محیط زیست و توسعه فرابخشی

مجله علمی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

راهنمای نویسندگان

فرم ها و فایل های لازم

اسامی داوران

بررسی جوامع کرم‌های خاکی در مناطق طبیعی و دست کاشت جنگل‌های هیرکانی؛ رویکرد حفاظتی

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستم‌ها، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران، ایران

10.22034/envj.2024.430749.1325

چکیده

مقدمه: جنگل‌های هیرکانی، زیستگاهی با رویش باستانی از درختان پهن‌برگ هستند که در امتداد دامنه‌های شمالی رشته‌کوه البرز و نزدیک مرزهای جنوبی دریای خزر گسترش یافته­‌اند. امروزه، فعالیت­‌های انسانی تأثیر به‌سزایی در کاهش پوشش جنگلی داشته است. علاوه ­بر این شناسایی تنوع گونه‌­ای، ساختار جنگل و دستکاری‌­های انسانی در جنگل­های هیرکانی کم­تر مورد توجه قرار گرفته است. بی­‌مهرگان بزرگ جزء اصلی تنوع‌­زیستی خاک در جنگل‌­ها هستند. کرم‌های خاکی یکی از اجزای اصلی تنوع‌زیستی خاک جنگل‌ها بوده و یکی از با ارزش­ترین شاخص­‌های سلامت خاک و جزء حیاتی فون خاک هستند. با این حال، مطالعه آن‌ها بر اساس ویژگی‌های ریختی چالش‌های زیادی را به همراه دارد. بارکدینگ DNA یک روش مفید است که به طور گسترده برای مطالعه تنوع‌زیستی استفاده شده است. بنابراین، هدف از این مطالعه استفاده از رویکردهای مولکولی برای شناسایی کرم‌های خاکی و تنوع آن‌ها و مقایسه جوامع این جانوران بین جنگل‌های طبیعی و دست‌کاشت در منطقه هیرکانی است.
مواد و روش‌ها: این مطالعه در بخش مرکزی جنگل هیرکانی و در سه منطقه، انجام شده است. به طور کلی، در هر منطقه، دو ناحیه دست‌کاشت و دو ناحیه طبیعی انتخاب شده است. در هر ناحیه، شش کودرات به صورت تصادفی در محیط قرار گرفته‌اند. به منظور، مطالعات ژنتیکی و نگهداری طولانی مدت، نمونه­­‌ها در اتانول 96 درصد نگهداری شدند. سپس نمونه­‌ها براساس ویژگی‌های ریخت­‌شناسی، طبقه‌­بندی شدند. در مجموع در این مطالعه، 251 نمونه جمع‌آوری شده و 22 فرد برای مطالعات ژنتیکی انتخاب شده است. مطالعات مولکولی، بااستفاده از ژن سیتوکروم c اکسیداز زیر واحد یک (COI) انجام شد. سپس آنالیزهای آماری تک متغییره و چند متغییره برای بررسی تنوع کرم‌­های خاکی و مقایسه جوامع آن­‌ها، بین ناحیه دست کاشت و طبیعی انجام شدند.
نتایج: براساس مطالعات ژنتیکی، 15 واحد تاکسونومیک در این بررسی شناسایی شده‌اند. یافته‌­های این پژوهش بیانگر این است که تعداد و تنوع OTUها در نواحی طبیعی و دست‌کاشت تقریباً یکسان است. نتایج آنالیزهای آماری تک‌متغیره و آنالیز چندمتغیره، تفاوت معنی‌داری را برای کرم­‌های خاکی بین دو ناحیه طبیعی و دست‌کاشت نشان نداد.
بحث: این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از بارکدینگ DNA نتایج دقیق‌تری را ارائه می‌دهد، اما برای طبقه‌بندی دقیق‌تر نیاز به یک کتابخانه جامع مرجع DNA وجود دارد. با توجه به عدم معناداری تفاوت کرم‌­های خاکی، بین جنگل­‌های طبیعی و دست­‌کاشت و معناداری این تفاوت بین سه منطقه مورد مطالعه، این‌طور نتیجه‌­گیری می‌شود که وابستگی کرم‌های خاکی به جنگل‌های دست­‌کاشت بسته به ویژگی‌های خاص جنگل­های دست کاشت، شرایط خاک و شیوه‌های مدیریتی می‌تواند متفاوت باشد. علاوه ­بر این، این نتیجه می‌­تواند نشان دهنده­ی آن باشد که کرم­‌های خاکی توانایی بالایی در سازگاری با طیف وسیعی از محیط‌­ها دارند. به‌طورکلی پیش‌بینی می‌شود که در جنگل‌های ثانویه که بیش از 20 سال کاشته شده‌اند، جنگل زمان کافی برای ترمیم جمعیت‌های خود، به‌ویژه کرم‌های خاکی، داشته باشد. به‌طور کلی، مطالعه­‌ی فعالیت‌ها و تعاملات بین کرم‌های خاکی و جنگل‌های دست‌کاشت می‌تواند دانش ما را درباره سلامت خاک، چرخه مواد مغذی و عملکرد اکوسیستم در این مناطق افزایش دهد و زمینه را برای مدیریت صحیح اکوسیستم‌­های جنگلی، به‌ویژه جنگل­‌های هیرکانی که از قدمت و اهمیت بالایی برخوردار هستند، قراهم آورد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع
  1. Andjelić Dmitrović, B., Jelić, M., Rota, E. and Šerić Jelaska, L., 2022. DNA barcoding of invertebrates inhabiting olive orchards and vineyards accelerates understudied Mediterranean biodiversity assessment. Diversity 14, 182.
  2. Barrett, R.D.H. and Hebert, P.D.N., 2005. Identifying spiders through DNA barcodes. Can. J. Zool. 83, 481–491.
  3. Blast, N., 2015. Basic local alignment search tool. Natl. Libr. Med. Natl. Cent. Biotechnol. Inf.
  4. Blouin, M., Hodson, M.E., Delgado, E.A., Baker, G., Brussaard, L., Butt, K.R., Dai, J., Dendooven, L., Peres, G., Tondoh, J.E., Cluzeau, D. and Brun, J.J., 2013. A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services. Eur. J. Soil Sci. 64, 161–182. https://doi.org/10.1111/ejss.12025
  5. Blouin, M., Hodson, M.E., Delgado, E.A., Baker, G., Brussaard, L., Butt, K.R., Dai, J., Dendooven, L., Pérès, G., Tondoh, J.E. and others, 2013. A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services. Eur. J. Soil Sci. 64, 161–182.
  6. Bozorgi, F., Seiedy, M., Malek, M., Aira, M., Perez-Losada, M. and Dominguez, J., 2019. Multigene phylogeny reveals a new Iranian earthworm genus (Lumbricidae: Philomontanus) with three new species. PLoS One 14, e0208904.
  7. Brown, J.H., Gillooly, J.F., Allen, A.P., Savage, V.M. and West, G.B., 2004. Toward a metabolic theory of ecology. Ecology 85, 1771–1789.
  8. Brussaard, L., De Ruiter, P.C. and Brown, G.G., 2007. Soil biodiversity for agricultural sustainability. Agric. Ecosyst. Environ. 121, 233–244.
  9. bPTP, 2021. Available online at: http://species.h-its.org/ptp.
  10. Coleman, D.C. and Wall, D.H., 2015. Soil fauna: Occurrence, biodiversity, and roles in ecosystem function. Soil Microbiol. Ecol. Biochem. 4, 111–149.
  11. da Silva, L.P., Heleno, R.H., Costa, J.M., Valente, M., Mata, V.A., Gonçalves, S.C., da Silva, A.A., Alves, J. and Ramos, J.A., 2019. Natural woodlands hold more diverse, abundant, and unique biota than novel anthropogenic forests: a multi-group assessment. Eur. J. For. Res. 138, 461–472.
  12. Decaëns, T. and Jiménez, J.J., 2002. Earthworm communities under an agricultural intensification gradient in Colombia. Plant Soil 240, 133–143.
  13. Decaëns, T., Jiménez, J.J., Gioia, C., Measey, G.J. and Lavelle, P., 2006. The values of soil animals for conservation biology. Eur. J. Soil Biol. 42, S23--S38.
  14. Decaens, T., Porco, D., James, S.W., Brown, G.G., Chassany, V., Dubs, F., Dupont, L., Lapied, E., Rougerie, R., Rossi, J.P. and others, 2016. DNA barcoding reveals diversity patterns of earthworm communities in remote tropical forests of French Guiana. Soil Biol. Biochem. 92, 171–183.
  15. Decaens, T., Porco, D., Rougerie, R., Brown, G.G. and James, S.W., 2013. Potential of DNA barcoding for earthworm research in taxonomy and ecology. Appl. Soil Ecol. 65, 35–42.
  16. Edwards, C.A., 2004. Earthworm ecology in cultivated soils. Earthworm Ecol. 161–170. https://doi.org/10.1007/978-94-009-5965-1_13
  17. Farhadi, Z., Malek, M. and Elahi, E., 2013. Review of the earthworm fauna of Iran with emphasis on Kohgiluyeh & Boyer-Ahmad Province. Zootaxa 3670, 440–448.
  18. Fox, J., Friendly, G.G., Graves, S., Heiberger, R., Monette, G., Nilsson, H., Ripley, B., Weisberg, S., Fox, M.J. and Suggests, M., 2007. The car package. R Found. Stat. Comput.
  19. Folmer, F., Hoeh, W.R., Black, M.B. and Vrijenhoek, R.C., 1994. Conserved primers for PCR amplification of mitochondrial DNA from different invertebrate phyla. Mol. Mar. Biol. Biotechnol. 3, 294–299.
  20. Ganesan, M., Christyraj, J.R.S.S., Yesudhason, B.V., Mohan, M. and Christyraj, J.D.S., 2023. Live foldscope imaging of two environmentally beneficial earthworm species and their early developmental stages. Environ. Qual. Manag.
  21. Haghdoost, N., Akbarinia, M., Hosseini, S.M., Kooch, Y. and others, 2011. Conversion of Hyrcanian degraded forests to plantations: Effects on soil C and N stocks. Ann. Biol. Res 2, 385–399.
  22. Hajibabaei, M., Janzen, D.H., Burns, J.M., Hallwachs, W. and Hebert, P.D.N., 2006. DNA barcodes distinguish species of tropical Lepidoptera. Proc. Natl. Acad. Sci. 103, 968–971.
  23. Hebert, P.D.N., Cywinska, A., Ball, S.L. and DeWaard, J.R., 2003. Biological identifications through DNA barcodes. Proc. R. Soc. London. Ser. B Biol. Sci. 270, 313–321.
  24. Hosseini, S.M., 2006. Death of Elm trees in the Hyrcanian forests of Iran, in: UFRO Working Party 7.03. 10 Proceedings of the Workshop. pp. 183–186.
  25. Huang, J., Xu, Q., Sun, Z.J., Tang, G.L. and Su, Z.Y., 2007. Identifying earthworms through DNA barcodes. Pedobiologia. 51(4), 301-309.
  26. Hussain, M., Liaqat, I., Mubin, M., Nisar, B., Shahzad, K., Durrani, A.I., Zafar, U., Afzaal, M., Ehsan, A. and Rubab, S., 2022. DNA barcoding: Molecular identification and Phylogenetic analysis of pheretimoid earthworm (Metaphire and Amynthas sp.) based on mitochondrial partial COI gene from Sialkot, Pakistan. J. Oleo Sci. 71, 83–93.
  27. Jafari, S.M., Zarre, S. and Alavipanah, S.K., 2013. Woody species diversity and forest structure from lowland to montane forest in Hyrcanian forest ecoregion. J. Mt. Sci. 10, 609–620.
  28. James, S.W., 1991. Soil, nitrogen, phosphorus, and organic matter processing by earthworms in tallgrass prairie. Ecology. 72, 2101–2109.
  29. Jorge Escudero, G., Lagerlöf, J., Martinez Debat, C. and Pérez, C.A., 2019. Identification of earthworm species in Uruguay based on morphological and molecular methods. Agrociencia (Uruguay) 23, 37–46.
  30. Kamau, S., Barrios, E., Karanja, N.K., Ayuke, F.O. and Lehmann, J., 2017. Soil macrofauna abundance under dominant tree species increases along a soil degradation gradient. Soil Biol. Biochem. 112, 35–46.
  31. Katoh, K., Rozewicki, J. and Yamada, K.D., 2017. MAFFT online service: multiple sequence alignment, interactive sequence choice and visualization. Brief. Bioinform. 20, 1160–1166.
  32. Kennedy, S.R., Prost, S., Overcast, I., Rominger, A.J., Gillespie, R.G. and Krehenwinkel, H., 2020. High-throughput sequencing for community analysis: the promise of DNA barcoding to uncover diversity, relatedness, abundances and interactions in spider communities. Dev. Genes Evol. 230, 185–201.
  33. Kindt, R., 2020. Vegan: community ecology package. R package version 1.17-8. World 11.
  34. Kumar, S., Stecher, G., Li, M., Knyaz, C., Tamura, K., 2018. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 35, 1547–1549.
  35. Latif, R., Malek, M. and Csuzdi, C., 2016. New earthworm records from the Central Zagros Mountain, Iran with. North. West. J. Zool. 13, 326–336.
  36. Latifr, R., Rejali, F., Roohi, A. and Esmaelzad, A., 2021. Earthworm biodiversity from Hyrcanian forests: natural vs. agricultural, in: Keep Soil Alive, Protect Soil Biodiversity: Global Symposium on Soil Biodiversity 19--22 April 2021. Proceedings. p. 210.
  37. Lavelle, P., Bignell, D., Lepage, M., Wolters, V., Roger, P., Ineson, P., Heal, O.W. and Dhillion, S., 1997. Soil function in a changing world: the role of invertebrate ecosystem engineers. Eur. J. Soil Biol.
  38. MAFFT, 2021. Available online at: https://mafft.cbrc.jp/alignment/software/
  39. Maggia, M.E., Decaens, T., Lapied, E., Dupont, L., Roy, V., Schimann, H., Orivel, J., Murienne, J., Baraloto, C., Cottenie, K. and others, 2021. At each site its diversity: DNA barcoding reveals remarkable earthworm diversity in neotropical rainforests of French Guiana. Appl. Soil Ecol. 164, 103932.
  40. Meiklejohn, K.A., Damaso, N. and Robertson, J.M., 2019. Assessment of BOLD and GenBank--Their accuracy and reliability for the identification of biological materials. PLoS One 14, e0217084.
  41. Naqinezhad, A., Hamzeh’ee, B. and Attar, F., 2008. Vegetation--environment relationships in the alderwood communities of Caspian lowlands, N. Iran (toward an ecological classification). Flora-Morphology, Distrib. Funct. Ecol. Plants 203, 567–577.
  42. NCBI, 2021. Available online at: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi.
  43. Nouri-Aiin, M., Schall, J.J., Keough, C.A., Wen, Y. and Görres, J.H., 2021. Identifying the unidentifiable: a PCR multiplex protocol for the diagnosis of invasive pheretimoid earthworm species, verified by morphological and barcode identification. Appl. Soil Ecol. 161, 103822.
  44. Pop, A.A., Cech, G., Wink, M., Csuzdi, C. and Pop, V.V., 2007. Application of 16S, 18S rDNA and COI sequences in the molecular systematics of the earthworm family Lumbricidae (Annelida, Oligochaeta). Eur. J. Soil Biol. 43, S43--S52.
  45. Posada, D. and Crandall, K.A., 1998. Modeltest: testing the model of DNA substitution. Bioinformatics 14, 817–818.
  46. Razavi, S.A., 2010. Comparison of soil characteristics and biodiversity in plantations of bald cypress and Caucasian Alder (Case Study: Kludeh-Mazandaran Province). Iran. J. Wood For. Sci. Technol. 17, 41–56.
  47. Reynolds, J.W., Mýsýrlýoðlu, Ý.M., 2018. Preliminary Key To Turkish Megadriles (Annelida, Clitellata, Oligochaeta), Based On External Characters, Insofar As Possible. Megadrilogica 23.
  48. Ross, D.S., Knowles, M.E., Juillerat, J.I., Görres, J.H., Cogbill, C.V., Wilmot, S. and D’Agati, K., 2021. Interaction of land use history, earthworms, soil chemistry and tree species on soil carbon distribution in managed forests in Vermont, USA. For. Ecol. Manage. 489, 119049.
  49. Rougerie, R., Decaëns, T., Deharveng, L., Porco, D., James, S.W., Chang, C.H., Richard, B., Potapov, M., Suhardjono, Y. and Hebert, P.D.N., 2009. DNA barcodes for soil animal taxonomy. Pesqui. Agropecuária Bras. 44, 789–802.
  50. Saberi-Pirooz, R., Ahmadzadeh, F. and Javidkar, M., 2024. Nightmare of forests: Secondary forestation silently alters soil macroinvertebrate communities. Appl. Soil Ecol. 196, 105279.
  51. Salehi, A. and Maleki, M., 2012. Evaluation of Soil Physical and Chemical Properties in Poplar Plantations in North of Iran. Ecol. Balk. 4.
  52. Sambrook, J., Fritsch, E.F. and Maniatis, T., 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold spring harbor laboratory press.
  53. Siadati, S., Moradi, H., Attar, F., Etemad, V., Hamzeh’ee, B. and 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, 1–18.
  54. Singh, J., Schädler, M., Demetrio, W., Brown, G.G. and Eisenhauer, N., 2019. Climate change effects on earthworms-a review. Soil Org. 91, 114.
  55. Sohrabi, H., Jourgholami, M., Lo Monaco, A., Picchio, R., 2022. Effects of Forest Harvesting Operations on the Recovery of Earthworms and Nematodes in the Hyrcanain Old-Growth Forest: Assessment, Mitigation, and Best Management Practice. Land 11, 746.
  56. Song, C., Lin, X.L., Wang, Q. and Wang, X.H., 2018. DNA barcodes successfully delimit morphospecies in a superdiverse insect genus. Zool. Scr. 47, 311–324.
  57. Szederjesi, T., 2017. The first combined checklist of earthworms of the Northeastern Mediterranean region (Clitellata: Megadrili). Opusc. Zool. 48, 77–116.
  58. Talebi, K.S., Sajedi, T. and Pourhashemi, M., 2013. Forests of Iran: A Treasure from the Past, a Hope for the Future. Springer Science & Business Media.
  59. Tavakoli, M., Kooch, Y. and Akbarinia, M., 2018. Frequency and diversity of worms in topsoil of degraded and reclaimed forest habitats of the Caspian region. Iran. J. For. 10, 293–306.
  60. Tohidifar, M., Moser, M., Zehzad, B. and Ghadirian, T., 2016. Biodiversity of the Hyrcanian Forests: A synthesis report.
  61. Wilson, E.O., others, 1988. The current state of biological diversity. Biodiversity 521, 3–18.
  62. Zhang, J., Kapli, P., Pavlidis, P. and Stamatakis, A., 2013. A general species delimitation method with applications to phylogenetic placements. Bioinformatics 29, 2869–2876.

 

 

 

محیط زیست و توسعه فرابخشی
دوره 8، شماره 82
بهمن 1402
صفحه 49-62
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار