توصيفگر ها :
پايش زيستي , گراديان عوامل مزاحم انساني , تغييرات فصلي , حوضه آبريز كارون بزرگ
چكيده فارسي :
افزايش جمعيت و توسعه ناپايدار در سال¬هاي اخير سلامت زيست¬بوم¬هاي آب شيرين و عملكرد آنها را تحت تاثير قرار داده است. به منظور حفظ و بهبود تنوع زيستي و سلامت اكولوژيكي اين زيست¬بوم¬ها، وجود برنامه¬اي مدون جهت پايش زيست¬بوم¬هاي آبي ضروري است. هدف اصلي اين تحقيق، توسعه شاخص چند متغيره بر پايه جوامع بي¬مهرگان بزرگ كفزي به منظور ارزيابي كيفيت آب رودخانه¬هاي حوضه آبريز كارون بزرگ بود. ساير اهداف اين مطالعه شامل 1) تاثير تغييرات فصلي بر ساختار جوامع بي¬مهرگان بزرگ كفزي و در نتيجه بر كارايي شاخص¬هاي زيستي توسعه يافته، 2) استفاده از شاخص¬هاي تنوع عملكردي با هدف افزايش كارايي شاخص¬هاي چند متغيره توسعه يافته و 3) مقايسه كارايي توسعه شاخص به روش انتخاب شاخص در مقايسه با توسعه شاخص به روش انتخاب سنجه¬ها ؛ بود. جهت دستيابي به اين اهداف 53 ايستگاه در رودخانه¬هاي حوضه آبريز كارون بزرگ انتخاب شد. نمونه برداري در چهار فصل پاييز و زمستان سال 1397 و بهار و تابستان 1398 انجام شد. در هر ايستگاه خصوصيات فيزيكي زيستگاه و متغيرهاي فيزيكي و شيميايي اندازه¬گيري شد. علاوه بر اين، جوامع بي¬مهرگان بزرگ كفزي نمونه برداري و شناسايي (عمدتا در حد جنس) شد. براي تعيين ايستگاه¬هاي با حداقل آلودگي از روش مولفه¬هاي اصلي (بر پايه متغيرهاي فيزيكي و شيميايي آب و خصوصيات فيزيكي زيستگاه) استفاده شد. مولفه اصلي اول (PC1) به عنوان گراديان عوامل مزاحم انساني در هر فصل انتخاب شد. در فصل دوم اين مطالعه، كارايي سه روش متداول براي لحاظ كردن اثر تغييرات فصلي در توسعه شاخص¬هاي چند متغيره شامل 1) توسعه شاخص چند متغيره براي هر فصل به صورت جداگانه ، 2) تجميع داده¬هاي جمع¬آوري شده در فصول مختلف و توسعه شاخص چند متغيره و 3) استفاده از نسبت سيگنال/نويز جهت انتخاب سنجه¬هاي با تغييرات كم فصلي در مقايسه با تغييرات مكاني؛ بررسي شد. مطابق نتايج به دست آمده، تغييرات فصلي در حوضه آبريز كارون بزرگ تركيب سنجه¬هاي نهايي انتخاب شده جهت توسعه شاخص¬ها و همين¬طور كارايي شاخص¬هاي مختلف توسعه يافته را تحت تاثير قرار داد. توسعه شاخص چند متغيره به صورت جداگانه براي هر فصل بهترين روش براي لحاظ كردن اثرات تغييرات طبيعي توسعه شاخص¬هاي چند متغيره بود. نتايج اين مطالعه نشان داد كه بهترين فصل جهت توسعه شاخص چند متغيره در حوضه آبريز كارون بزرگ فصل¬هاي تابستان و پاييز است. علت اين امر ممكن است پايداري عوامل اصلي محيط طبيعي تاثيرگذار بر ساختار جوامع بي¬مهرگان بزرگ كفزي (از جمله دما و شدت جريان) در طي اين فصل¬ها باشد. در فصل سوم، استفاده همزمان از شاخص¬هاي تنوع عملكردي و تاكسونوميك در توسعه شاخص¬هاي چند متغيره باعث افزايش قابل ملاحظه كارايي شاخص¬هاي توسعه يافته شد. علاوه بر اين، شاخص¬هاي چند متغيره تعديل شده نسبت به عوامل محيط طبيعي كارايي بالاتري در مقايسه با شاخص¬هاي غير تعديل شده داشت. در فصل چهارم، كارايي دو روش اصلي در توسعه شاخص چند متغيره براي حوضه آبريز كارون بزرگ مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه استفاده از روش انتخاب شاخص منجر به توسعه شاخص¬هاي چند متغيره با كارايي بالاتر در مقايسه با روش متداول گرديد. در كل، نتايج به دست آمده بيانگر اين بود كه شاخص¬هاي چند متغيره توسعه يافته براساس جوامع بي¬مهرگان بزرگ كفزي به طور موثري قابليت تشخيص حضور آلاينده¬هاي مختلف در رودخانه¬هاي حوضه آبريز كارون بزرگ را داشته و مي¬تواند به عنوان ابزاري جهت پايش زيستي اين اكوسيستم حياتي استفاده شود.
چكيده انگليسي :
Population increases and unsustainable development in recent years have affected the health of freshwater ecosystems and their performance. In order to preserve and improve the biodiversity and ecological health of these ecosystems, it is necessary to have a documented program for monitoring aquatic ecosystems. The main goal of this research was to develop a multi-metric indices (MMIs) based on macroinvertebrate communities in order to evaluate the water quality of the streams of the Karun River basin. Moreover, we aimed at unravelling i) how seasonal changes affect the structure of benthic macroinvertebrate communities and, as a consequence, the performance of the developed MMIs, ii) how incorporating functional trait-based metrics affects the performance of MMIs, and iii) how the performance of MMIs using a metric-based approach compares with MMIs developed based on an index-based approach. In order to achieve these goals, 53 stations were selected in the streams of the Karun. Sampling was done in four seasons: autumn of 2017 and winter, spring and summer of 2018. In each station, the physical characteristics of the habitat and physical and chemical variables were measured. In addition, macroinvertebrate communities were sampled and identified (mainly at the genus level). Principal components analysis (based on physical and chemical variables of water and physical characteristics of the habitat) was used to determine sites with minimum pollution. The first principal component (PC1) was selected as the gradient of human disturbance in each season. In the second chapter of this study, the effectiveness of three common methods to include the effect of seasonal changes in the development of multi-metric indices including 1) developing a multi-metric index for each season, 2) aggregating the data collected in different seasons and developing a multi-metric index, and 3) using the signal/noise ratio to select metrics with low seasonal changes compared to spatial changes; were evaluated. The results indicated the seasonal changes in the Karun affect the composition of the final metrics of MMIs, as well as the performance of the MMIs. Developing a MMI for each season was the best method to include the effects of seasonal changes in the development of MMIs. The best seasons for the development of multi-metric index in the Karun were the summer and autumn. This might be related to the stability of the main natural environment factors affecting the structure of macroinvertebrate communities (including temperature and current velocity) during these seasons. In the third chapter, the simultaneous use of functional and taxonomic diversity indices in the development of multi-metric indices significantly increased the performance of the developed MMIs. Moreover, the adjusted MMIs had a higher efficiency compared to the non-adjusted MMIs. In the fourth chapter, the efficiency of the two main methods in the development of a multi-metric index for the Karun was evaluated. The results showed that index-based MMIs had a higher performance in terms of precision, bias, sensitivity and responsiveness than metric-based MMIs. In general, the obtained results indicated that the MMIs developed based on macroinvertebrate communities have the ability to effectively detect the presence of various anthropogenic stressors in the streams of the Karun and can be used as a tool for biomonitoring of this vital ecosystem.