تنوع ریخت‌شناسی در دو جمعیت ماهی Aphanius dispar در دو چشمه گوگردی واقع در استان بوشهر

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یک، شماره سه، خردادماه 98

تنوع ریخت‌شناسی در دو جمعیت ماهی Aphanius dispar در دو چشمه گوگردی واقع در استان بوشهر

مهدی بی‌باک [1] ^*

mehdi.bibak65@yahoo.com

مسعود ستاری [2]

علی آقارخ [3]

عادله حیدری 1

چکیده

زمینه و هدف: در این مطالعه خصوصیات ریخت‌شناسی دو جمعیت از ماهیان آفانیوس( Aphaniusdispar) در دو چشمه گوگردی اهرم و دالکی واقع در استان بوشهر با استفاده از ویژگی‌های ریخت‌شناسی موردبررسی و مقایسه قرار گرفت.

روش بررسی: درمجموع 60  قطعه ماهی که شامل 30 قطعه در هر چشمه با تور مخروطی صید گردید. در نتایج ریخت سنجی ابتدا داده‌ها با استفاده از فرمول بکام استاندارد شدند، سپس از آزمون‌های تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) و تحلیل تابع متمایزکننده (DFA) و آزمون کلاستر (CA) قرار گرفت.  همچنین از آزمون Wilks´ Lambda به‌منظور مقایسه تفاوت‌های مشاهده‌شده در گروه‌های موردمطالعه استفاده شد.  

یافته‌ها: از بین 78 فاصله تراس آنالیز شده، 42 فاصله تفاوت معناداری را بین جمعیت­های ماهی آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی نشان دادند (P<0.05). جمعیت‌های موردمطالعه را می‌توان با اختلاف ریخت‌شناسی به­خصوص در پیش مخرجی، ارتفاع بدن، فاصله باله سینه‌ای نسبت به باله­شکمی، فاصله باله­شکمی نسبت به باله­مخرجی، طول ساقه دمی، طول سر، پیش شکمی، طول پشتی و پیش چشمی از هم متمایز کرد.

بحث و نتیجه‌گیری: احتمالاً تفاوت‌های مورفولوژیکی این دو جمعیت نشان‌دهنده دو ذخیره مجزا در این دو چشمه است.

واژه­های کلیدی: A.dispar، تابع متمایزکننده، بوشهر، ریخت‌شناسی.

Morphological variation in two populations of Aphanius dispar from two sulfur springs in Bushehr

Mehdi Bibak^[4]*

mehdi.bibak65@yahoo.com

Masoud Sattari ^[5]

Ali Agharokh ^[6]

Adeleh Heidari ¹

Abstract

Background and Objective: I this study, morphological characteristics of two populations of Aphanius dispar from two sulfur springs of Ahram and Dalaki in Bushehr were compared investigated.

Method: Totally sixty specimens, 30 from each spring, were caught by cone net. The morphological results were first standardized by Beckham equation and then investigated by principal component analysis (PCA), discriminant function analysis (DFA) and clustering analysis (CA). Wilks' Lambda test was used to compare the differences observed in the studied groups.

Findings: Among the 78 truss intervals analyzed, 42 intervals showed a significant in the populations of A.dispar in Ahram and Dalki rivers (P<0.05). The studied populations are distinguished especially by pre anal, body height, distance from pectoral fin to ventral fin, distance from pectoral fin to anal fin, caudal peduncle length, head length, pre orbital, pre ventral and dorsal length.

Discussion and Conclusion: Apparently, the morphological differences between the two populations signifies distinct stocks in the studied rivers.

Keywords: A. dispar, Truss network system, Population, Morphological divergence.

مقدمه

مطالعه خصوصیات ریخت‌شناسی باهدف تعریف و توصیف ذخایر یکی از مسایل موردعلاقه ماهی شناسان است (1). خصوصیات ریخت‌شناسی خصوصاً در مکان‌هایی که تأثیرات محیطی نسبت به تمایز ژنتیکی نقش مهم‌تری در تفاوت جمعیت‌ها دارد بسیار حایز اهمیت است (1). جدایی جغرافیایی جمعیت‌ها و تولیدمثل می‌تواند به تغییرات مورفومتریک بین جمعیت‌ها منجر شود و این تنوع مورفومتریک می‌تواند به‌عنوان اساس تمایز جمعیت‌ها عنوان شود (2). Aphanius dispar (Rüppell, 1829) گونه‌ای است غیر مهاجر که زیستگاه آن دریا آب شیرین و لب‌شور است به‌صورت گروهی زندگی می‌کند و عادت غذایی گیاه­خواری دارد (3). توزیع و پراکنش این ماهی از اقیانوس هند، مصر تا جنوب سومالی و مهاجرت‌هایی از آن‌ها در کانال سوئز، دریای سرخ، خلیج‌فارس و غرب هند دیده‌شده است و در آب‌های داخلی عربستان و ایران نیز وجود دارد. در آب‌های ایران ( شیرین و شور) مطالعات اندکی بر روی این ماهی صورت گرفته است و اطلاعات بیولوژیکی اندکی از این ماهی در دسترس است (4و 5). A. dispar یک‌گونه غیربومی است که در آب‌های شیرین زندگی می‌کند و در حوضه آبریز خلیج‌فارس نیز پراکنش دارد (6). هدف از این مطالعه استفاده از خصوصیات ریخت‌شناسی برای بررسی جمعیت‌های مجزا از یک‌گونه باتوجه به محدودیت‌های خاص محیط زیستی و با در نظر گرفتن تنوع جغرافیایی است.

مواد و روش‌ها

نمونه‌برداری از چشمه‌های گوگردی واقع در استان بوشهر انجام شد فاصله این دو چشمه گوگردی از یکدیگر حدود 110 کیلومتری است. منطقه اول چشمه گوگردی دالکی در فاصله 70 کیلومتری شمال شهرستان بوشهر (طول جغرافیایی ″ 03 ′  24 ^◦29 و عرض جغرافیایی ″38 ′16 ◦51) و منطقه دوم نمونه‌برداری چشمه گوگردی اهرم واقع در 55 کیلومتری جنوب شهرستان بوشهر در شهرستان بوشهر (بخش عالی حسینی)  ( طول جغرافیایی ″49 ′47 ^◦28 و عرض جغرافیایی ″54 ′16 ^◦51) است. این چشمه‌ها باعث ایجاد رودخانه‌های دایمی با بستر لجنی شده است که در فصل تابستان حجم این رودخانه بسیار کم می‌شود. نمونه‌برداری از آب هر دو چشمه انجام و به آزمایشگاه اداره آب استان بوشهر منتقل شد. (میزان SO ₄ ^-2در چشمه دالکی 54/95 پی پی ام و میزان SO ₄ ^-2 در چشمه اهرم 36/86 پی پی ام گزارش شد).جمعاً 60 گونه ماهی از هر دو ایستگاه در فروردین‌ماه سال 1395 به‌وسیله تور ساچوک به‌اندازه چشمه (bar) mm 3 جمع‌آوری شد (شکل 1). نمونه‌ها در فرمالین 10 درصد تثبیت شد و به آزمایشگاه منتقل شد.

شکل1. مناطق نمونه‌برداری

Figure 1. Sampling site locations of A. dispar in south of Iran.

شکل 2. تعیین 13 نقطه بر روی بدن ماهی برای ساخت شبکه تراس. 1- نوک پوزه 2- مرکز چشم 3 پیشانی (انتهای استخوان فورنتال) 4- انتهای سرپوش آبششی 5- ابتدای باله سینه‌ای 6- ابتدای باله پشتی 7- ابتدای باله شکمی 8- انتهای باله پشتی 9- ابتدای باله مخرجی 10- انتهای باله مخرجی 11- ابتدای قسمت پشتی ساقه دمی 12- ابتدای قسمت شکمی ساقه دمی 13- انتهای خط جانبی

Figure 2. Locations of the 13 landmarks for constructing the truss network on A. dispar. 1. Tip of snout; 2. Center of eye; 3. Forehead (end of frontal bone); 4. End of operculum; 5. Dorsal origin of pectoral fin; 6. Origin of dorsal fin; 7. Origin of pelvic fin; 8. End of dorsal fin; 9. Origin of anal fin; 10. End of anal fin; 11. Dorsal side of caudal peduncle, at the nadir; 12. Ventral side of caudal peduncle, at the nadir; 13. End of lateral line.

نمونه‌ها را بر روی صفحه‌ای قرار داده و باله پشتی و باله مخرجی را با پین به صفحه ثابت شد و با دوربین دیجیتال مارک (cybershot Dsc-F505, sony, Japan) و با فرمت jpg عکس‌برداری شد. عکس‌های ذخیره و برای آنالیز ارتباط بین نقاط نشانه‌گذاری شده از نرم‌افزار (TPS tg2) (Ver. 2.04; Rohlf  2005    ) استفاده شد. در شبکه تراس 26 خط نشانه‌گذاری به هم مرتبط و شکل پایه بدن هر ماهی استخراج گردید ( 7 ). اصلاح داده­های خام ریختی به متغیر­هایی که مستقل از اندازه بدن بوده و تنها اختلاف شکل را نشان می­دهند نخستین­گام در تحلیل آماری داده­های ریختی می­باشد (8). از آزمون واریانس تک متغیره (ANOVA) به‌منظور بررسی تفاوت معنی‌داری هرخصوصیت ریختی برای ماهیان دو ایستگاه استفاده شد (9). استاندارد کردن داده­های ریختی تغییرات ناشی از رشد آلومتریک را حذف می­نماید (10). به‌منظور حذف اندازه، داده­های ریختی قبل از تحلیل به کمک فرمول بکام استاندارد شدند (11).

M_(t) = M_(o) (L/ L_(o))^b

M_t: مقادیر استانداردشده صفات

M_o: طول صفات مشاهده‌شده

L: میانگین طول استاندارد برای کل نمونه و برای همه مناطق

L_o: طول استاندارد هر نمونه

b: ضریب رگرسیونی بین log M_o و log L_o برای هر منطقه

داده‌های استخراجی لندمارک­ها نقاط مختصات X و Y هستند که ابتدا 78 فاصله بین لندمارک­ها استخراج شدند. پس‌ازآن تراز کردن نمونه‌ها بر اساس روش پروکراست (generalized least squaresorthogonal) انجام شد و پروکراست فواصل اندازه مرکز به دست آمد که اثر سایز، جهت و موقعیت در آن‌ها به‌طور کامل حذف‌شده است. سپس با استفاده از فاصله­های اصلاح‌شده ریخت­سنجی، اختلاف ریختی و تمایز ریختی بین نمونه‌های دو ایستگاه تحت آزمون تحلیل عاملی (PCA)، تحلیل تابع متمایزکننده (DFA) و آزمون کلاستر (CA) قرار گرفت.  همچنین از آزمون Wilks´ Lambda به‌منظور مقایسه تفاوت‌های مشاهده‌شده در گروه‌های موردمطالعه استفاده شد. نتایج آزمون تحلیل­عاملی به کمک رسم نمودار به‌منظور قرار دادن افراد در هر گروه مورداستفاده قرار گرفت. تمامی تجزیه‌وتحلیل‌های آماری و ترسیمی در نرم­افزار­های SPSS 16­، Excel 2010 وPast  انجام شد.

یافته‌ها

میانگین و انحراف معیار طول و وزن نمونه‌های آفانیوس صیدشده از دو ایستگاه اهرم و دالکی در جدول 1 نشان داده‌شده است. 

بر اساس آنالیز واریانس یک‌طرفه (One way ANOVA)  و آزمون دانکن  از بین 78 فاصله تراس آنالیز شده، 42 فاصله تفاوت معناداری را بین جمعیت­های ماهی آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی نشان دادند (P<0.05) (جدول 2).

جدول 1- داده‌های توصیفی (میانگین، انحراف معیار، حداقل و حداکثر طول (میلی‌متر) و وزن (گرم)) ماهیان آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی.

Table 1. Descriptive data [mean ± SD standard length (mm) and body weight (g)] of A.dispar from sulfur spring of Dalaki and Ahram region.

جدول 2- نتایج تجزیه‌وتحلیل واریانس (ANOVA) خصوصیات ریختی ماهیان آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی.

Table 2. The results of ANOVA for morphometric measurements of A.dispar from  Dalaki and Ahram rivers.

ضریب KMO با استفاده از روش تجزیه به مؤلفه‌های اصلی  برای صفات ریختی 6/0 به دست آمد که تناسب داده­ها را برای تحلیل عاملی تأیید کرد. تجزیه‌وتحلیل عاملی برای صفات ریختی، 12 عامل با مقادیر ویژه بزرگ‌تر از 1 را انتخاب کرد که شامل 96 درصد تنوع صفات بود. اولین فاکتور استخراجی 84/26 درصد واریانس و دومین فاکتور استخراجی 33/16 درصد واریانس را به خود اختصاص داد (جدول 3). در این مطالعه فواصل  1-3، 1-4، 1-5، 1-8، 1-11، 1-12، 1-13، 2-3، 2-4، 2-7، 3-5، 3-6، 3-7، 3-9، 3-10، 4-6، 4-8، 4-9، 4-11، 4-12، 5-6، 5-8، 5-9، 5-11، 5-12، 6-12، 7-9، 7-10، 8-9، 8-10، 9-13، 10-11، 10-13  دارای مقدار بزرگ‌تر نسبت به عامل اول در بین افراد دو جمعیت و فواصل 1-7، 1-10، 1-12، 2-6، 2-9، 2-10، 2-11، 3-8، 3-9، 3-10، 3-11، 4-7، 4-10، 4-12، 5-7، 5-8، 5-10، 6-10، 6-11، 7-8، 7-9، 7-11، 7-12، 8-11، 9-10، 9-11، 9-13  دارای مقدار بزرگ‌تر نسبت به عامل دوم بودند و بیش‌ترین اختلاف را بین دو جمعیت موردمطالعه داشتند. مقادیر مؤلفه‌های 1 و 2 فواصل تراس که دارای بالاترین مقدار ویژه و درصد واریانس نسبی بودند در مقابل یکدیگر پلات شدند (شکل 3).

جدول 3- مقادیر ویژه و درصد واریانس خصوصیات ریختی ماهیان آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی.

Table 3. Eigenvalues, percentage of variance explained for morphometric measurements for A. dispar from sampling stations.

شکل 3- پراکنش افراد بر اساس عوامل استخراجی اول و دوم صفات ریختی ماهیان آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی.

Figure 3.  Plot of the factor scores for PC1 and PC2 of all morphometric measurements for A.dispar from sampling stations.

سپس فواصل تراس با استفاده از تحلیل تابع متمایزکننده موردبررسی قرار گرفت. در نتایج آنالیز تابع متمایزکننده آزمون Wilk’s lambda معنادار بود (P < 0.05) (جدول 4) و گروه‌بندی افراد بر اساس نتایج آنالیز تابع متمایزکننده  نشان داد که به‌طور میانگین درمورد صفات ریختی به میزان 5/86 درصد گروه‌بندی جمعیت دو ایستگاه موردمطالعه انجام‌گرفته که این دلالت بر جدایی کامل نمونه‌های دو ایستگاه بر اساس این آزمون دارد که این تفکیک تقریباً در اکثر خصوصیات ریختی ماهیان قابل‌مشاهده است (جدول 5). دندروگرام حاصل از صفات ریخت سنجی بر اساس فاصله اقلیدسی نشان داد که جمعیت‌های رودخانه اهرم و دالکی ازلحاظ خصوصیات ریختی از یکدیگر متمایز شده‌اند (شکل 4).

جدول 4- نتایج آزمون Wilk’s lambda به‌منظور بیان اختلاف صفات میان دو جمعیت.

Table 4. Results of  Wilks  lambda test for verifying differences between populations of A.dispar

جدول 5- گروه‌بندی افراد بر اساس نتایج آزمون تابع متمایزکننده خصوصیات ریختی ماهیان آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی

Table 5. Percentage of specimens classified in each group and after cross-validation for morphometric data.

شکل 4- دندروگرام UPGMA صفات ریختی بر اساس فاصله اقلیدسی ماهیان آفانیوس در رودخانه‌های اهرم و دالکی.

Figure 4.  Dendrogram derived from cluster analyses of morphometric measurements on the basis of Euclidean distance for A. dispar from sampling stations.

تجزیه‌وتحلیل چند متغیره از ویژگی‌های ریخت‌شناسی طبقه‌بندی‌شده از دو جمعیت مجزای ماهی آفانیوس در دو چشمه گوگردی انجام شد. نتایج نشان می­دهد که ازلحاظ ریخت‌شناسی دو جمعیت مجزا از A. disparدر چشمه‌های دالکی و اهرم وجود دارد. تفاوت در خصوصیت‌های ریخت‌شناسی جمعیت‌های مختلف ناشی از شرایط محیط­زیستی است. تفاوت ریخت‌شناسی منحصراً مربوط به شکل بدن است و اندازه هیچ تأثیری ندارد. اگر صفات مربوط به‌اندازه و سایز نقش غالبی را در تجزیه‌وتحلیل‌ها داشته باشد احتمالاً نتایج به‌دست‌آمده با خطا روبرو می‌شود بنابراین صفات مربوط به سایز از داده‌های ما حذف می‌شود (12و 13 و 14).

نتیجه‌گیری و بحث

توضیح علل به وجود آمدن تفاوت‌های ریختی میان جمعیت‌ها دشوار است (15) ویژگی‌های محیطی در دوران اولیه تکامل ماهی غالب بوده و افراد نسبت به شرایط محیطی حساسیت بیش­تری دارند و معمولاً ماهیانی که در دوران اولیه زندگی دارای شرایط محیطی مشابه ازلحاظ ریختی هستند وضعیت مشابهی دارند (16). از سوی دیگر هنگامی‌که ماهی در شرایط محیطی جدیدی قرار می‌گیرد ممکن است تغییرات ریختی در آن رخ دهد (15). بنابراین با توجه به اینکه صفات ریختی بیش­تر تحت تأثیر شرایط اکولوژیک بوده و به‌صورت بارزتری تفاوت‌های زیستگاهی و اختلاف فنوتیپی در سطح جمعیت را نشان می‌دهند.

ظاهراً شرایط مختلف محیطی می‌تواند باعث افزایش تفاوت‌های ژنتیکی و ایجاد ساختار درون جمعیتی شود (17 و 18). جمعیت‌های موردمطالعه در اکوسیستم‌های متفاوت در چشمه‌های گوگردی دو منطقه نشان می‌دهد که تفاوت‌های تعیین‌شده نتیجه تفاوت‌های محیط زیستی و شرایط زیستگاه همچون کدورت، میزان غذای در دسترس، عمق آب و جریان آب است. البته برای تأیید این فرضیه نیاز به مطالعات بیش­تر در مناطق مختلف و همچنین بررسی اختلاف ژنتیکی برای پی بردن به وجه تمایزات و اشتراکات این‌گونه در مناطق موردمطالعه دارد. درنتیجه این مطالعه نشان می‌دهد که جمعیت‌های مختلفی ازنظر ریخت‌شناسی در دو منطقه موردمطالعه وجود دارد. جمعیت‌های موردمطالعه را می‌توان با اختلاف ریخت‌شناسی به­خصوص در پیش مخرجی، ارتفاع بدن، فاصله باله سینه‌ای نسبت به باله شکمی، فاصله باله شکمی نسبت به باله مخرجی، طول ساقه دمی، طول سر، پیش شکمی، طول پشتی و پیش چشمی از هم متمایز کرد ( شکل 5).

شکل 5: عکس ماهی نر در چشمه گوگردی دالکی (بالا) ، اهرم  (پایین).

Figure 5. photos of males in sulfur springs from Dalaki (top) and Ahram (below)

جدایی جغرافیایی می‌تواند بر روی الگوی رشد و تولیدمثلی گونه‌های ماهی تأثیرگذار باشد. مهم‌ترین فاکتورهایی که تفاوت‌های ریخت‌شناسی را ایجاد می‌کنند. برای گونه‌های ماهیان به‌خوبی شناخته‌شده است (19).

Reference

1. Bektas, Y., Belduz, A.O., 2009. Morphological variation among Atlantic horse mackerel, Trachurus trachurus populations from Turkish coastal waters. Journal of Animal and Veterinary Advances, 8: 511-7. (In Persian).
2. Bookstein, F.L.,1991. Morphometric tools for landmark data. Cambridge University Press, Cambridge, UK, pp. 435. (In Persian).
3. Al-Daham, N.K., Huq, M.F., Sharma, K.P., 1977. Notes on the ecology of fishes of genus Aphanius and Gambusia affinis in Southern Iraq. Freshwater Biology, 7: 245–251. (In Persian).
4. Hosseini, S.A., 2002. Some biological aspects of Thunnus albacres and Katsuwonus pelamis in Oman Sea (Sistan-o-Balochestan Province). Iran. J. Fish. Sci., 11: 35-62. (In Persian).
5. Shadi, A., Dehghan, Mediseh, S., kouchanian, P., Gandomi, Y., 2011. Length-Weight relationships for 6 Fish Species from Khuzestan (North of Persian Gulf), Iran. W. J. Fish Mar. Sci., 3(2): 129-131. (In Persian).
6. 6-Abdoli, A., Kiabi, B., Mostafavi, H., Mousavi, B., 2010. Atlas of the wildlife (vertebrates) of Bushehr Provimce, Iran. Ma'aref Publication, pp. 227. (In Persian).
7. Cardin, S.X., Friedland, K.D., 1999. The utility of image processing techniques for morphometric analysis and stock identification. Fisheries Research 43: 129–139. (In Persian).
8. Turan, C., 1999. A note on the examination of morphometric differentiation among fish populations: the truss system. Turkish Journal of Zoology 23: 259–263. (In Persian).
9. Zar, J.H., 1984. Biostatistical Analysis. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, USA. (In Persian).
10. Kocovsky, P.M., Adams, J.V., Bronte, C.R., 2009. The effect of sample size on the stability of principal component analysis of truss-based fish morphometrics. Transactions of the American Fisheries Society, 138: 487-496. (In Persian).
11. Beacham, T.D., 1985. Variation and morphometric variation in Pink Salmon (Oncorhynchus gorbuscha) in Southern British Columbia and Puget Sound. Canadian Journal of Zoology, 2: 366-372. (In Persian).
12. Bookstein, F.L., 1991. Morphometric tools for landmark data. Cambridge University Press, Cambridge, UK, pp. 435. (In Persian).
13. Buj, I., Podnar, M., Mrakovcic, M., Caleta, M., Mustafic, P., Zanella, D., 2008. Morphological and genetic diversity of Sabanejewia balcanica in Croatia. Folia Zoolgica, 57: 100-10. (In Persian).
14. Torres, R.G.A., Gonzalez, P.S., Pena S.E., 2010. Anatomical, histological and ultraestructural description of the gills and liver of the Tilapia (Oreochromis niloticus). International Journal of Morphology, 28: 703-12. (In Persian).  
15. Poulet N., Berrebi P., Crivellilek S., Argilier C., 2004. Genetic and morphometricvariations in the pikeperch (Sander lucioperca L.) of a fragmented delta. Archivfu¨r Hydrobiologie, 159: 531–554. (In Persian).
16. Pinheiro, A., Teixeira, C.M., Rego A.L., Marques J.F., Cabral H.N., 2005. Genetic and morphological variation of Solea lascaris (Risso, 1810) along the Portuguese coast. Fisheries Research, 73:67–78. (In Persian).
17. Eschmeyer, W.N., Fong, J.D., 2011. Animal biodiversity: An outline of higher level classification and survey of taxonomic richness. Zootaxa, 3148: 26-38. (In Persian).
18. Heidari, A., Mousavi-Sabet, H., Khoshkholgh, M., Esmaeili, H.R., Eagderi, S., 2013. The impact of Manjil and Tarik dams (Sefidroud River, southern Caspian Sea basin) on morphological traits of Siah Mahi Capoeta gracilis (Pisces: Cyprinidae). International Journal of Aquatic Biology, 1(4): 195-201. (In Persian).
19. Yamamoto, S., Maekawa, K., Tamate, T., Koizumi, I., Hasegawa, K., Kubota, H., 2006. Genetic evaluation of translocation in artificially isolated populations of white-spotted Charr (Salvelinus leucomaenis). Fisheries Research, 78: 352-3