1, p = 121/0

F = 895/0, p = 55/0

F =108/17, p = 0001/0

ناحیه (طبیعی یا دست کاشت)

F = 382/2, p = 010/0

F = 357/1, p = 164/0

F =629/2, p = 72/0

منطقه * ناحیه

 

 

جدول 4. نتایج پارتیشن‌بندی تنوع زیستی بتا بین نواحی طبیعی و دست­کاشت برای هر جنگل به تفکیک کوادرات و ترانسکت

جنگل

 

Turnover

Nestedness

Total β-diversity

جنگل واتاشان

کوادرات

940/0

038/0

985/0

ترانسکت

942/0

043/0

985/0

جنگل تیلاکنار

کوادرات

956/0

042/0

993/0

ترانسکت

890/0

001/0

990/0

جنگل پرده­سر

کوادرات

963/0

023/0

987/0

ترانسکت

938/0

047/0

985/0

برآورد تنوع زیستی حشرات

مطالعات اندکی در زمینه­ی بی­مهرگان در ایران صورت گرفته است (Tohidifar et al., 2016). اکثر فون حشرات کشور نیز ناشناخته مانده است، تنها گزارش­های اندکی از حشرات وجود دارد (Paknia et al., 2008). در این پژوهش برای حصول اطمینان از جمع­آوری کامل حشرات خاک­زی و به حداقل رساندن خطاها در جمع­آوری نمونه و افزایش دقت در نمونه­برداری از دو روش کوادرات و ترانسکت استفاده شد.

نتایج حاصل از این پژوهش، در مجموع منجر به شناسایی 105 MorphOTUاز محدوده­ی مورد بررسی شده است. از این میان 59  OTU به‌صورت ژنتیکی MOTU)) و 18 OTU علی­رغم تلاش­های متعدد و به‌کارگیری چندین پرایمرهای پرایمر تنها به‌صورت ریخت­شناسی MorphOTU شناسایی شدند (جداول 1 و 2). تجزیه و تحلیل­های مبتنی بر OTU دارای مزیت­های گسترده­ای است. یکی از دلایل اهمیت استفاده از واحدهای تاکسونومیک برخلاف شناسایی ریختی تا سطح گونه و طبقه‌بندی مشخص است (Porter and Hajibabaei, 2020). نبود کلیدهای شناسایی دقیق برای بسیاری از گروه­ها در کنار تأکید بر تشخیص بسیاری از گونه‌ها تنها در مراحل خاصی از زندگی و یا تأکید بر یک جنس (جنس نر) شناسایی بر اساس ویژگی­های ریخت­شناسی را دچار چالش­هایی کرده است. علاوه ­بر این صرف وقت زیاد و عدم دسترسی به متخصصان تاکسونومیک برای هر گروه، فرآیند شناسایی را بدین روش پیچیده‌تر کرده است. این امر سبب شده تا برخی از گونه­ها، حتی قبل از جمع‌آوری و شناسایی ناپدید شده باشند (Lavelle and Lapied, 2003). مقایسه نتایج حاصل از شناسایی تنوع زیستی با استفاده از داده‌های ریخت­شناسی و ژنتیکی بیانگر آن است که استراتژی بارکدینگ امکان شناسایی سریع و دقیق اکثر OTUها را فراهم می‌کند. Smith و همکاران (2005) دریافتند که رویکردهای مبتنی بر توالی­های ژنتیکی مقیاسی را برای بررسی تنوع ارائه می‌دهند که تنها با ریخت­شناسی غیرممکن است. در مجموع این­طور برداشت می­شود که استفاده از ابزارهای ژنتیکی برای طبقه‌بندی و بررسی اکولوژی و علم حفاظت در نقاط داغ، به ویژه برای گونه‌های کوچک، بسیار متنوع یا کشف‌نشده، حیاتی هستند (Smith et al., 2005).

 

مقایسه ساختار جوامع حشرات

بر اساس یافته­های این پژوهش، نتایج حاصل از بررسی­های ترانسکت و کوادرات تقریباً همسو بوده است. نتایج حاصل از آنالیزهای تک متغیره ANOVA و چندمتغیرهPERMANOVA  (جدول 3) و به همراه نتایج تنوع بتا (جدول 4)، بیانگر آن است که ترکیب اجتماعات حشرات تغییر کرده است اما جمعیت کل آن­ها بین دو ناحیه در هر جنگل ثابت مانده است. این­طور پیش‌بینی می­شود که پس از قطع درختان و کاشت ثانویه برای بیش از 20 سال، جنگل­های کاشته شده احیا شده­اند، به عبارت دیگر جنگل زمان کافی برای احیای خود داشته است، اگرچه ترکیب جوامع تغییر کرده است (Saberi-Pirooz and Ahmadzadeh, 2024; Saberi-Pirooz et al., 2024). در مقایسه سه منطقه جنگلی، پرده­سر دارای تنوع OTU و فراوانی کل بیشتر بود چه در ناحیه طبیعی و چه در ناحیه دست ­کاشت (شکل 3). این الگو را می­توان به کاشت چندین گونه درختی بومی (متعلق به جنس‌هایی مانند Acer، Quercus، Alnus، Fraxinus و غیره) پس از احیای جنگل در این منطقه نسبت داد، در حالی­که جنگل­های دیگر عمدتاً توسط یک یا دو گونه درختی احیا شده بودند (واتاشان: Acer و Quercus ؛ تیلا کنار: سکویا). کیفیت بستر گونه‌های درختی خاص نیز می‌تواند تأثیرات قابل‌توجهی بر جوامع جانوری خاک داشته باشد (Korboulewsky et al., 2016). علاوه بر این، Lavelle  و همکاران (2022) در مطالعات خود، اهمیت پوشش گیاهی و سایر پارامترهای محیطی را در تعیین جوامع بی­مهرگان برجسته کردند. آن­ها به این نکته اشاره کردند که افزایش غنای درختان به طور قابل‌توجهی بر ساختار جامعه ارگانیسم­های خاک تأثیر می­گذارد (Lavelle et al., 2022).Bayranvand  و همکاران (2021) گزارش دادند که ترکیب گونه­های درختی بر ویژگی­های بستر جنگل تأثیر می­گذارد (Bayranvand et al., 2021). و به دنبال آن، کیفیت بستر تولید شده توسط گونه­های مختلف درخت به طور قابل‌توجهی بر نرخ تجزیه و پویایی کانی سازی مؤثر است (Lucas-Borja et al., 2019). بنابراین، اختلالاتی که منجر به تغییر در پوشش گیاهی می­شود، اثرات قابل‌توجهی بر ساختار جامعه بی­مهرگان و ویژگی­های بستر و لایه­های خاک دارد (Perry and Herms, 2019). در مجموع تغییرات در ساختار پوشش گیاهی، منجر به تغییر در دسترس بودن منابع، ریز اقلیم یا سایر متغیرهای اکولوژیک می­شود که تأثیر قوی­ بر فراوانی حشرات مانند مورچه­ها دارند (Watt et al., 2002; Heděnec et al., 2022).

به طور کلی، این مطالعه بر اهمیت حیاتی تلاش‌های احیای جنگل با استفاده از طیف متنوعی از گونه‌های بومی برای حفظ تنوع زیستی جانوران خاک­زی و کاهش اثرات جنگل‌زدایی تأکید می‌کند. از این­رو برای حفظ تنوع زیستی خاک در جنگل­های ثانویه، استفاده از درختان بومی و همچنین ترکیبی از گونه­های گیاهی به شدت توصیه می­شود. انتخاب گونه‌های درختی و شیوه‌های مدیریت جنگل تأثیر مستقیمی بر غنای گونه‌ای و ایجاد ترکیب‌های مختلف جامعه دارد. از آنجایی که یک گروه عملکردی تحت تأثیر احیای جنگل قرار می­گیرد، انتظار می­رود که برخی از گونه­ها ناپدید شوند درحالی‌که برخی دیگر زیستگاه جدید را مستعمره کنند. همان‌طور که در مطالعات دیگر نیز مشاهده شد (Elmarsdottir et al., 2008; Moghimian et al., 2013)، ارزیابی گسترده گونه­ها در جنگل­های طبیعی و ثانویه نشان داد که نوع گیاهان مورد استفاده در مناطق جنگلی شده تأثیری بر جانوران خاک دارد. بنابراین، برنامه‌ریزی و مدیریت جنگل باید دربرگیرنده‌ی استراتژی‌هایی باشد تا به حفظ تنوع زیستی، به‌ویژه در مناطق با گونه‌های زیستگاهی منحصربه‌فرد یا گونه‌های کمیاب منجر شود (Elmarsdottir et al., 2008).

نتیجه‌گیری

در این پژوهش برای اولین بار شناسایی حشرات خاک­زی جنگل­های هیرکانی با استفاده از روش­های ریخت­شناسی و مولکولی انجام شد. مقایسه جنگل‌های طبیعی و کاشته شده نشان داد که علی‌رغم اینکه تراکم حشرات بین جنگل‌های طبیعی و کاشته شده معنی­دار نبود، اما ترکیب جوامع تفاوت معنی‌داری را بین این دو ناحیه در هر جنگل نشان داد.. این به این معنی است که تنوع در این جنگل‌ها بی‌صدا و به طور گسترده تغییر کرده است. پیش‌بینی می‌شود که در جنگل‌های ثانویه که بیش از 20 سال کاشته شده‌اند، جنگل زمان کافی برای ترمیم جمعیت‌های خود را داشته است، علاوه ­بر این نتایج این پژوهش نشان داد که جنگل­های کاشته شده دارای تنوع زیستی و فراوانی کل کمتری هستند. در این پژوهش توجه به پوشش گیاهی به ویژه کاشت ترکیبی از گونه­های بومی در نواحی دست­کاشت به­عنوان یک ابزار مؤثر در تنوع و پراکنش حشرات خاک­زی حائز اهمیت شناخته شد. به‌طورکلی، از آنجایی که نرخ جنگل­زدایی در کل جنگل­های هیرکانی همچنان در حال افزایش است، انجام بررسی­های تخصصی و جامع می­تواند منجر به انجام اقدامات مؤثر برای حفاظت از جنگل‌ها شود.

تشکر و قدردانی

از معاونت محترم سازمان جنگل­ها و مراتع کشور و جنگلبانان محترم به خاطر همکاری در اجرای پژوهش حاضر سپاسگزاری می‌شود. از آقای دکتر قاضیلو به خاطر بازبینی ارائه نظرهای ساختاری تشکر و قدردانی می‌شود.

 

مراجع

Ahmadi, M., Naderi, M., Kaboli, M., Nazarizadeh, M., Karami, M., & Beitollahi, S. M. (2018). Evolutionary applications of phylogenetically-informed ecological niche modelling (ENM) to explore cryptic diversification over cryptic refugia. Molecular Phylogenetics and Evolution, 127, 712-722.
Ahmadzadeh, F., Flecks, M., Carretero, M. A., Mozaffari, O., Böhme, W., Harris, D. J., & Rödder, D. (2013). Cryptic speciation patterns in Iranian rock lizards uncovered by integrative taxonomy. PloS One, 8(12), e80563.
Ahmadzadeh, F., Shahrokhi, G., Saberi-Pirooz, R., Oladi, M., Taati, M., Poyarkov, N. A., & Rödder, D. (2020). Alborz Heritage: geographic distribution and genetic differentiation of the Iranian Paradactylodon (Amphibia: Hynobiidae). Amphibia-Reptilia. https://doi.org/10.1163/15685381-bja10022
Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W., & Lipman, D. J. (1990). Basic local alignment search tool. Journal of Molecular Biology, 215(3), 403–410.
Amiri, N., Vaissi, S., Aghamir, F., Saberi-Pirooz, R., Rödder, D., Ebrahimi, E., & Ahmadzadeh, F. (2021). Tracking climate change in the spatial distribution pattern and the phylogeographic structure of Hyrcanian wood frog, Rana pseudodalmatina (Anura: Ranidae). Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 59(7), 1604-1619.
Astrin, J. J., & Stüben, P. E. (2008). Phylogeny in cryptic weevils: molecules, morphology and new genera of western Palaearctic Cryptorhynchinae (Coleoptera: Curculionidae). Invertebrate Systematics, 22(5), 503-522.
Baselga, A., Orme, D., Villeger, S., De Bortoli, J., Leprieur, F., & Baselga, M. A. (2018). Package ‘betapart.’ Partitioning beta diversity into turnover and nestedness components, version, 1(0).
Bayranvand, M., Akbarinia, M., Salehi Jouzani, G., Gharechahi, J., & Alberti, G. (2021). Dynamics of humus forms and soil characteristics along a forest altitudinal gradient in Hyrcanian forest. IForest-Biogeosciences and Forestry, 14(1), 26.
Bertheau, C., Salle, A., Rossi, J.-P., Bankhead-Dronnet, S., Pineau, X., Roux-Morabito, G., & Lieutier, F. (2009). Colonisation of native and exotic conifers by indigenous bark beetles (Coleoptera: Scolytinae) in France. Forest Ecology and Management, 258(7), 1619-1628.
Coleman, D. C., & Wall, D. H. (2015). Soil fauna: Occurrence, biodiversity, and roles in ecosystem function. Soil Microbiology, Ecology and Biochemistry, 4, 111–149.
Elmarsdottir, A., Fjellberg, A., Halldorsson, G., Ingimarsdottir, M., Nielsen, O. K., Nygaard, P., & Sigurdsson, B. D. (2008). Effects of afforestation on biodiversity. AFFORNORD. Effects of Afforestation on Ecosystems, Landscape and Rural Development. TemaNord, 562, 37-47.
Fox, J., Friendly, G. G., Graves, S., Heiberger, R., Monette, G., Nilsson, H., Ripley, B., Weisberg, S., Fox, M. J., & Suggests, M. A. S. S. (2007). The car package. R Foundation for Statistical Computing. 1109, 1431.
Haghdoost, N., Akbarinia, M., Hosseini, S. M., & Kooch, Y. (2011). Conversion of Hyrcanian degraded forests to plantations: Effects on soil C and N stocks. Annals of Biological Research, 2, 385-399.
Hargreaves, P. R., Brookes, P. C., Ross, G. J. S., & Poulton, P. R. (2003). Evaluating soil microbial biomass carbon as an indicator of long-term environmental change. Soil Biology and Biochemistry, 35(3), 401–407.
Heděnec, P., Jiménez, J. J., Moradi, J., Domene, X., Hackenberger, D.,  Barot, S., Frossard, A., Oktaba, L., Filser, J., Kindlmann, P., & Frouz, J. (2022). Global distribution of soil fauna functional groups and their estimated litter consumption across biomes. Scientific Reports, 12(1), 17362.
Hojat, H. (1996). Insects: A Guide to Collecting and Identification. Amirkabir Press, Tehran.
Hosseini, S. M. (2006). Death of Elm trees in the Hyrcanian forests of Iran. UFRO Working Party 7.03. 10 Proceedings of the Workshop, 183–186.
Humphrey, J. W. (2005). Benefits to biodiversity from developing old-growth conditions in British upland spruce plantations: a review and recommendations. Forestry, 78(1), 33-53.
Ishii, H. T., Tanabe, S., & Hiura, T. (2004). Exploring the relationships among canopy structure, stand productivity, and biodiversity of temperate forest ecosystems. Forest Science, 50(3), 342-355.
Islam, K. R., & Weil, R. R. (2000). Land use effects on soil quality in a tropical forest ecosystem of Bangladesh. Agriculture, Ecosystems & Environment, 79(1), 9-16.
Jafari, S. M., Zarre, S., & Alavipanah, S. K. (2013). Woody species diversity and forest structure from lowland to montane forest in Hyrcanian forest ecoregion. Journal of Mountain Science, 10(4), 609–620.
Katoh, K., Rozewicki, J., & Yamada, K. D. (2017). MAFFT online service: multiple sequence alignment, interactive sequence choice and visualization. Briefings in Bioinformatics, 20(4), 1160-1166.
Korboulewsky, N., Perez, G., & Chauvat, M. (2016). How tree diversity affects soil fauna diversity: a review. Soil Biology and Biochemistry, 94, 94-106.
Lane, R. P., & Crosskey, R. W. (2012). Medical insects and arachnids. Springer Science & Business Media.
Laurance, W. F. (2007). Have we overstated the tropical biodiversity crisis? Trends in Ecology & Evolution, 22(2), 65-70.
Lavelle, P., Bignell, D., Lepage, M., Wolters, V., Roger, P., Ineson, P., & Dhillion, S. (1997). Soil function in a changing world: the role of invertebrate ecosystem engineers. European Journal of Soil Biology (France).
Lavelle, Patrick, & Lapied, E. (2003). Endangered earthworms of Amazonia: an homage to Gilberto Righi: The 7th international symposium on earthworm ecology·Cardiff·Wales·2002. Pedobiologia, 47(5–6), 419-427.
Lavelle, Patrick, Mathieu, J., Spain, A., Brown, G., Fragoso, C., & Lapied, E. (2022). Soil macroinvertebrate communities: A world-wide assessment. Global Ecology and Biogeography, 31(7), 1261-1276.
Lindenmayer, D. B., & Hobbs, R. J. (2004). Fauna conservation in Australian plantation forests--a review. Biological Conservation, 119(2), 151-168.
Liu, J., Coomes, D. A., Gibson, L., Hu, G., Liu, J., Luo, Y., & Yu, M. (2019). Forest fragmentation in China and its effect on biodiversity. Biological Reviews, 94(5), 1636-1657.
Lucas-Borja, M. E., de Santiago, J. H., Yang, Y., Shen, Y., & Candel-Pérez, D. (2019). Nutrient, metal contents and microbiological properties of litter and soil along a tree age gradient in Mediterranean forest ecosystems. Science of the Total Environment, 650, 749-758.
McIntyre, N. E. (2000). Ecology of urban arthropods: a review and a call to action. Annals of the Entomological Society of America, 93(4), 825-835.
Meyer, S., Rusterholz, H.-P., Salamon, J.-A., & Baur, B. (2020). Leaf litter decomposition and litter fauna in urban forests: Effect of the degree of urbanisation and forest size. Pedobiologia, 78, 150609.
Moghimian, N., Habashi, H., & Kooch, Y. (2013). Response of soil mesofauna to different Afforested types in the North of Iran. Journal of Applied Environmental and Biological Sciences, 3(4), 34-45.
Naqinezhad, A., Hamzeh’ee, B., & Attar, F. (2008). Vegetation--environment relationships in the alderwood communities of Caspian lowlands, N. Iran (toward an ecological classification). Flora-Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants, 203(7), 567-577.
Nelson, C. R., & Halpern, C. B. (2005). Edge-related responses of understory plants to aggregated retention harvest in the Pacific Northwest. Ecological Applications, 15(1), 196-209.
Nguyen, L.-T., Schmidt, H. A., Von Haeseler, A., & Minh, B. Q. (2015). IQ-TREE: a fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum-likelihood phylogenies. Molecular Biology and Evolution, 32(1), 268-274.
Folmer, M., Black, W., Hoeh, R., & Lutz, R. V. (1994). DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates. Molecular Marine Biology and Biotechnology, 3(5), 294-299.
Paknia, O., Radchenko, A., Alipanah, H., & Pfeiffer, M. (2008). A preliminary checklist of the ants (Hymenoptera: Formicidae) of Iran. Myrmecological News, 11, 151-159.
Perry, K. I., & Herms, D. A. (2019). Dynamic responses of ground-dwelling invertebrate communities to disturbance in forest ecosystems. Insects, 10(3), 61.
Porter, T. M., & Hajibabaei, M. (2020). Putting COI metabarcoding in context: The utility of exact sequence variants (ESVs) in biodiversity analysis. Frontiers in Ecology and Evolution, 8, 248.
Posada, D., & Crandall, K. A. (1998). Modeltest: testing the model of DNA substitution. Bioinformatics (Oxford, England), 14(9), 817-818.
Ratnasingham, S., & Hebert, P. D. N. (2007). BOLD: The Barcode of Life Data System (http://www. barcodinglife. org). Molecular Ecology Notes, 7(3), 355-364.
Rousseau, G. X., Silva, P. R. D. S., & de Carvalho, C. J. R. (2010). Earthworms, ants and other arthropods as soil health indicators in traditional and no-fire agro-ecosystems from Eastern Brazilian Amazonia. Acta Zoológica Mexicana (NS), 26(2).
Saberi-Pirooz, R., Rajabi-Maham, H., Ahmadzadeh, F., Kiabi, B. H., Javidkar, M., & Carretero, M. A. (2021). Pleistocene climate fluctuations as the major driver of genetic diversity and distribution patterns of the Caspian green lizard, Lacerta strigata Eichwald, 1831. Ecology and Evolution, 11(11), 6927-6940.
Saberi Pirooz, R., & Ahmadzadeh, F. (2024). Earthworm communities in natural and reforestation areas of the Hyrcanian Forest; a conservation approach. Environment and Interdisciplinary Development, 8(82). (in Persian)
Salehi, A., & Maleki, M. (2012). Evaluation of soil physical and chemical properties in poplar plantations in North of Iran. Ecologia Balkanica, 4(2).
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molecular cloning: a laboratory manual. 2001 (p. NY8.18–8.50). p. NY8.18–8.50. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York.
Shultz, J. W. (2018). A guide to the identification of the terrestrial Isopoda of Maryland, USA (Crustacea). ZooKeys, (801), 207.
Siadati, S., Moradi, H., Attar, F., Etemad, V., Hamzeh’ee, B., & Naqinezhad, A. (2010). Botanical diversity of Hyrcanian forests; a case study of a transect in the Kheyrud protected lowland mountain forests in northern Iran. Phytotaxa, 7(1), 1-18.
Song, X. P., Hansen, M. C., Stehman, S. V., Potapov, P. V., Tyukavina, A., Vermote, E. F., & Townshend, J. R. (2018). Global land change from 1982 to 2016. Nature, 560(7720), 639-643.
Smith, M. A., Fisher, B. L., & Hebert, P. D. N. (2005). DNA barcoding for effective biodiversity assessment of a hyperdiverse arthropod group: the ants of Madagascar. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1462), 1825-1834.
Sylvain, Z. A., & Buddle, C. M. (2010). Effects of forest stand type on oribatid mite (Acari: Oribatida) assemblages in a southwestern Quebec forest. Pedobiologia, 53(5), 321-325.
Tajik, S., Ayoubi, S., Khajehali, J., & Shataee, S. (2019). Effects of tree species composition on soil properties and invertebrates in a deciduous forest. Arabian Journal of Geosciences, 12, 1-11.
Talebi, K. S., Sajedi, T., & Pourhashemi, M. (2013). Forests of Iran: a treasure from the past, a hope for the future (Vol. 10). Springer Science & Business Media.
Tirgari, S. (1979). Distribution frequency and identification key of Odonata order in Iran. Publication of Iran Entomologists Society, 5, 49-54.
Tohidifar, M., Moser, M., Zehzad, B., & Ghadirian, T. (2016). Biodiversity of the Hyrcanian Forests: A synthesis report. Retrieved from UNDP/GEF/FRWO Caspian Hyrcanian Forest Project. Iran. 41 p.
Turbé, A., De Toni, A., Benito, P., Lavelle, P., Lavelle, P., Camacho, N. R., & Mudgal, S. (2010). Soil biodiversity: functions, threats and tools for policy makers. (Report for European Commission (DG Environment); Bio Intelligence Service, IRD, and NIOO: Paris, France, 2010.).
Türkay, M. (2001). Decapoda. Collection Patrimoines Naturels, 50, 284-292.
Vasconcellos, R. L. F., Segat, J. C., Bonfim, J. A., Baretta, D., & Cardoso, E. J. B. N. (2013). Soil macrofauna as an indicator of soil quality in an undisturbed riparian forest and recovering sites of different ages. European Journal of Soil Biology, 58, 105-112.
Watt, A. D., Stork, N. E., & Bolton, B. (2002). The diversity and abundance of ants in relation to forest disturbance and plantation establishment in southern Cameroon. Journal of Applied Ecology, 39(1), 18-30.
Wilson, E. O. (1988). The current state of biological diversity. Biodiversity, 521(1), 3-18.
Wolters, V. (2000). Invertebrate control of soil organic matter stability. Biology and Fertility of Soils, 31(1), 1-19.
Zhang, J., Kapli, P., Pavlidis, P., & Stamatakis, A. (2013). A general species delimitation method with applications to phylogenetic placements. Bioinformatics, 29(22), 2869-2876.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار