نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• شادی کریمی فرد ¹
• فراهم احمدزاده ²
• فاطمه آقامیر ³

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه تنوع زیستی، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

² هیات علمی گروه تنوع زیستی، دانشیار، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

³ گروه اگرواکولوژی، استادیار، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

بیشترین بخش تنوع زیستی بوم سازگان‌های خشکی، در مراتع و زمین‌های کشاورزی است. رشته‌کوه زاگرس به لحاظ اهمیت زیست شناختی از غنی‌ترین و متنوع‌ترین تنوع زیستی برخوردار است که با مخاطرات تغییر کاربری اراضی و گونه‌های مهاجم مواجه می‌باشد. کرم‌های خاکی، مهندسان اکوسیستم خاک در فرآیندهای فیزیکوشیمیایی خاک و مطالعات تکاملی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. پژوهش‌های اخیر حاکی از اثر نامطلوب فعالیت‌های انسانی و تغییر کاربری اراضی بر تنوع کرم‎های خاکی است. از آنجا که شناسایی کرم‌های خاکی با استفاده از روش‌های ریخت شناسی دارای ابهاماتی است؛ براین اساس برای تفکیک کرم‌ها نیازمند به کارگیری راهکارهای ژنتیکی و استفاده از نشانگرهای مولکولی هستیم. در این پژوهش با استفاده از اطلاعات ریخت شناسی و نشانگر مولکولی COI، واحدهای عملکردی تاکسونومیک OTU) ها) در کرمهای خاکی شناسایی شدند. سپس با استفاده ازروش تجزیه و تحلیل آماری چندفاکتوری تاثیر کاربری‌های زراعی بر تنوع ژنتیکی کرم‌های خاکی در زاگرس مرکزی، شهرستان بروجرد مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج درخت تبارشناختی، نمونه‌های بدست آمده از این پژوهش به 13 OTU متعلق به هفت جنس تفکیک شدند. نتایج مقایسه مراتع و زمین‌های زراعی گندم، یونجه، چغندرقند و شبدر نشان داد که OTUهای زمین‌های زراعی، همگی متعلق به خانواده Lumbricidae و OTUهای مراتع علاوه بر این خانواده، در خانواده‌های Megascolecidae و Hormogastridae قرار داشت. در مجموع، چهار جنس Helodrilus، Aporrectodea، Bimastos و Allolobophora در زمین‌های کشاورزی و شش جنس Metaphire، Aporrectodea، Bimastos، Esenia، Allolobophora و Hormogaster در مراتع مشاهده گردید. نتایج تجزیه و تحلیل رتبه‌بندی روش تجزیه و تحلیل چندفاکتوری در گروه‌های کاربری زمین، ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک و شاخص‌های فراوانی و تنوع زیستی OTUهای کرم‌های خاکی با نه فاکتور در 36 متغیر نشان داد که OTU ‌ های C، H و I همگی از گونه Aporrectodea rosea بیشترین کارآیی براساس تجزیه و تحلیل چند فاکتوری را در فراوانی و تنوع زیستی داشته است. شاخص کارآیی تنوع زیستی کرم‌های خاکی بوم‌سازگان مراتع در تمامی موارد بیشتر از اگروسیستم‌های کشاورزی بوده است. کشت یونجه در مقایسه با سایر بوم سازگان‌های زراعی (گندم، چغندرقند و شبدر) بیش‌ترین شاخص کارآیی در تنوع زیستی کرم‌های خاکی را داشته است و کمترین شاخص کارآیی در کشت گندم بوده است. زمین‌های زراعی چغندرقند و یونجه تنوع OTU بیشتری در مقایسه با زمین‌های زراعی شبدر و گندم داشته است. گزینش کشت یونجه در تناوب زراعی سبب تنوع زیستی کرم‌های خاکی و پایداری بوم نظام‌های کشاورزی خواهد شد. با توجه به اهمیت کرم‌های خاکی در ارائه خدمات اکوسیستم و کیفیت خاک، ضروری است که پژوهش‌های بیشتری در زمینه اثر بوم‌نظام‌های زراعی رایج بر تنوع زیستی کرم‌های خاکی صورت گیرد.

کلیدواژه‌ها

• کم تاران خاکزی
• تنوع زیستی
• واحدهای عملکردی تاکسونومیک
• بارکدگذاری
• کاربری زمین

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Genetic Diversity in Earthworms for Agricultural Fields and Pastures of Northern Zagros

نویسندگان [English]

• Shadi Karimifard ¹
• faraham Ahmadzade ²
• fateme Aghamir ³

¹ Graduated student, Department of Biodiversity, Institute of Environmental Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

² Faculty of Biodiversity Department, Associate Professor, Research Institute of Environmental Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

³ Faculty of Agroecology Department, Assistant Professor, Research Institute of Environmental Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

The largest part of the biodiversity of terrestrial ecosystems is in pastures and agricultural lands. In terms of biological importance, the Zagros mountain range has the richest and most diverse biodiversity, which faces the dangers of land use change and invasive species. Earthworms, soil ecosystem engineers, have been of great interest in soil physicochemical processes and evolutionary studies. Recent studies indicate the adverse effect of human activities and land use change on the diversity of earthworms. Since the identification of earthworms, using morphological methods is ambiguous; therefore, we need to use genetic methods and molecular markers to separate worms. In this study, we identified taxonomic functional units (OTUs) in earthworms using morphological information and molecular marker COI. Then, we have investigated the effect of agricultural uses on the genetic diversity of earthworms in Central Zagros, Borujerd County using multifactorial statistical analysis. We separated into 13 OTUs belonging to seven genera based on the results of the genealogical tree. The results of the comparison of wheat, alfalfa, sugar beet and clover pastures and farmlands showed that the OTUs of the farmlands all belong to the Lumbricidae family and the OTUs of the pastures, in addition to this family, were in the Megascolecida and Hormogastridae families. In total, we observed four genera of Helodrilus, Aporrectodea, Bimastos and Allolobophora in agricultural lands and six genera of Metaphire, Aporrectodea, Bimastos, Esenia, Allolobophora and Hormogaster in pastures. The results of the ranking analysis of the multifactorial analysis method in land use groups, soil physicochemical characteristics and indicators of abundance and biodiversity of earthworm OTUs with nine factors in 36 variables showed that OTUs C, H and I, all of Aporrectodea rosea species, are the most effective based on multi-factorial analysis in abundance and biodiversity. Biodiversity efficiency index of earthworms of grassland ecosystems was higher than agricultural ecosystems in all cases. Compared to other agricultural ecosystems (wheat, sugar beet and clover), alfalfa cultivation had the highest efficiency index in earthworm biodiversity and the lowest efficiency index was in wheat cultivation. Sugar beet and alfalfa croplands had more OTU diversity compared to clover and wheat croplands. The selection of alfalfa cultivation in crop rotation will increase the biodiversity of earthworms and the stability of agricultural ecosystems. Considering the importance of earthworms in providing ecosystem services and soil quality, it is necessary to conduct more research on the effect of common agricultural ecosystems on the biodiversity of earthworms.

کلیدواژه‌ها [English]

• Soil Oligocheata
• Biodiversity
• Operational Taxonomic Units
• Barcoding
• Land use