محیط زیست و توسعه فرابخشی
مجله علمی

تأثیر تغییر کاربری اراضی بر تنوع بزرگ ‌بی‌مهرگان خاک‌زی در مناطق مرتعی و جنگل‌های دست‌کاشت (پارک جنگلی لویزان تهران، ایران)

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

مریم عظیمی بیدار
فراهم احمدزاده
خسرو پیری
اصغر عبدلی
ریحانه صابری پیروز

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

https://doi.org/10.22034/envj.2024.454617.1369
چکیده
مقدمه: استفاده منطقی و حفاظت از اراضی مرتع طبیعی، با چارچوب­‌های قانونی با هدف تنظیم مدیریت مراتع و جلوگیری از تخریب زمین، به ویژه در کشورهای دارای مراتع وسیع، اهمیت دارد. تغییر کاربری مرتع به جنگل­های دست­کاشت می­‌تواند اثرات منفی متعددی بر ویژگی‌­های خاک و تنوع زیستی داشته باشد. همچنین تأثیرات قابل ‌توجهی بر بی‌مهرگان دارد، که باعث تغییر در ساختار جوامع آن­ها و به دنبال آن تغییر در عملکرد زیست­‌بوم می‌شود. با توجه به اهمیت بزرگ بی‌مهرگان خاک­زی در عملکرد زیست­‌بوم، حفظ تنوع‌زیستی و شبکه‌های غذایی، از طریق خدمات اکولوژیکی متنوع خود، از جمله گرده‌افشانی، سرکوب آفات و چرخه انرژی، وجود آن­ها ضروری است. کاهش بی‌مهرگان خاک­زی می‌تواند منجر به اثرات منفی بر ساختار خاک، فرآیند تجزیه، نفوذ و تبادل گازها شود. این امر می‌تواند به تخریب زمین و کاهش کیفیت خدمات اکولوژیکی منجر شود. بنابراین، حفظ و ارتقاء بی‌مهرگان خاک­زی از اهمیت بسزایی برخوردار است و نقش بسیار حیاتی در حفظ تعادل و پایداری زیست­بوم دارد. هدف کلی این مطالعه بررسی اثرات تغییر کاربری بر بزرگ ‌بی‌مهرگان خاک­زی است. از این رو، در این پژوهش بزرگ ‌بی‌مهرگان و ساختار جوامع آن­ها بین مرتع و جنگل دست­کاشت مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه نمونه­‌برداری از پارک جنگلی لویزان تهران و مراتع اطراف آن در فصل بهار با استفاده از روش نمونه­‌برداری کوادرات انجام شد. در هر نوع رویشگاه، دو سایت انتخاب شد. هر سایت توسط شش کوادرات (5/0 متر × 5/0 متر) مورد بررسی قرار گرفت. در هر کوادرات، بزرگ بی‌­مهرگان خاک از بستر و سطح خاک و همچنین عمق خاک (0-10 سانتی­‌متر) جمع‌آوری شدند. در مجموع، 446 نمونه جمع‌‌آوری و بر اساس صفات ریختی به 51 morphOTU در جنگل دست کاشت و 68 morphOTU در مرتع تفکیک شدند. به منظور مقایسه تنوع بین نواحی دست کاشت و مرتع شاخص‌های غنا و تنوع زیستی شامل (شانون- وینر، مارگالف و یکنواختی) محاسبه شد. مشخصات فیزیکوشیمیایی خاک از جمله دانه بندی خاک (شن، سیلت، رس)، منیزیم، کلسیم، کربن آلی، نیتروژن کل، بیومس وpH  اندازه گیری شد. سپس رابطه­ی این عوامل با حضور بزرگ بی­‌مهرگان خاک­زی ارزیابی شد.
نتایج: نتایج نشان داد که فراوانی بزرگ­ بی­‌مهرگان خاک­زی در مراتع بیشتر از جنگل‌های دست­کاشت بود. همچنین مقدار شاخص‌­ها شانون - وینر و یکنواختی برای آن­ها در ناحیه مرتع بیشتر از ناحیه جنگل‌های دست­کاشت است. علاوه ­براین تفاوت معنی‌دار بین شاخص‌های تنوع و غنا بین این دو ناحیه وجود دارد. همچنین بررسی تنوع β نشان داد که Turnover بین دو ناحیه اتفاق افتاده است. نتایج آنالیز همبستگی کانونی بین گروه‌­های اصلی تاکسونومیک و خواص فیزیکوشیمیایی نشان­ داد که متغییرهای متفاوتی در ناحیه مرتع و دست­­‌کاشت روی جوامع بزرگ بی‌­مهرگان تأثیر داشتند.
بحث: همان­طور که نتایج این مطالعه نشان داد، تغییر کاربری زمین از مراتع به جنگل­‌های دست­‌کاشت می‌­تواند به طور قابل توجهی بر تنوع زیستی و جوامع بزرگ بی­‌مهرگان تأثیر بگذارد. در این راستا مطالعات متعدد نشان می‌دهد که تغییر کاربری اراضی می‌تواند منجر به تغییراتی در تراکم و غنای بزرگ بی‌مهرگان در طول زمان شود. به طوری که در کاربری‌­های متعدد، گونه‌های حساس به اختلال از دست می­‌روند و با گونه‌های دیگر جایگزین می­‌شوند. در این مطالعه نیز جایگزینی بین جوامع بی­‌مهرگان خاک­زی مشاهده شد. بررسی­‌ها همچنین نشان می‌­دهد که چنین تغییرات کاربری زمین منجر به تغییرات قابل توجهی در ترکیبات جوامع بزرگ بی­‌مهرگان می‌­شود. روی هم رفته، می‌توان نتیجه گرفت که جنگل‌هایی که مدت زمان زیادی کاشته شده‌اند، علی‌رغم تغییرات مشاهده ‌شده در ترکیب جوامع خود، زمان کافی برای بازیابی داشته‌­اند. از آن‌­جایی که تغییر کاربری به‌ویژه در دهه‌های اخیر به ‌طور قابل ‌توجهی افزایش یافته است، اطلاعات جامع در مورد تأثیر آشکار اختلالات انسانی بر موجودات زنده خاک برای پرداختن به مسائل حفاظتی ضروری است.

کلیدواژه‌ها

تنوع زیستی
کاربری اراضی
واحد عملکردی تاکسونومیک
جنگل دست کاشت
مرتع
Turnover

موضوعات

  1. Ali Ehyaei, M. and Behbahanizadeh, A., 1993. Description Of Soil Chemical Analysis Methods. Soil And Water Research Institute, Technical Repot, (893), P.129.
  2. Anitha, K.V., 2020. Soil Macro Fauna: A Retrospection with Reference to Soil Formation and Soil Health. Journal Of Pharmacognosy and Phytochemistry, 9(4S), Pp.592-594.
  3. Baselga, A., 2010. Partitioning The Turnover and Nestedness Components of Beta Diversity. Glob. Ecol. Biogeogr. 19, 134–143.
  4. Baselga, A., Orme, D., Villeger, S., De Bortoli, J., Leprieur, F., Baselga, M.A., 2018. Package ‘Betapart.’
  5. Braschler, B., 2011. Conservation And Monitoring of Invertebrates in Terrestrial Protected Areas. Koedoe, 53(2), Pp.131-143.
  6. Brygadyrenko, V.V., 2016. Effect Of Canopy Density on Litter Invertebrate Community Structure in Pine Forests. Ekológia (Bratislava), 35(1), Pp.90-102.
  7. Childers, C.C. and Nakahara, S., 2006. Thysanoptera (Thrips) Within Citrus Orchards in Florida: Species Distribution, Relative and Seasonal Abundance Within Trees, And Species on Vines and Ground Cover Plants. Journal Of Insect Science, 6(1), P.45.
  8. Chirgwin, E., Kemp, S., Maino, J.L., Babineau, M., Roberts, I., Govender, A. and Umina, P.A., 2022. Beneficial invertebrates of dairy pastures in south-eastern Australia. Crop and Pasture Science, 73(6), pp.716-731.
  9. De Sousa Martins, A.E., Rodrigues, J.C., Silva, M.R.D.A.C., Souza, M.T.A., Lima, F.O., Gonçalves, M.V.P., Dos Santos Barros, R.D.K. and Da Silva Formiga, L.D.A., 2021. Levantamento Da Macrofaua Edáfica Em Áreas De Proteção Ambiental No Maranhão. Revista De Geociências Do Nordeste, 7(1), Pp.30-37.
  10. Demetrio, W.C., Conrado, A.C., Acioli, A.N., Ferreira, A.C., Bartz, M.L., James, S.W., Da Silva, E., Maia, L.S., Martins, G.C., Macedo, R.S. and Stanton, D.W., 2021. A “Dirty” Footprint: Macroinvertebrate Diversity in Amazonian Anthropic Soils. Global Change Biology, 27(19), Pp.4575-4591.
  11. Diengdoh, V.L., Ondei, S., Amin, R.J., Hunt, M. and Brook, B.W., 2023. Landscape Functional Connectivity for Butterflies Under Different Scenarios of Land-Use, Land-Cover, And Climate Change in Australia. Biological Conservation, 277, P.109825.
  12. Ewers, R.M., Boyle, M.J., Gleave, R.A., Plowman, N.S., Benedick, S., Bernard, H., Bishop, T.R., Bakhtiar, E.Y., Chey, V.K., Chung, A.Y. and Davies, R.G., 2015. Logging cuts the functional importance of invertebrates in tropical rainforest. Nature communications, 6(1), p.6836.
  13. Fahy, O. and Gormally, M., 1998. A Comparison of Plant and Carabid Beetle Communities in An Irish Oak Woodland with A Nearby Conifer Plantation and Clearfelled Site. Forest Ecology and Management, 110(1-3), Pp.263-273.
  14. , 2011. World Livestock 2011: Livestock in Food Security. Rome.
  15. Fowler, S.V. and Lawton, J.H., 1982. The Effects of Host‐Plant Distribution and Local Abundance on The Species Richness of Agromyzid Flies Attacking British Umbellifers. Ecological Entomology, 7(3), Pp.257-265.
  16. Gongalsky, K.B., Gorshkova, I.A., Karpov, A.I. and Pokarzhevskii, A.D., 2008. Do Boundaries of Soil Animal and Plant Communities Coincide? A Case Study of a Mediterranean Forest in Russia. European Journal of Soil Biology, 44(4), Pp.355-363.
  17. Graham, C.H. and Fine, P.V., 2008. Phylogenetic Beta Diversity: Linking Ecological and Evolutionary Processes Across Space in Time. Ecology Letters, 11(12), Pp.1265-1277.
  18. Haluschak, P., 2006. Laboratory Methods of Soil Analysis. Canada-Manitoba Soil Survey, 3, P.133.
  19. Hammer, Ø. and Harper, D.A., 2001. Past: Paleontological Statistics Software Package for Educaton and Data Anlysis. Palaeontologia Electronica, 4(1), P.1.
  20. Hansen, A.J., Knight, R.L., Marzluff, J.M., Powell, S., Brown, K., Gude, P.H. and Jones, K., 2005. Effects Of Exurban Development on Biodiversity: Patterns, Mechanisms, And Research Needs. Ecological Applications, 15(6), Pp.1893-1905.
  21. Hedde, M., Nahmani, J., Séré, G., Auclerc, A. and Cortet, J., 2019. Early Colonization of Constructed Technosols by Macro-Invertebrates. Journal Of Soils and Sediments, 19, Pp.3193-3203.
  22. Heffner, T., Brami, S.A., Mendes, L.W., Kaupper, T., Hannula, E.S., Poehlein, A., Horn, M.A. and Ho, A., 2023. Interkingdom Interaction: The Soil Isopod Porcellio Scaber Stimulates the Methane-Driven Bacterial and Fungal Interaction. ISME Communications, 3(1), P.62.
  23. Helden, A.J., Chipps, J., Mccormack, S. and Pereira, L., 2020. Is Grazing Always the Answer to Grassland Management for Arthropod Biodiversity? Lessons From a Gravel Pit Restoration Project. Journal Of Insect Conservation, 24(4), Pp.655-670.
  24. Höfer, H., Hanagarth, W., Garcia, M., Martius, C., Franklin, E., Römbke, J. and Beck, L., 2001. Structure And Function of Soil Fauna Communities in Amazonian Anthropogenic and Natural Ecosystems. European Journal of Soil Biology, 37(4), Pp.229-235.
  25. Hojat, H., 1996. Insects: A Guide to Collecting and Identification.
  26. Homer, C., 2001.Methods Of Analysis for Soils Plants and Waters. University O F Alifornia, Agricultural Sciences Press, Berkeley, 309.
  27. Huang, C., Fu, S., Tong, Y., Ma, X., Yuan, F., Ma, Y., Feng, C. and Liu, H., 2023. Impacts Of Forest Management on The Biodiversity and Sustainability of Carya Dabieshanensis Forests. Forests, 14(7), P.1331.
  28. Hughes, E.C., Edwards, D.P., Sayer, C.A., Martin, P.A. and Thomas, G.H., 2020. The Effects of Tropical Secondary Forest Regeneration on Avian Phylogenetic Diversity. Journal Of Applied Ecology, 57(7), Pp.1351-1362.
  29. Hutson, B.R. and Veitch, L.G., 1987. Densities Of Collembola and Acarina in The Soil and Litter of Three Indigenous South Australian Forests Related to Layer, Site and Seasonal Differences. Australian Journal of Ecology, 12(3), Pp.239-261.
  30. Kai, K.H. and Corlett, R.T., 2002. Seasonality Of Forest Invertebrates in Hong Kong, South China. Journal Of Tropical Ecology, 18(4), Pp.637-644.
  31. Kawase, T., Kyogoku, D., Kawatsu, K., Katayama, N., Miki, T. and Kondoh, M., 2024. Time Series Analysis Showing How Different Environmental Conditions Affect the Interspecific Interactions of Callosobruchus Maculatus and Callosobruchus Chinensis. Population Ecology, 66(1), Pp.6-21.
  32. Kembel, S.W., Cowan, P.D., Helmus, M.R., Cornwell, W.K., Morlon, H., Ackerly, D.D., Blomberg, S.P. and Webb, C.O., 2010. Picante: R Tools for Integrating Phylogenies and Ecology. Bioinformatics, 26(11), Pp.1463-1464.
  33. Kirk, B., Conroy, K., Prša, A., Abdul-Masih, M., Kochoska, A., MatijeviČ, G., Hambleton, K., Barclay, T., Bloemen, S., Boyajian, T. and Doyle, L.R., 2016. Kepler eclipsing binary stars. VII. The catalog of eclipsing binaries found in the entire Kepler data set. The Astronomical Journal, 151(3), p.68.
  34. Knight, R.L., 2007. Ranchers As a Keystone Species in A West That Works. Rangelands, 29(5), Pp.4-9.
  35. Lane, R.P. and Crosskey, R.W., 2012. Medical Insects and Arachnids. Springer Science & Business Media.
  36. Lanno, R.P., Oorts, K., Smolders, E., Albanese, K. and Chowdhury, M.J., 2019. Effects of soil properties on the toxicity and bioaccumulation of lead in soil invertebrates. Environmental toxicology and chemistry, 38(7), pp.1486-1494.
  37. Lavelle, P., Bignell, D., Lepage, M., Wolters, V., Roger, P., Ineson, P.O.W.H., Heal, O.W. and Dhillion, S., 1997. Soil function in a changing world: the role of invertebrate ecosystem engineers.
  38. Lavelle, P., Decaëns, T., Aubert, M., Barot, S., Blouin, M., Bureau, F., Margerie, P., Mora, P. and Rossi, J.P., 2006. Soil Invertebrates and Ecosystem Services. European Journal of Soil Biology, 42, Pp. S3-S15.
  39. Lawton, J.H. and Price, P.W., 1979. Species Richness of Parasites on Hosts: Agromyzid Flies on The British Umbelliferae.Umbelliferae. The Journal of Animal Ecology, Pp.619-637.
  40. Liffmann, R.H., Huntsinger, L. and Forero, L.C., 2000. To Ranch or Not to Ranch: Home on The Urban Range? Rangeland Ecology & Management/Journal of Range Management Archives, 53(4), Pp.362-370.
  41. Lopes, V.S., Cardoso, I.M., Fernandes, O.R., Rocha, G.C., Simas, F.N.B., De Melo Moura, W., Santana, F.C., Veloso, G.V. and Da Luz, J.M.R., 2020. The Establishment of a Secondary Forest in A Degraded Pasture to Improve Hydraulic Properties of The Soil. Soil And Tillage Research, 198, P.104538.
  42. Maestas, J.D., Knight, R.L. and Gilgert, W.C., 2003. Biodiversity Across a Rural Land‐Use Gradient. Conservation Biology, 17(5), Pp.1425-1434.
  43. Manu, M., Băncilă, R.I., Mountford, O.J. and Onete, M., 2022. Soil Invertebrate Communities as Indicator of Ecological Conservation Status of Some Fertilised Grasslands from Romania. Diversity, 14(12), P.1031.
  44. Mcgeoch, M.A., Sithole, H., Samways, M.J., Simaika, J.P., Pryke, J.S., Picker, M., Uys, C., Armstrong, A.J., Dippenaar-Schoeman, A.S., Engelbrecht, I.A., Montagna, M., Brunetti, M., Spada, A., Cussigh, A., Alali, S., Cremonesi, P., Pizzi, F., Magoga, G. and Gallina, P.M., 2022. Factors Affecting Soil Invertebrate Biodiversity in Agroecosystems of The Po Plain Area (Italy). In ARPHA Conference Abstracts (Vol. 5, P. E95808). Pensoft Publishers.
  45. New, T.R. and New, T.R., 2019. Insects In Grasslands: The Key Groups for Understanding. Insect Conservation and Australia’s Grasslands, Pp.99-141.
  46. Odell, E.A. and Knight, R.L., 2001. Songbird And Medium‐Sized Mammal Communities Associated with Exurban Development in Pitkin County, Colorado. Conservation Biology, 15(4), Pp.1143-1150.
  47. Peter Jr, C., Gillespie, R.B. and Gonzalez, J.M., 2020. Influence Of Physical and Chemical Characteristics of Sediment on Macroinvertebrate Communities in Agricultural Headwater Streams.
  48. Rudel, T.K., 2021. Land-Use and Land-Use Change. Handbook Of Environmental Sociology, Pp.425-438.
  49. Rumschlag, S.L., Mahon, M.B., Jones, D.K., Battaglin, W., Behrens, J., Bernhardt, E.S., Bradley, P., Brown, E., De Laender, F., Hill, R. and Kunz, S., 2023. Density Declines, Richness Increases, And Composition Shifts in Stream Macroinvertebrates. Science dvances, 9(18), P. Eadf4896.
  50. Saberi-Pirooz, R. and Ahmadzadeh, F., 2024. Earthworm Communities in Natural and Reforestation Areas of The Hyrcanian Forest; A Conservation Approach. Environment And Interdisciplinary Development, 8(82), Pp.49-62 (In Persian with English Abstract).
  51. Saberi-Pirooz, R., Ahmadzadeh, F. and Javidkar, M., 2024. Nightmare of forests: Secondary forestation silently alters soil macroinvertebrate communities. Applied Soil Ecology, 196, p.105279.
  52. Sampaio, R.C., da Silva Laviski, B.F., de Souza Coelho, R.C. and de Queiroz, J.M., 2023. Effects of vegetation structure on ant diversity in different seasonal periods in impacted fragments of Atlantic Forest. Sociobiology, 70(2), pp.e7949-e7949.
  53. Samways, M.J., Mcgeoch, M.A. and New, T.R., 2010. Insect Conservation: A Handbook of Approaches and Methods. Oxford University Press.
  54. Schmid, R.B., Welch, K.D. and Lundgren, J.G., 2021. An inventory of the foliar, soil, and dung arthropod communities in pastures of the southeastern United States. Ecology and Evolution, 11(16), pp.10761-10768.
  55. Shultz, J.W., 2018. A Guide to The Identification of The Terrestrial Isopoda of Maryland, USA (Crustacea). Zookeys, (801), P.207.
  56. Sohrabi, H., Jourgholami, M., Lo Monaco, A. and 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(5), P.746.
  57. Sousa Martins, A.E., Rodrigues, J.C., Silva, M.R.D.A.C., Souza, M.T.A., Lima, F.O., Gonçalves, M.V.P., Dos Santos Barros, R.D.K. and Da Silva Formiga, L.D.A., 2021. Levantamento Da Macrofaua Edáfica Em Áreas De Proteção Ambiental No Maranhão. Revista De Geociências Do Nordeste, 7(1), Pp.30.
  58. Suárez, L.R., Josa, Y.T.P., Samboni, E.J.A., Cifuentes, K.D.L., Bautista, E.H.D. and Salazar, J.C.S., 2018. Macrofauna Edáfica Em Diferentes Usos da Terra Na Amazônia Colombiana. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 53(12), Pp.1383-1391.
  59. Szyszko-Podgórska, K., Kondras, M., Dymitryszyn, I., Matracka, A., Cimoch, M. and Żyfka-Zagrodzińska, E., 2018. Influence Of Soil Macrofauna on Soil Organic Carbon Content. Environmental Protection and Natural Resources, 29(4), Pp.20-25.
  60. Vitousek, P.M., 1994. Beyond Global Warming: Ecology and Global Change. Ecology, 75(7), Pp.1861-1876.
  61. Walkley, A. and Black, I.A., 1934. An Examination of The Degtjareff Method for Determining Soil Organic Matter, And A Proposed Modification of The Chromic Acid Titration Method. Soil Science, 37(1), Pp.29-38.
  62. Wichaikam, N., Anusontpornperm, S., Sakchoowong, W. and Amornsak, W., 2010. Seasonal And Habitat-Specific Differences in Soil Insect Abundance from Organic Crops and Natural Forest at The Ang Khang Royal Agricultural Station, Chiang Mai, Thailand.
  63. Wu, B., Jiao, X., Sun, A., Li, F., He, J.Z. and Hu, H.W., 2023. Precipitation seasonality and soil pH drive the large-scale distribution of soil invertebrate communities in agricultural ecosystems. FEMS Microbiology Ecology, 99(11), p.fiad131.
  64. Zhi-Ming, Q.I., Shao-Yuan, F.E.N.G. and Helmers, M.J., 2012. Modeling Cadmium Transport in Neutral and Alkaline Soil Columns at Various Depths. Pedosphere, 22(3), Pp.273-282.

 

محیط زیست و توسعه فرابخشی
دوره 9، شماره 84
تابستان 1403
صفحه 95-109

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما