تعیین تغییرات مکانی، زمانی و ساختار جمعیتی زئوپلانکتون‌های دریاچه سد بوکان با استفاده از زمین‌آمار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات آرتمیای کشور، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران.

2 مرکز تحقیقات آرتمیای کشور، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران

3 بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان‌غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران (مسئول مکاتبات).

10.22034/jest.2020.19885.2884

چکیده

زمینه و هدف: تحقیق حاضر باهدف بررسی تغییرات مکانی و زمانی جمعیت زئوپلانکتون‌های دریاچه سد بوکان و تهیه نقشه این‌تغییرات به‌منظور بهره‌برداری‌های کشاورزی و شیلاتی انجام گرفت.
روش بررسی: نمونه‌برداری از آب دریاچه سد در هشت ایستگاه از ابتدای سال 1394 تا پایان آن و با تناوب ماهیانه انجام گرفت. پس از پالایه نمونه‌ها با مش 55 میکرون، عصاره‌ها با فرمالین 4 درصد تثبیت و با میکروسکوپ اینورت شمارش گردید. برای بررسی تغییرات مکانی زئوپلانکتون‌ها و برآورد آن در نقاط نمونه‌برداری نشده دریاچه سد، از روش‌ میان‌یابی زمین‌آماری در محیط GIS و نرم‌افزار GS+ استفاده شد.به‌منظور ارزیابی، مقایسه و انتخاب روش‌ میان‌یابی مناسب از روش ارزیابی متقابل استفاده گردید.
یافته‌ها: نتیجه برازش یک مدل کروی بر نیم‌تغییرنمای تجربی تعداد زئوپلانکتون‌ها در زمستان نشان می‌دهد شعاع تأثیر این نیم تغییر نما معادل 7280 متر است. ضریب همبستگی برای مدل برازش داده‌شده برابر 995/0 محاسبه‌شده است. با مقایسه نتایج مقایسه این روش‌ها، روش کریگینک با داشتن خطای 42/53- MAE= به‌عنوان مدل مناسب برآورد منطقه‎ای تراکم زئوپلانکتون‌ها انتخاب و نقشه‌های پراکنش آن‌ها در محیط GIS تهیه گردید.
نتیجه‌گیری: بیش‌ترین تراکم جمعیت زئوپلانکتون‌ها در فصل تابستان و کم‌ترین آن در فصل بهار دیده شد. مقادیر بیشینه زئوپلانکتون در ابتدای سد است که تا انتهای دریاچه سد به شکل منظم کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یکم، شماره دوازدهم، اسفند  ماه 98

تعیین تغییرات مکانی، زمانی و ساختار جمعیتی زئوپلانکتون‌های دریاچه سد بوکان با استفاده از زمین‌آمار

 

علی محسن پور آذری[1]*

A_mohsenpour@ifro.ir

فریدون محبی[2]

 رضا سکوتی اسکویی[3]

تاریخ دریافت:14/05/95

تاریخ پذیرش: 17/08/96

چکیده 

زمینه و هدف: تحقیق حاضر باهدف بررسی تغییرات مکانی و زمانی جمعیت زئوپلانکتون‌های دریاچه سد بوکان و تهیه نقشه این‌تغییرات به‌منظور بهره‌برداری‌های کشاورزی و شیلاتی انجام گرفت.

روش بررسی: نمونه‌برداری از آب دریاچه سد در هشت ایستگاه از ابتدای سال 1394 تا پایان آن و با تناوب ماهیانه انجام گرفت. پس از پالایه نمونه‌ها با مش 55 میکرون، عصاره‌ها با فرمالین 4 درصد تثبیت و با میکروسکوپ اینورت شمارش گردید. برای بررسی تغییرات مکانی زئوپلانکتون‌ها و برآورد آن در نقاط نمونه‌برداری نشده دریاچه سد، از روش‌ میان‌یابی زمین‌آماری در محیط GIS و نرم‌افزار GS+ استفاده شد.به‌منظور ارزیابی، مقایسه و انتخاب روش‌ میان‌یابی مناسب از روش ارزیابی متقابل استفاده گردید.

یافته‌ها: نتیجه برازش یک مدل کروی بر نیم‌تغییرنمای تجربی تعداد زئوپلانکتون‌ها در زمستان نشان می‌دهد شعاع تأثیر این نیم تغییر نما معادل 7280 متر است. ضریب همبستگی برای مدل برازش داده‌شده برابر 995/0 محاسبه‌شده است. با مقایسه نتایج مقایسه این روش‌ها، روش کریگینک با داشتن خطای 42/53- MAE= به‌عنوان مدل مناسب برآورد منطقه‎ای تراکم زئوپلانکتون‌ها انتخاب و نقشه‌های پراکنش آن‌ها در محیط GIS تهیه گردید.

نتیجه‌گیری: بیش‌ترین تراکم جمعیت زئوپلانکتون‌ها در فصل تابستان و کم‌ترین آن در فصل بهار دیده شد. مقادیر بیشینه زئوپلانکتون در ابتدای سد است که تا انتهای دریاچه سد به شکل منظم کاهش می‌یابد.

واژه‌های کلیدی: تغییرات مکانی، زئوپلانکتون، زمین‌آمار، سد بوکان.

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 21, No.12,February, 2020

 

 

 


Determination Zooplankton Spatial, Temporal and Population Structure Changes of the Bukan Dam Using Geo-statistics

 

Ali Mohsenpour Azari[4]*

A_mohsenpour@ifro.ir

Feridoon Mohebbi[5]
 Reza Sokouti[6]

Accepted: 2018.11.08

Received: 2016.08.04

Abstract

Background and Objective: This study was performed to investigate the spatial and temporal changes of the zooplankton population in the Bukan reservoir and to map these variations for agricultural and fisheries exploitation.

Method: The samples were taken monthly from eight sampling sites during 2015. The samples were filtered through a 55-micron mesh size filter, fixed by 4% formalin and enumerated by an inverted microscope. Geo-statistics interpolation method in GIS (GS+ software) was used to reveal spatial changes of zooplankton and to estimate it in non-sampled points. The cross validation method was used to evaluate and compare the geostatistical methods.

Findings: Spherical model fitness on the empirical semi-variogram of zooplankton density in the winter provided the results that indicated the radius of semi- variogram effect is 7280 m. The correlation coefficient of the fitted model was 0.995. The Kriging method with error of -53.42 was selected as a suitable model for spatial assessment of zooplankton density.

Discussion and Conclusion:Most of the zooplankton population is in the summer and the lowest was seen in the spring. The maximum number of zooplanktons at the beginning of the Bukan dam which regularly reduced towards end of the dam.

Key words: spatial changes, zooplankton, geo-statistics, Bukan dam.

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

 

پلانکتون از ریشه واژه یونانی "planktos" به معنای جسم شناور است و موجودات میکروسکوپی هستند که آزادانه در جریانات آبی شناورند. این موجودات بر دو نوع فیتوپلانکتون‌ها از منشأ گیاهی و زئوپلانکتون‌ها از منشأ جانوری مشتمل می‌شوند. اگرچه زئوپلانکتون‌ها با آب‌های جاری حرکت می‌کنند ولی بعضاً دارای انرژی برای حرکات عمودی در آب هستند که برای فرار از جانوران شکارچی یا به‌دست آوردن غذا انجام می‌گیرد. اصولاً زئوپلانکتون‌ها در سطح آب یافت می‌شوند و به‌عنوان منبع غذایی فراوان برای سایر موجودات آبزی به‌شمار می‌روند (1). زئوپلانکتون‌ها اغلب به‌عنوان شاخص سلامت آبی و محیطی استفاده می‌شوند (2) به‌طور‌ی‌که هر تغییری در ساختار اجتماع آن‌ها، نوعی هشدار در مورد ورود آلاینده‌ها به آب است (3). Dejen  و همکاران تغییرات زمانی و مکانی زئوپلانکتون‌ها را در دریاچه تانا اتیپی بررسی و به این نتیجه رسیدند که فراوانی زئوپلانکتون‌ها تغییرات معنی‌داری دارد به‌طوری‌که دارای بیش‌ترین تراکم در فصل خشک است (4). مطالعه Villate  در بررسی تغییرات فصلی زئوپلانکتون‌ها به این نتیجه رسید که در فاصله زمانی به مدت یک سال اختلاف‌معنی‌داری در فراوانی و ترکیب گونه‌ای زئوپلانکتون‌ها از شرق به غرب و به‌موازات ساختار سیستم رخ‌داده است که گل‌آلودگی، درجه حرارت و حجم آب مهم‌ترین عوامل مؤثر در حصول این نتیجه بود. (5). گسترش زئوپلانکتون‌ها در مناطق مساعد، به‌وسیله مقدار شوری محیط ، دما ،PH ، غذای قابل‌دسترس کنترل می‌شود (6). هدایتی فرد و همکاران بامطالعه ساختار جمعیت زئوپلانکتون‌ها در رابطه با ویژگی­های شیمیایی و فیزیکی آب به این نتیجه رسیدند که بیش‌ترین تراکم زئوپلانکتون‌ها در فروردین‌ماه با میانگین 24506 عدد در مترمکعب و حداقل آن در دی‌ماه با میانگین 846 عدد در مترمکعب است (7). بختیاری و همکاران با بررسی ترکیب و فراوانی فیتوپلانکتون‌ها و زئوپلانکتون‌ها نشان دادند که جامعه آن‌ها عمدتاً شامل پاروپایان، روتیفرها، لارو پرتاران، sergestid و لاروهای سخت‌پوستان بود. پاروپایان فراوان‌ترین اجتماع زئوپلانکتونی بودند و دامنه فراوانی Calanoidae، Cyclopoidae و Harpacticoidae به ترتیب 17-3، 5-2/0، 0-1 فرد در لیتر بود. از کالانئیده‌ها Acartia و Centropage و از سیکلوپئیده‌ها Oithona غالب بودند و تنها گونه هارپکتیکوئیده از جنس Euterpina بود (8). خم‌خاجی و همکاران مجموعاً 9 جنس از گروه کوپه پودا شناسایی کردند که بیش‌ترین تراکم مربوط به جنس Cyclops با میانگین 149 عدد در مترمکعب و کم‌ترین تراکم مربوط به جنس Diaptomus با میانگین 1/0 عدد در مترمکعب بود. میانگین تراکم کل این گروه در دریاچه ولشت 249 عدد در مترمکعب محاسبه گردید. بیش‌ترین تراکم گروه کوپه پودا در اردیبهشت‌ماه با میانگین 638 عدد در مترمکعب و حداقل آن در دی‌ماه با میانگین 8 عدد در مترمکعب مشاهده گردید (9). محسن‌پور‌آذری و محبی تراکم جمعیتی و تغییرات گونه‌ای زئوپلانکتون‌های سد بوکان را بررسی و نشان دادند که فون زئوپلانکتونی دریاچه سد بوکان شامل 24 جنس و 42 گونه است (10). خداپرست در تحقیق خود در حوضه جنوبی دریای‌خزر نشان داد که بیش‌ترین تراکم سالیانه مربوط به فصل تابستان و بیش‌ترین میانگین زی‌توده آن در فصل زمستان است. جمعیت زئوپلانکتونی شامل (Copepoda) ، (Cladocera) ، (Rotatoria)  بود (11). فرهادیان با بررسی دریاچه سد شیان اسلام‌آباد به‌این‌‌نتیجه رسید ساختار عمده جمعیت زئوپلانکتون شامل  Copepodit و Naupli Copepoda  است (12). نتایج حاصل از تحقیق حق‌پرست با استفاده از آنالیز افزونگی (RDA) نشان‌دهنده تفاوت میان ایستگاه­های مختلف نمونه­برداری ازلحاظ پارامترهای فیزیکوشیمیایی تأثیرگذار بر فراوانی زئوپلانکتون‌ها در هر یک از فصول بهار و تابستان بود (13). زئوپلانکتون‌ها ازجمله Copepod دارای تغییرات زمانی و مکانی هستند (14 و 15) که نوع تروفی آب بر این تغییرات مؤثر است (16). از طرف دیگر تغییرات مکانی عوامل‌محیطی همیشه خطی نیست و این تغییرات به‌عنوان تابعی از فاصله است. روش‌های زمین‌آماری شامل تخمین‌گرهای آماری غیر پارامتری نظیر روش میانگین متحرک وزنی[7] و یا روش‌های پارامتری زمین‌آماری نظیر کریجینک[8] و کوکریجینگ[9] این ارتباط ریاضی را با استفاده از وزن آماری نمونه‌های واقع در همسایگی یک نقطه مفروض به‌دست می‌آورند. کریجینگ یک تخمین گر خطی نااریب[10] است و به‌عنوان یک تابع خطی از مجموعه مشاهدات توزیع‌شده واقع در همسایگی نقطه‌ای که برآورد می‌گردد شناخته می‌شود به‌گونه‌ای که واریانس‌تخمین حداقل شود (5). در کوکریجینگ این کار با استفاده از یک عامل کمکی اندازه‌گیری شده در همان نقطه، انجام می‌گیرد (17). با توجه به اهمیت زئوپلانکتون‌ها به‌عنوان منبع غذایی ارگانیسم‌هایی مثل ماهی‌های کوچک و شاخص سلامتی مناطق غنی از ماهی هستند (18) و از طرف دیگر سد بوکان واقع بر روی زرینه‌رود که یکی از بزرگ‌ترین رودخانه‌های شمال غرب کشور و حوزه آبریز دریاچه ارومیه است، علی‌رغم نقش مهم این سد در
منطقه به‌عنوان منبع اصلی تأمین آب برای مصارف مختلف، مطالعات معدودی زئوپلانکتون‌های آن را موردبررسی قرار داده است لذا تحقیق حاضر باهدف بررسی ساختار جمعیتی و تغییرات مکانی و زمانی جمعیت زئوپلانکتون‌های دریاچه‌سد‌بوکان و تهیه نقشه این تغییرات به‌منظور بهره‌برداری‌های مختلف کشاورزی و شیلاتی انجام گرفت.

 

روش بررسی

   

شکل 1- موقعیت محل موردتحقیق

Figure 1- Location of the research area

شکل 2- نقاط نمونه‌گیری در دریاچه سد بوکان

Figure 2 -Sampling points on Bukan Dam

سد مخزنی بوکان بر روی رودخانه زرینه‌رود در استان آذربایجان غربی احداث‌شده است این سد با حجم مفید 762 میلیون مترمکعب، در 85 کیلومتری جنوب شهر میاندوآب  قرارگرفته است. آب خروجی از سد بوکان، در پشت بند انحرافی نوروزلو در 70 کیلومتری پایین‌دست سد بوکان و 5 کیلومتری شهرستان میاندوآب  جهت استفاده در مصارف مختلف منطقه

توزیع می‌گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمونه‌برداری از آب دریاچه سد بوکان در هشت ایستگاه (شکل 2) از ابتدای سال 1394 تا انتهای همان سال و با تناوب ماهیانه انجام‌گرفت. ابتدا از آب سطحی مقدار 30 لیتر آب توسط لوله پلیکا و دستگاه روتنر تهیه و توسط تور پلانکتون گیر با مش 55 میکرون پالایه شدند. عصاره جمع شده در ظروف نمونه‌برداری 2 لیتری ریخته و بلافاصله به‌وسیله فرمالین 4 درصد تثبیت و به آزمایشگاه منتقل گردیدند.در آزمایشگاه بعد از نگهداری در مکان سرد و تاریک و تعیین حجم و همگن کردن نمونه‌ها، شمارش زئوپلانکتون‌ها با استفاده از محفظه شمارش 5 میلی‌لیتری و توسط میکروسکوپ اینورت Nikon با بزرگنمایی200× ، با استفاده از روش Utermohl انجام‌گرفت. تغییرات جمعیتی زئوپلانکتون‌های هر ایستگاه در برگه‌های اطلاعاتی مربوطه ثبت و داده‌ها در مقاطع فصلی جمع‌بندی و با استفاده از آزمون T-Test معنی‌دار بودن اختلافات بین داده‌های تعداد و بیومس زئوپلانکتون‌ها در فصول و ایستگاه‌های مختلف موردبررسی قرارگرفت.

برای بررسی تغییرات مکانی زئوپلانکتون‌ها و برآورد آن در نقاط نمونه‌برداری نشده دریاچه سد بوکان، روش‌‌های میان‌یابی زمین‌آماری کریجینگ، کوکریجینگ و میانگین متحرک وزنی با استفاده از نرم‌افزار GS+ به‌کار گرفته شد. این روش‌ها قادر هستند براساس مدل برازش شده بر واریوگرام تجربی و نمونه‌های اندازه‌گیری شده در جامعه، نقاط نمونه‌برداری نشده را بدون اریب و با حداقل واریانس برآورد کنند (17). رابطه عمومی آن‌ها به شرح رابطه 1 است.

 

(رابطه 1)                 

 

که در آن:

 = مقدار برآورد شده،                                          = مقدار وزن‌های نقاط مورد مشاهده،

 = مقدار مشاهده‌شده در اطراف نقطه موردنظر،         = موقعیت نقاط مشاهده‌شده،

n = تعداد نقاط اندازه گرفته‌شده. 

نیم‌تغییرنما یکی از پارامترهای موردنیاز روش کریجینک است که رابطه بین فاصله و واریانس داده‌ها را نشان می‌دهد. از این عامل به‌منظور تعیین و تشریح ساختار مکانی داده‌ها استفاده می‌شود. بنابراین واریوگرافی اولین قدم برای مدل‌سازی ساختار مکانی داده‌ها است (5). درروش میانگین متحرک وزنی مقدار li در رابطه (1) با استفاده از رابطه 2 محاسبه می‌شود:

 

(رابطه 2)        

 

که در آن:

N=  تعداد جفت نقاط.

با برازش این مدل ریاضی در نیم‌تغییرنمای محاسبه‌شده شعاع تأثیر، اثر قطعه‌ای، آستانه و خطای اندازه‌گیری به‌دست می‌آید. شعاع تأثیر حداکثر فاصله‌ای است که پس‌ازآن ساختار مکانی وجود ندارد و واریوگرام به مقدار ثابتی می‌رسد. اثر قطعه‌ای نیز بیان‌گر واریانس تصادفی و بدون ساختار است. اثر قطعه‌ای به‌علت وجود تغییرات در فواصل کم‌تر از حداقل فاصله نمونه‌برداری یا به‌دلیل وجود خطا به‌هنگام نمونه‌برداری بروز می‌کند. نسبت واریانس ساختاردار به حد آستانه، ساختار مکانی واریوگرام است. ساختار ۷۵ درصد و بیش‌تر نشان‌دهنده ساختار قوی، بین ۲۵ تا ۷۵ درصد بیان‌گر ساختار متوسط و کم‌تر از ۲۵ درصد نشان‌دهنده ساختار ضعیف متغیر موردبررسی است (17).

به‌منظور ارزیابی و مقایسه مقادیر مشاهداتی و اندازه‌گیری‌شده، از روش Cross Validation و دو پارامتر آماری [11]MAE و [12]MBE استفاده شد. MAE مشخص‌کننده خطای نتایج و MBE انحراف نتایج روش استفاده‌شده را نشان می‌دهد. در شرایطی که MAE و MBE برابر صفر و یا نزدیک به صفر هستند، نشان‌دهنده این است که روش استفاده‌شده واقعیت را خوب شبیه‌سازی می‌کند و بافاصله یافتن از صفر، کمی دقت و یا زیاد بودن انحراف را نشان می‌دهد. نحوه محاسبه پارامترهای MAE و MBE به شرح رابطه 3 و 4 است:

 

(رابطه 3)

 

(رابطه 4)

 

که در آن‌ها:

Rs = مقدار برآورد شده،   

RO= مقدار اندازه‌گیری شده،    

n = تعداد داده‌ها.

بعد از انتخاب روش مناسب میان‌یابی، با تعریف مختصات جغرافیایی ایستگاه‌های اندازه‌گیری و مقادیر تعداد زئوپلانکتون‌ها در سیستم‌اطلاعات‌جغرافیایی (GIS)، نقشه تغییرات جمعیتی زئوپلانکتون‌ها در فصول مختلف تهیه شد.

 

یافته‌ها

نتایج بررسی‌ها نشان داد که دریاچه سد بوکان ازنظر فون زئوپلانکتونی درمجموع شامل 3 گروه عمده Rotatoria، Cladocera، Copepoda می‌باشند. ازنظر تراکم جمعیتی، گروه Rotatoria با 47 درصد سالیانه، Copepoda با 38 درصد سالیانه و  Cladocera با 15 درصد سالیانه هستند.  

 

 

جدول 1- فراوانی و بیومس (توده زنده) زئوپلانکتونی در ایستگاه‌های مختلف دریاچه پشت سد بوکان

Table 1 -Frequency and biomass of zooplankton at different stations of Bukan dam

 

ایستگاه

بهار

تابستان

پاییز

زمستان

تعداد

بیومس

تعداد

بیومس

تعداد

بیومس

تعداد

بیومس

1

694

25/5

244

93/6

180

75/1

124

40/2

2

3189

21/266

33

65/0

151

26/3

0

0

3

116

72/1

140

16/2

1474

45/15

88

31/0

4

761

83/47

285

32/4

692

17/9

368

83/10

5

2101

46/169

39

86/0

686

99/8

514

78/7

6

1950

23/173

352

78/2

301

88/1

741

12/6

7

431

50/22

184

40/3

0

0

15

05/0

8

64

41/2

31

28/2

8

03/0

37

13/0

 

 

در میان مناطق بررسی‌شده ازنظر بیومس (زی‌توده) ، Copepoda با 72 درصد ، Cladocera با 25 درصد و Rotatoria با 3 درصد، کل بیومس سالیانه را تشکیل می‌دهند (شکل4)، این در حالی است که ازنظر فراوانی (شکل 3) چنین وضعیتی حاکم نبود که علت آن تفاوت در اندازه و وزن زئوپلانکتون‌ها می‌تواند باشد که به ترتیب ازنظر اندازه و وزن Cladocera ، Copepoda وRotatoria می‌باشند. بررسی‌های فصلی نیز نشان می‌دهد که بیش‌ترین تراکم زئوپلانکتونی مربوط به فصل بهار با 58 درصد، پاییز 22 درصد، زمستان 12 درصد و تابستان هشت درصد است. (شکل 5).

 

 

   

شکل 3- فراوانی گروه‌های جمعیتی زئوپلانکتونی در دریاچهسد بوکان

Figure 3- Frequency of zooplankton populations in Bukan Dam

 

شکل 4- درصد تراکم سالیانه بیومس (زی‌توده) گروه‌های جمعیتی زئوپلانکتونی در دریاچه سد بوکان

Figure 4- Percentage of annual biomass density (live mass) of zooplankton population groups in Bukan Dam

                                                             

 

شکل 5- فراوانی فصلی جمعیت زئوپلانکتون در دریاچهسد بوکان

Figure 5- Seasonal frequency of zooplankton population at Bukan Dam

 

 

نتایج بررسی و مقایسه میانگین‌های تعداد و بیومس زئوپلانکتون‌ها در فصول و ایستگاه‌های مختلف نمونه‌برداری در دریاچه‌سد‌بوکان با استفاده از روش T-Student نشان داد اختلاف بین میانگین تعداد زئوپلانکتون‌ها در فصول سال معنی‌دار است (0.05≥p). اختلاف بین میانگین بیومس زئوپلانکتون‌ها در فصول سال نیز معنی‌دار می‌باشد (جدول 2). این در حالی است که اختلاف بین میانگین تعدادزئوپلانکتون‌ها و میانگین بیومس زئوپلانکتون‌ها در ایستگاه‌های مختلف نمونه‌برداری دریاچه سد بوکان با اطمینان 95 درصد معنی‌دار نیست (جدول 3).

 

 

جدول 2- مقایسه میانگین بیومس و تعداد زئوپلانکتون‌های دریاچه سد بوکان در فصول مختلف سال

Table 2- Comparison of average biomass and numbers of zooplankton at Bukan Dam Lake in different seasons

 

میانگین تعداد زئوپلانکتون‌هادر فصول سال

میانگین بیومس زئوپلانکتون‌هادر فصول سال

 

 

Mean Difference

t

Sig. (2-tailed)

Mean Difference

t

Sig. (2-tailed)

بهار

08/86

38/2

05/0

20/263

93/2

02/0

تابستان

92/2

08/4

01/0

50/163

73/3

01/0

پاییز

07/5

58/2

04/0

50/436

47/2

04/0

زمستان

45/3

30/2

05/0

88/235

43/2

05/0

                 

 

 

جدول 3- مقایسه میانگین بیومس و تعداد زئوپلانکتون‌های سد بوکان در ایستگاه‌های نمونه‌برداری

Table 3- Comparison of the mean biomass and numbers of zooplankton

at samplingstations of Bukan dam

 

ایستگاه

میانگین بیومس زئوپلانکتون‌ها در ایستگاه‌ها

میانگین تعداد زئوپلانکتون‌هادر ایستگاه‌ها

Mean Difference

t

Sig. (2-tailed)

Mean Difference

t

Sig. (2-tailed)

1

08/4

36/3

06/0

08/4

39/2

10/0

2

53/67

02/1

38/0

53/67

08/1

36/0

3

91/4

39/1

26/0

91/4

34/1

27/0

4

04/18

80/1

17/0

04/18

48/4

02/0

5

77/46

14/1

34/0

77/46

88/1

16/0

6

00/46

08/1

36/0

00/46

18/2

12/0

7

49/6

20/1

32/0

49/6

57/1

21/0

8

21/1

85/1

16/0

21/1

04/3

07/0

 

 

پراکنش نقاط نمونه‌برداری به همراه مقادیر اندازه‌گیری شده
تعداد زئوپلانکتون‌ها در زمستان برای نمونه در شکل 6 نشان داده‌شده است.

 

 

 

شکل 6- موقعیت ایستگاه‌های نمونه‌برداری دریاچه سد بوکان با مختصات جغرافیایی UTM

Figure 6- Sampling stations location of Bukan Dam with the UTM geographical coordinates

 

 

   

شکل 7- نتیجه برازش نیم واریوگرام کروی درروش کریجینگ

Figure 7- The results of fitting a spherical semi-variogram in the Kriging method

شکل 8- نتیجه ارزیابی متقاطع داده‌های مشاهداتی و برآورد شده با روش کریجینگ

Figure 8- The results of cross-validation of observational and estimated data using the Kriging

نتیجه برازش یک مدل کروی بر نیم‌تغییرنمای تجربی[13] تعداد زئوپلانکتون‌ها با استفاده از روش کریجینگ در زمستان، برای نمونه در شکل 7 نشان داده‌شده‌ است. شعاع تأثیر این نیم تغییر نما معادل 7280 متر ، اثر قطعه‌ای[14]  برابر 1000 و آستانه[15] معادل 344400 به‌دست‌آمد. دو عامل اخیر بدون واحد
 می‌باشند. ضریب همبستگی برای مدل برازش داده‌شده برابر 995/0 محاسبه‌شد. نتیجه ارزیابی متقاطع مقادیر تخمینی تعداد زئوپلانکتون‌ها با مقادیر اندازه‌گیری شده با ضریب تبیین 70/0 با روش کریجینگ در شکل 8 نشان داده‌شده است.

 

 

 

 

 

 

 

برای کاربرد روش کوکریجینگ منحنی نیم تغییرنمای تجربی تعداد زئوپلانکتون‌ها در فصل زمستان با استفاده از عامل‌کمکی دمای‌آب‌دریاچه‌سد که بیش‌ترین رابطه را داشتند، ترسیم گردید. نمونه‌ای از برازش مدل کروی بر اساس این روش در شکل 9 ارایه شده است. شعاع تأثیر این نیم تغییر نما معادل 7790 متر، اثر قطعه‌ای برابر 0001/0 و آستانه معادل 2362/0 به‌دست‌آمد. ضریب‌همبستگی برای مدل برازش داده‌شده 468/0 به دست آمد.  نتیجه ارزیابی متقاطع این روش برای مقایسه مقادیر تخمینی تعداد زئوپلانکتون‌ها با مقادیر اندازه‌گیری شده آن در فصل زمستان با ضریب تبیین 30/0 در شکل 10 نشان داده‌شده است.

 

 

   

شکل9- نتیجه برازش نیم واریوگرام مدل کروی درروش کوکریجینگ

Figure 9-The results of fitting the spherical model semi-variogram in the Cokriging method

شکل 10- نتیجه ارزیابی متقاطع داده‌های مشاهداتی و برآورد شده با روش کوکریجینگ

Figure 10 - Results of the cross-validation of observed and estimated data using the Cokriging

 

 

روش میانگین متحرک وزنی بدون نیاز به محاسبه نیم واریوگرام نیز برای عامل تعداد زئوپلانکتون‌ها اجرا شد که نمونه‌ای از محاسبه مقادیر واقعی آن و مقایسه آن با مقادیر اندازه‌گیری شده با این روش در فصل زمستان در شکل 11 نشان داده‌شده است. ضریب تبیین به‌دست‌آمده با این روش 34/0 می‌باشد.

 

 

 

شکل 11- نتیجه ارزیابی متقاطع داده‌های مشاهداتی و تخمینی حاصل از روش میانگین متحرک وزنی

Figure 11 - The results of the cross-validation of observed and estimated data from the weighted moving average method

 

 

برای ارزیابی و انتخاب مناسب‌ترین روش زمین‌آماری به‌منظور برآورد تعداد زئوپلانکتون‌ها، مقادیر دقت و انحراف روش‌های زمین‌آماری بکار برده شده موردبررسی قرار گرفتند که نتایج آن در جدول 4 ارایه شده است.

 

 

جدول 4- مقادیر دقت و انحراف روش‌های زمین‌آماری مورداستفاده برای برآورد تعداد زئوپلانکتون‌های دریاچه سد بوکان

Table 4- Precision and deviation values of geostatistical methods used to estimate the zooplankton number of Bukan Dam Lake

روش میان‌یابی

عامل

MAE

MBE

کریجینک

تعداد زئوپلانکتون‌ها

42/53-

07/335

کوکریجینگ

تعداد زئوپلانکتون‌ها با دمای آب سد

00/91-

22/508

میانگین متحرک وزنی

تعداد زئوپلانکتون‌ها

72/116-

64/571

 

 

بر اساس جدول 4، روش کریجینک از خطا و انحراف کم‌تری (42/53- و 07/335) نسبت به روش‌های کوکریجینگ و میانگین متحرک وزنی برخوردار است. منفی بودن انحراف نشان می‌دهد که مقادیر تخمینی کم‌برآورد هستند. به‌این‌ترتیب، روش کریجینک با داشتن دقت‌بالا و انحراف‌کم‌تر به‌عنوان مدل مناسب تعیین ساختار مکانی داده‌ها و برآورد تعداد زئوپلانکتون‌ها انتخاب گردید. اطلاعات به‌دست‌آمده در خصوص عوامل دامنه تأثیر، حد آستانه و اثر قطعه‌ای مدل انتخابی میان‌یابی به‌همراه مختصات‌جغرافیایی نقاط اندازه‌گیری‌شده به محیط GIS در نرم‌افزار ILWIS وارد و نقشه‌های تغییرات مکانی و فصلی زئوپلانکتون‌ها تهیه گردید (شکل 12).

 

 

   

فصل زمستان        Winter

فصل تابستان           Summer

   

فصل بهار    Spring

فصل پاییز    Autumn

شکل 12- تغییرات زمانی و مکانی تراکم زئوپلانکتون‌ها (فرد در لیتر) در دریاچه سد بوکان

Figure 12- Temporal and spatial variations of zooplankton density (population/ liter) at Bukan Dam Lake

 

بحث و نتیجه‌گیری

 

زئوپلانکتون‌ها به‌عنوان یکی از شاخص‌های مهم نشان‌دهنده سلامت محیط‌های آبی و نیز به‌عنوان منبع غذایی ماهیان محسوب می‌شود (1) به‌طوری‌که هر تغییری در جمعیت آن‌ها، هشداری در مورد آلودگی آب است ( 2 ). تغییرات جمعیتی و پراکنش مکانی زئوپلانکتون‌ها توسط برخی محققین بررسی‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده از تحقیق حاضر نشان می‌دهد ساختار جمعیتی محیط شامل گروه Rotatoria با 47 درصد سالیانه، Copepoda با 38 درصد سالیانه و  Cladocera با 15 درصد سالیانه هستند. فرهادیان با بررسی دریاچه سد شیان به این نتیجه رسید جمعیت زئوپلانکتونی شامل  Copepodit ، Naupli Copepoda  و دیگرگونه‌ها است (12). در دریاچه سد بوکان، Copepoda با 72 درصد ، Cladocera با 25 درصد و Rotatoria با 3 درصد، کل بیومس سالیانه را تشکیل می‌دهند و بیش‌ترین جمعیت این موجودات در فصل تابستان است که در مطابقت با نتایج Dejen (4) و کم‌ترین آن برخلاف نتایج‌هدایتی فرد در فصل بهار دیده‌شده است (7). نتایج خداپرست هم نشان داد که بیش‌ترین تراکم سالیانه مربوط به فصل تابستان و بیش‌ترین زی‌توده در فصل زمستان است (11). جمعیت زئوپلانکتون‌ها از ابتدای سد بوکان به انتهای آن در فصول مختلف روند متفاوتی دارد به‌طوری‌که در فصل زمستان و پاییز این روند دارای مقادیر بیشینه زئوپلانکتون در ابتدای سد است که تا انتهای دریاچه سد به شکل‌منظم کاهش می‌یابد. ولی در فصل بهار و تابستان روند افزایشی یا کاهشی منظمی در طول دریاچه سد مشهود نیست. هم‌چنین بیشینه تراکم جمعیتی در فصل زمستان در انتهای دریاچه دیده می‌شود. کاهش جمعیت زئوپلانکتون‌ها در انتهای دریاچه‌سد‌بوکان می‌تواند نشانه افزایش آلودگی‌های احتمالی باشد که با ورود فاضلاب شهر سقز و نیز ورود آب‌های گل‌آلود به دریاچه سد در ارتباط است. کاربرد روش‌های زمین‌آمار به‌خصوص با استفاده از تعداد کم ایستگاه‌های اندازه‌گیری نشان داد در صورت به دست آوردن ساختار مناسب داده‌ها و برازش مدل میان‌یابی مناسب (ضریب تبیین بیش از 75 درصد) و خطای تخمین قابل‌قبول ، استفاده از این روش‌ها می‌تواند زمان و هزینه اندازه‌گیری‌ها را به نحو قابل‌توجهی کاهش دهد (19). در بیش‌تر تحقیقات استفاده از حداقل 30 نقطه اشاره‌شده است ولی نتایج برخی دیگر نیز نشان می‌دهد که حتی با سه‌نقطه هم می‌توان به نتایج قابل‌قبولی دست‌یافت (19). موفقیت در استفاده ار تعداد کم نمونه‌برداری به عواملی نظیر چولگی و واریانس کم و نیز تبحر کاربر زمین‌آمار بستگی دارد. در این تحقیق ساختار مکانی واریوگرام 5/99 درصد به‌دست‌آمده که بسیار بیش‌تر از مقدار پیشنهادی برای این ساختار (75 درصد) است. بااین‌وجود مقادیر پیش‌بینی‌شده در روش‌های زمین‌آماری همواره دارای خطا است که باید محاسبه شود. با توجه به پراکنش داده‌های پژوهش‌حاضر، خطای محاسبه‌شده می‌تواند مقبول باشد.

 

منابع

  1. Adolf, J. E., Yeager, C. L., Miller, W. D., Mallonnee, M. E., and Harding, L. W. 2006. Environmental Forcing of Phytoplankton Floral Composition, Biomass, and Primary Productivity in Chesapeake Bay, USA. Estuarine, Coastal, and Shelf Science, 67, 08- 122.
        2.        Bakhtiari, N., Farhadian, A. Sufiani, N. Mohammadi, M., 2012. Investigation on the Composition and Abundance of Phytoplankton and Zooplankton in Pond Shale (Litopenaeus vannamei), J. Fisheries (Iranian Natural Resources): V. 65, No. 3, pp. 257-269. (in persian)
  1. Dejen, E.; Vijverberg, J.; Nagelkerke, Leo A. J.; Sibbing, F. A.2004. Temporal and spatial distribution of microcrustacean zooplankton in relation to turbidity and other environmental factors in a large tropical lake L. Tana, Ethiopia. Hydrobiologia, 5, 13, 39-49.
  2. Farhadian, A., 2014, Distribution and Frequency of Mesozooplankton Mesozooplankton in Kianshah Dam M.Sc. Thesis. Isfahan University of Technology - Faculty of Agriculture and Natural Resources. 106 pages. (in persian)
  3. Hagh-parast, S. Ghorbani, R, Wasaghi, M. J., 2014, Population diversity and abundance study of Gomishan wetland zooplankton and its relationship with environmental factors J. of Animal Ecology V. 6, No. 4, pp. 195-208. (in persian)
        6.        Hedayatifard, M. Mousavi Nadoshan, R. Kham-Khaji, N. Wahidi, F. 2011. Investigation of Trend Changes in Zooplankton Density by Chlorophyll a Concentration in Lake Welcht, Journal of Aquatic and Fisheries V. 2, No. 6, pp. 58-65. (in persian)
  1. Jude, B.A., Kirn, T.J., Taylor R.K. 2005. "A colonization factor links Vibrio cholerae environmental survival and human infection". Nature 438.
        8.        Kham-Khaji, N. Hedayatifard, M. Mousavi Nadoshan, R. Vahidi, F., 2012. Investigation of Trend Changes in Coupe Puddle Group in Lake Welcht, J. Environmental Science and Engineering, V. 5, No. 53, pp. 103-110.  (in persian)
  1. Khodaparast, n. Roohi, A. Shapuri, M. Roshan Tabari, M. Rahmati, R. Nasrollahzadeh Saravi, H. Vahedi, F., 2012, Investigation on species composition and population structure of zooplankton in different depths of southern Caspian Sea (Amirabad, Noshahr and Anzali trade zones) after invasive sea biology, J. Sea Biology, V. 4, No. 15; pp 1-12. (in persian)
  2. Kimmel, D. G., Roman, M. R., and Zhang X. 2006. Spatial and Temporal Variability in Factors Affecting Mesozooplankton Dynamics in Chesapeake Bay: Evidence from Biomass Size Spectra. Limnology and Oceanography, 51(1), 131-141.

       11.      Marcos Llope, 2011. Spatial variability of the plankton trophic interaction in the North Sea: a new feature after the early 1970s. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02492.

  1. McGehee, D.E., Demer, D.A., and Warren, J.D. 2004. Zooplankton in the Ligurian Sea: Part I. Characterization of their Dispersion, Relative Abundance and Environment. J. of Plankton Research, 26(12):1409-1418.
  2. Mohsen Pour Azari, A. Mohebbi F, 2010, Investigation of the Diversity and Distribution of Zooplankton in Lake Boukan, National Conference on Biodiversity and its Impact on Agriculture and Environment, Urmia. pp. 187-191. (in persian)
  3. Rabindranath, Ananda 2013 Investigations into temporal and spatial variability of zooplankton at the Svalbard archipelago, PhD Thesis, 128 pages, URI http://hdl.handle.net/10023/3814
  4. Riina Klais, Maiju Lehtiniemi, Gunta Rubene, Anna Semenova, Piotr Margonski, Anda Ikauniece, Mart Simm, Arno Põllumäe, Evelina Grinienė, Katja Mäkinen and Henn Ojaveer. 2016. Spatial and temporal variability of zooplankton in a temperate semi-enclosed sea: implications for monitoring design and long-term studies J. Plankton Res. (2016) doi: 10.1093/plankt/fbw022.
  5. Sokouti Skouee, R. Kolahchi, R., Jabari, A, Mehdian M. H., 2011, Geostatistical Application for Surveying Groundwater Changes in the Urmia Plain, National Conference on Climate Change and its Impact on Agriculture and the Environment, pp. 69-73. (in persian)
  6. Steven A. Pothoven, Gary L. Fahnenstie.2015. Spatial and temporal trends in zooplankton assemblages along a nearshore to offshore transect in southeastern Lake Michigan from 2007 to 2012 Journal of Great Lakes Research Volume 41, Supplement 3, 2015, Pages 95–103

       18.      Villate, F. 2005. Temporal variability of the spatial distribution of the zooplankton community in a coastal embayment of the basque country in relation to physical phenomena. V 288, No 2 / DOI 10.1007/BF00007128, Pages 79-95

  1. Ying Ming 2010 A Study on Determining the Sample Size in Geostatistics Masters Thesis, 98 pages, Department of Mathematical and Statistical Sciences, University of Alberta.


 

 

 

 

 



[1]-  مرکز تحقیقات آرتمیای کشور، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران.

[2]-  مرکز تحقیقات آرتمیای کشور، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران

[3]- بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان‌غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران (مسئول مکاتبات).

[4] -National Artemia Research Center, Iranian Fisheries Sciences Research Institute, Agricultural Research, Education and ExtensionOrganization (AREEO), Urmia, Iran..

[5] -National Artemia Research Center, Iranian Fisheries Sciences Research Institute, Agricultural Research, Education and ExtensionOrganization (AREEO), Urmia, Iran.

[6] -Soil Conservation and Watershed Management Research Department, West Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research Center, AREEO, Urmia, Iran

[7]- Weighted Moving Average

[8]- Kriging

[9]- Co-Kriging

[10]- Linear Unbiased Estimator

[11]- Mean Absolute Error

[12]- Mean Bias Error

[13]- Semivariogram

[14]- Nugget Effect

[15] -Sill

  1. Adolf, J. E., Yeager, C. L., Miller, W. D., Mallonnee, M. E., and Harding, L. W. 2006. Environmental Forcing of Phytoplankton Floral Composition, Biomass, and Primary Productivity in Chesapeake Bay, USA. Estuarine, Coastal, and Shelf Science, 67, 08- 122.
        2.        Bakhtiari, N., Farhadian, A. Sufiani, N. Mohammadi, M., 2012. Investigation on the Composition and Abundance of Phytoplankton and Zooplankton in Pond Shale (Litopenaeus vannamei), J. Fisheries (Iranian Natural Resources): V. 65, No. 3, pp. 257-269. (in persian)
  1. Dejen, E.; Vijverberg, J.; Nagelkerke, Leo A. J.; Sibbing, F. A.2004. Temporal and spatial distribution of microcrustacean zooplankton in relation to turbidity and other environmental factors in a large tropical lake L. Tana, Ethiopia. Hydrobiologia, 5, 13, 39-49.
  2. Farhadian, A., 2014, Distribution and Frequency of Mesozooplankton Mesozooplankton in Kianshah Dam M.Sc. Thesis. Isfahan University of Technology - Faculty of Agriculture and Natural Resources. 106 pages. (in persian)
  3. Hagh-parast, S. Ghorbani, R, Wasaghi, M. J., 2014, Population diversity and abundance study of Gomishan wetland zooplankton and its relationship with environmental factors J. of Animal Ecology V. 6, No. 4, pp. 195-208. (in persian)
        6.        Hedayatifard, M. Mousavi Nadoshan, R. Kham-Khaji, N. Wahidi, F. 2011. Investigation of Trend Changes in Zooplankton Density by Chlorophyll a Concentration in Lake Welcht, Journal of Aquatic and Fisheries V. 2, No. 6, pp. 58-65. (in persian)
  1. Jude, B.A., Kirn, T.J., Taylor R.K. 2005. "A colonization factor links Vibrio cholerae environmental survival and human infection". Nature 438.
        8.        Kham-Khaji, N. Hedayatifard, M. Mousavi Nadoshan, R. Vahidi, F., 2012. Investigation of Trend Changes in Coupe Puddle Group in Lake Welcht, J. Environmental Science and Engineering, V. 5, No. 53, pp. 103-110.  (in persian)
  1. Khodaparast, n. Roohi, A. Shapuri, M. Roshan Tabari, M. Rahmati, R. Nasrollahzadeh Saravi, H. Vahedi, F., 2012, Investigation on species composition and population structure of zooplankton in different depths of southern Caspian Sea (Amirabad, Noshahr and Anzali trade zones) after invasive sea biology, J. Sea Biology, V. 4, No. 15; pp 1-12. (in persian)
  2. Kimmel, D. G., Roman, M. R., and Zhang X. 2006. Spatial and Temporal Variability in Factors Affecting Mesozooplankton Dynamics in Chesapeake Bay: Evidence from Biomass Size Spectra. Limnology and Oceanography, 51(1), 131-141.
       11.      Marcos Llope, 2011. Spatial variability of the plankton trophic interaction in the North Sea: a new feature after the early 1970s. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2011.02492.

  1. McGehee, D.E., Demer, D.A., and Warren, J.D. 2004. Zooplankton in the Ligurian Sea: Part I. Characterization of their Dispersion, Relative Abundance and Environment. J. of Plankton Research, 26(12):1409-1418.
  2. Mohsen Pour Azari, A. Mohebbi F, 2010, Investigation of the Diversity and Distribution of Zooplankton in Lake Boukan, National Conference on Biodiversity and its Impact on Agriculture and Environment, Urmia. pp. 187-191. (in persian)
  3. Rabindranath, Ananda 2013 Investigations into temporal and spatial variability of zooplankton at the Svalbard archipelago, PhD Thesis, 128 pages, URI http://hdl.handle.net/10023/3814
  4. Riina Klais, Maiju Lehtiniemi, Gunta Rubene, Anna Semenova, Piotr Margonski, Anda Ikauniece, Mart Simm, Arno Põllumäe, Evelina Grinienė, Katja Mäkinen and Henn Ojaveer. 2016. Spatial and temporal variability of zooplankton in a temperate semi-enclosed sea: implications for monitoring design and long-term studies J. Plankton Res. (2016) doi: 10.1093/plankt/fbw022.
  5. Sokouti Skouee, R. Kolahchi, R., Jabari, A, Mehdian M. H., 2011, Geostatistical Application for Surveying Groundwater Changes in the Urmia Plain, National Conference on Climate Change and its Impact on Agriculture and the Environment, pp. 69-73. (in persian)
  6. Steven A. Pothoven, Gary L. Fahnenstie.2015. Spatial and temporal trends in zooplankton assemblages along a nearshore to offshore transect in southeastern Lake Michigan from 2007 to 2012 Journal of Great Lakes Research Volume 41, Supplement 3, 2015, Pages 95–103
       18.      Villate, F. 2005. Temporal variability of the spatial distribution of the zooplankton community in a coastal embayment of the basque country in relation to physical phenomena. V 288, No 2 / DOI 10.1007/BF00007128, Pages 79-95

  1. Ying Ming 2010 A Study on Determining the Sample Size in Geostatistics Masters Thesis, 98 pages, Department of Mathematical and Statistical Sciences, University of Alberta.