نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و زیست فناوری گیاهی، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

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

چکیده

سابقه و هدف:
با افزایش نرخ نابودی تنوع زیستی در سال های اخیر روش های نوینی برای حفاظت پیدایش یافته اند. بعنوان نمونه شناساییناحیه هایی با تمرکز منحصربه فرد گونه های انحصاری و نیز زیستگاه گونه هایی با ارزش های ویژه مانند تمرکز گونه های دارویی و ژنتیکی و یامناطقی که به شدت در معرض تهدید قرار دارند می توان با می توان با صرف هزینه های کمتر از بیشترین کارایی حفاظتی برخوردار شد.Onosma L در کشور ایران نیز تاکسون هایی حضور دارند که بدلیل تنوع بالا و تهدیدپذیری در اولویت حفاظتی قرار دارند، جنس .به عنوانیکی از این اولویت ها طبقه بندی می گردد که بواسطه اهمیت اکولوژیکی و دارویی و استقرار مرکز گونه زایی و تنوع آن در ایران، تعیین الگوهای پراکنش، اندمیسم و وضعیت حفاظتی آرایه های این جنس بسیار ضروری به نظر می رسد.
مواد و روش ها:
در این تحقیق، ابتدا بر اساس بانک اطلاعاتی تهیه شده از مطالعات میدانی قبلی و دادههای هرباریومی نقطه های انتشاربا قابلیت تفکیک پذیری ° 25 (grid cells) به گرید سلهای ArcGIS جغرافیایی گونه ها در نقشه ژئورفرنس ژئومورفولوژی ایران با نرم افزارUTM ( 20 کیلومتر × 20) °25 × استقرار یافته و منطقه های تنوع تعیین گردید. سپس براساس تنوع شرایط ژئومورفولوژیکی- اقلیمی،ایستگاه های متنوع برای ارزیابی انتخاب شد. سپس مطالعات میدانی در این ایستگاه ها براساس گرادیان ارتفاعی انجام گردید. در هر ایستگاه،بر اساس نوع رویشگاه و ویژگی های جمعیتی گونه ها سه تا پنج کوادرات استقرار یافت و در هر کوادرات سطح پوشش، تراکم، تنوع و سطح پوشش گونه هدف ارزیابی گردید. در هر کوادرات سه تا پنج فرد از هر گونه نمونه برداری و سپس از هر کوادرات نمونه خاک از سطح تاعمقی که ریشه استقرار دارد جمع آوری شد. به علاوه ویژگی های رویشگاه اعم از فیزیونومی رویشگاه ، تهدیدها و دیگر ویژگی های اکولوژیکی یادداشت گردید. افزون بر این نمونه های سند جمع آوری شده بر اساس روش های استاندارد تثبیت شده و ذخیره سازی شد. شناسایی تاکسون ها بر اساس فلورهای ایران، ایرانیکا و فلور عراق، فلور ترکیه، و شوروی سابق انجام شد. ارزیابی میزان تهدیدپذیری گونه ها بر اساس دستورالعمل منطقه ای فهرست سرخ اتحادیه جهانی حفاظت، ارزیابی وضعیت حفاظتی رویشگاه ها بر اساس دستورالعمل اتحادیه جهانیحفاظت از طبیعت و رده بندی گونه های نادر نیز بر اساس ترکیبی از روشهای استاندارد انجام گرفت.
نتایج و بحث:
در این مطالعه الگوهای انتشار تعداد نه گونه با 106 جمعیت از این جنس با رویکرد ژئوبوتانیکی انجام شده است. از میان نمونه­ های بررسی ­شده تعداد یک گونه متعلق ­به زیربخش Asterotricha، دو گونه متعلق­ به زیربخش Heterotricha و شش گونه متعلق به زیربخش Haplotricha می­باشد که تنها چهار گونه از کل گونه­ های مطالعه ­شده انحصاری ایران می­ باشند. دامنه پراکنش ارتفاعی گونه­ های مورد مطالعه 455 متر تا 2950 متر از سطح دریا می­ باشد که گونه­ ها بیشتر، رویشگاه­ های مرتفع کوهستانی (1500 تا 2500 متر) و کوه­پایه ­ای (900 تا 1500 متر) را اشغال کرده ­اند که هم­راستا با نتایج مطالعات قبلی می ­باشد. بیشتر جمعیت­ ها در رویشگاه­ هایی با شیب ملایم تا نیمه­ تند با دامنه جنوبی و اقلیم نیمه مرطوب، مدیترانه ­ای و نیمه خشک پراکنش یافته ­اند. رویشگاه­ هایی با میانگین دمای سالیانه صفر تا ده درجه سانتی­گراد، متوسط بارندگی سالیانه 200 تا 500 میلی­متر، عمق خاک کم و ساختارهای زمین­شناسی رسوبی، آذرین، آتشفشانی-رسوبی بیشترین غنای گونه­ ای را به خود اختصاص داده­ اند. گونه­ های این جنس در مختصات جغرافیایی 37 تا  38 درجه عرض شمالی و 47 تا 48 درجه طول شرقی از بیشترین غنای گونه ­ای برخوردار هستند و غنای کلی گونه ­ها به سمت شمال کاهش نسبی و تدریجی نشان می ­دهد. همچنین گونه ­ی O. sabalanica بیشترین درجه تهدیدپذیری و گونه­ های O. microcarpa و O. elwendica کمترین درجه تهدیدپذیری را به خود اختصاص داده ­اند و گونه ­های O. sabalanica و O. subsericea از نادرترین گونه ­های مورد مطالعه این جنس در منطقه محسوب می ­شوند.
نتیجه گیری:
گونه های نادر این جنس بیشتر جمعیت های کوچکی داشته و تنها در یک منطقه جغرافیایی و دامنه های ارتفاعی محدودیپراکنش دارند که همین امر سبب آسیب پذیری شدید آنها در برابر خطرهای تهدید کننده می گردد. بنابراین در کنار روش های حفاظتگونه ها در زیستگاه طبیعی، حفاظت گونه محور و تمرکز بر روی روش های حفاظت خارج از زیستگاه نیز توصیه می شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Distribution patterns, diversity and conservation priorities of Onosma L. (Boraginaceae Juss.) in some sections of the northwestern geomorphologic unit of Iran

نویسندگان [English]

  • Hossein Moradi Zinab 1
  • Ahmadreza Mehrabian 1
  • Siavash Naghizadeh 1
  • Hossein Mostafavi 2
  • Farzaneh Khajoi Nasab 1

1 Department of Plant Sciences and Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

2 Department of Biodiversity and Ecosystem management, Research Institute of Environmental Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

 Introduction:
With increasing rates of biodiversity loss in recent years, new conservation methods have emerged. For example, by identify areas with unique endemic species and the habitat of species with special values (e.g., medicinal or endangered species) or areas that are highly threatened, we can provide the most protection at a lower cost. In Iran, there are taxa that have conservation priority due to their high diversity and threats. The genus Onosma L. is classified as one of these priorities in Iran due to the ecological and medicinal importance and being the center of speciation and biodiversity. It is necessary to determine the patterns of distribution, endemism and conservation status of these species.
Material and methods:
In this research, using a database prepared from previous field studies and herbarium data, geographical distribution points of the species in a georeference geomorphology map of Iran were made to grid cells with ArcGIS software with a resolution of 25 × 25 (20 × 20 km) UTM and then the diversity zones have been determined. Then, based on the variety of geomorphologic-climatic conditions, various stations were selected for evaluation. Field studies were performed at these stations based on elevation gradient. At each station, the quadrates were established based on the type of habitat and population characteristics of the species. At each station, between three and five quadrates were set up and in each quadrate the coverage, density, diversity and surface coverage of the target species were evaluated. Within each quadrate, three to five individuals were sampled. Then, from each quadrate, the soil samples were collected from the surface to the depth that the root is deployed. In addition, habitat features such as habitat physiognomy, threats, and other ecological features were noted. In addition, the collected samples were fixed and stored according to standard protocols. The identification of taxa was done based on Iranian flora, Iranica and flora of Iraq, Flora of Turkey, and the former Soviet Union. Assessing the threatened species was performed according to the Red List of Regional Guidelines for the Conservation Union, assessing the conservation status of the habitats was done in accordance with the guidelines of the World Conservation Union and the rare species were classified based on a combination of standard methods.
Results and discussion:
In this study, the distribution patterns of nine species with 106 populations of Onosma was assessed using a geobotanical approach. Among the studied specimens, one species belonged to the subsect. Asterotricha., two species belonged to the subsect. Heterotricha., and six species belonged to the subsect. Haplotricha All in all, only four species were endemic of Iran. The elevation range of the studied species was 455 to 2950 AMSL, and species often occupy mountainous (1500 to 2500 meters) and mountain (900 to 1500 meters) habitats, which are in agreement with the results of previous studies. Most of the populations were distributed in mild, semi-sloping, southern slopes, and semi-humid, Mediterranean and semi-arid climates. The habitats with the average annual temperature of 0-10 °C, average annual rainfall of 200 to 500 mm, low soil depth and sedimentary, igneous, and volcanic-sedimentary geological structures had the most species richness. The species within this genus had the most species richness in the geographical coordinates of 37 to 38 °N latitude and 47 to 48 °E longitude, and the overall richness of species to the north shows a relative and gradual decrease. Also, O. sabalanica was the most threatened and O. microcarpa and O. elwendica were the least threatened, and O. sabalanica and O. subsericea are among the rare species of this genus in the region.
Conclusion:
Rare species of Onosma often have small populations and are spread only in a limited geographic area and altitudes, which makes them vulnerable to threats. So, along with methods for protecting its species in the natural habitat, species-centric conservation and focusing on ex-situ conservation methods are also recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boraginaceae
  • Onosma
  • Endemism
  • Conservation
  • Distribution pattern
  • Azarbaijan

Akhani, H., 2006. Flora Iranica: facts and figures and a list of publications by K.H. Rechinger on Iran andadjacent areas. Rostaniha. 7(2), 19–61.

Alai Taleghan, M., 2005. Geomorphology of Iran. Qom Publishing, Tehran, Iran.

Arab Ameri, M., Mehrabian, A.R. and Sheidai, M., 2014. Flower and nutlet micro-morphological studies on some Onosma L. (Boraginaceae) species from Iran. Iranian Journal of Botany. 20(2), 211–227.

Aytac, Z. and TÜRKMEN, Z., 2011. A new Onosma (Boraginaceae) species from southern Anatolia, Turkey. Turkish Journal of Botany. 35(3), 269-274.‏

Bert, T.M. and Arnold, W.S., 1995. An empirical test of predictions of two competing models for the maintenance and fate of hybrid zones: both models are supported in a hard‐clam hybrid zone. Evolution. 49(2), 276-289.‏‏

Binzet, R., 2016. Onosma anatolica, a new species of Boraginaceae from Turkey. Phyto Keys. 69, 39–49.

Block, C.A., 1986. Method of soil Analysis, American society of Agronomy monographs, 9: 169p.

Boissier, E., 1879. Flora Orientalis sive enumeratio plantarum in Oriente a Graecia et Aegypto ad Indiae fines hucusque observatarum. Vol. IV: Coroliflorae et Monochlamydeae. H. Georg, Genevae & Basileae.

Breckle S.W., 2002. Walter’s vegetation of the earth. The ecological systems of the geo-biosphere. Springer, Heidelberg, pp, 527.

Brewer, R., 1964. Fabric and mineral analysis of soils. John Wiley & Sons Inc., NY.

Brewer, R., 1976. Fabric and mineral analysis of soils .Reprint of 1964 ed,. With suppl. material,

Caro, T., 2010. Conservation by Proxy. Island Press, USA.

Cecchi, L. and Selvi, F., 2009. Phylogenetic relationships of the monotypic genera Halacsya and Paramoltkia and the origins of serpentine adaptation in circum-mediterranean Lithospermeae (Boraginaceae): insights from ITS and matK DNA sequences. Taxon, 58(3).

Cecchi, L., Coppi, A. and Selvi, F., 2016. Onosma juliae (Boraginaceae), a new species from southern Turkey, with remarks on the systematics of Onosma in the Irano-Turanian region Phytotaxa 288 (3): 201–213.

Cecchi, L., Coppi, L. and Selvi, F., 2011. Evolutionary dynamics of serpentine adaptation in Onosma (Boraginaceae) as revealed by ITS sequence data. Plant systematics and evolution 297: 185–199.

Crisp, M.D., Laffan, S., Linder, H.P. and Monro, A., 2001. Endemism in the Australian flora. Journal of Biogeography, 28(2), pp.183-198.

Davis, P.H., 1978. Flora of Turkey, Edinburgh. Edinburgh University Press.

Djamali, M., Akhani, H., Khoshravesh, R., AnderieuPonel, Ponel, P. and Brewer, S., 2011. Application of the global bioclimatic classification to Iran: Implications for understanding the modern vegetation and biogeography. Ecologia Mediterranea. 37(1), 91-114.‏

Dobzhansky, T., 1940. Speciation as a stage in evolutionary divergence. The American Naturalist. 74(753), 312-321.

ESRI, 2003. ArcView GIS Ver. 10. 2. Environmental Systems Research Institute Inc. California.

Frey, W. and Probst, W., 1986. A synopsis of the vegetation of Iran. Pp. 61–73. In: Contribution of the Vegetation of Southwest Asia (Kürschner, H., ed.). Dr. Ludwig Reichert, Wiesbaden.

Hedge, I.C. and Wendelbo, P., 1978. Patterns of distribution and endemism in Iran. Notes from the Royal Botanic Garden of Edinburgh 36: 441–464.

IUCN. 2011. Guidelines for appropriate uses of IUCN Red List Data. Incorporating the Guidelines for Reporting on Proportion Threatened and the Guidelines on Scientific Collecting of Threatened Species. Version 9. Adopted by the IUCN Red List Committee and IUCN SSC Steering Committee, 78 pp., Switzerland.

Jalili, A. & Jamzad, Z., 1999. The Red Data Book of Iran. Research Institute of Forests and Rangelands, pp. 748, Tehran.

Jetz, W., Rahbek, C., & Colwell, R. K., 2004. The coincidence of rarity and richness and the potential signature of history in centres of endemism. Ecology Letters, 7(12), 1180-1191.‏

Kandemir, A., & Türkmen, Z., 2010. A new species of Onosma (Boraginaceae) from eastern Turkey. Turkish journal of botany, 34(4), 277-282.‏

Khatamsaz, M., 2002. Boraginaceae in: Flora of Iran (Assadi, M., Maassoumi, A.A. & Khatamsaz, M., eds). Vol. 39, 506 pp. Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran (In Persian).

Kolarcˇik, V., Zozomova´-Lihova´, J. and Ma´rtonfi, P., 2010. Systematics and evolutionary history of the Asterotricha group of the genus Onosma (Boraginaceae) in central and southern Europe inferred from AFLP and nrDNA ITS data Plant Syst Evol. 290:21–45.

Koyuncu, O., Yaylacı, Ö. K., Özgişi, K., Sezer, O., & Öztürk, D., 2013. A new Onosma (Boraginaceae) species from central Anatolia, Turkey. Plant systematics and evolution, 299(10), 1839-1847.‏

Mehrabian, A. R., Sheidai, M., & Mozaffarian, V., 2014. Micromorphology of leaf trichomes in Onosma (Boraginaceae) and their systematic relevance in Iran. Phytologia balcanica, 20(1), 41-56.‏

Mehrabian, A.R., 2015. Distribution patterns and diversity of Onosma in Iran: with emphasis on endemism conservation and distribution pattern in SW Asia. Rostaniha 16 (1), 36-60. (In Persian).

Mehrabian, A.R. Sheidai M., Noormohamadi, Z., Mozaffarian, V. and Asri, Y., 2012. Palynological diversity in the genus Onosma L. (Boraginaceae) of Iran. Annals of Biological Research 3(8), 3885–389.

Mengoni, A., Selvi, F, Cusimano, N., Galardi. & F., Gonnelli, C., 2006. Genetic diversity inferred from AFLP fingerprinting in populations of Onosma echioides (Boraginaceae) from serpentine and calcareous soils. Pl. Bios. 140:211–219.

Mesdaghi, M., 2005. Vegetation description and analysis. Mashhad. Jahad-e-Daneshgahi of Mashhad University. Pp.288, Tehran.

Meusel, H., Jager, E, Rauschert, S. and Weinert, E., 1978. Vergleichend Chrologie der zentrleuropalschhen Flora. 2 .Jena: Karten. Veb Gustav Fischer Verlag.

Mueller-Dumbois, D. and Ellenberg, H., 1974. Aims and Methods of Vegetation Ecology. John Wiley & Sons, pp. 547. New York.

Myers, N., Mittermeier, R. A., Mittermeier, C. G., da Fonseca, G. A. B., Kent, J., 2000. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature, 403: 853- 858.

Pavol, M., Martonfiova, L., & Kolarčik, V., 2008. Karyotypes and genome size of Onosma species from northern limits of the genus in Carpathians. Caryologia. 61(4), 363-374.‏

Rabinowitz, D., 1981. Seven forms of rarity. Pp. 205–217. In: Conservation Biology (Pullin, A.S., ed.). Cambridge University Press, Cambridge.

Riedl, H., 1968. In: Rechinger KH (ed.), Flora Iranica, Vol. 48. Akademische Druck-u Verlagsanstalt, Graz, Austria.

Rodriguez, J.P., Rodriguez-Clark, K.M., Baillie, J.E.M., Ash, N., Benson, J. & Taber, A., 2010. Establishing IUCN Red List Criteria for Threatened Ecosystems. Conservation Biology 25(1): 21–29.

Sayadi, S., Mehrabian, A., & Nikjoyan, M. J., 2017. Some notes on taxonomy and diversity of Onosma with emphasis on important evidence and complex groups in Flora Iranica. Rostaniha, 18(1), 50-58.‏

Takhtajan, A., 1986. Floristic Regions of the World. University of California Press, pp. 544, California.

Tilman, D., 1999. The ecological consequences of changes in biodiversity: a search for general principles. Ecology, 80(5), 1455-1474.‏

Tsiftsis, S., Tsiripidis, I. & Karagainnakidou, V., 2009. Identifying areas of high importance for orchid conservation in East Macedonia (NE Greece). Biodiversity & Conservation. 18: 1765–1780.

Vouillamoz, J., 2001. Approches cytotaxonomique et moleculaire de la phylogeographie des taxons du genre Onosma (Boraginaceae) en Suisse et dans les pays limitrophes (Doctoral dissertation).‏

Weigend, M., Gottsschling, M., Selvi, F., Hilger, H. H., 2009. Marbleseeds are gromwells- Systematics and evolution of Lithospermum and allies (Boraginaceae tribe Lithospermeae) based on molecular and morphological data. Mol. Phylo.Evol. 52:755–768.

Williams, P.H., Gaston, K.J. & Humphries, C.J., 1997. Mapping biodiversity value worldwide: combining higher-taxon richness from different groups. Proceeding of the Royal Society. London B 264: 141–148.

Zahran, M.A. & Gilbert, F., 2010. Climate-Vegetation: Afro-Asian Mediterranean and Red Sea Coastal Lands. Springer, New York, 324 pp.

Zohary, M., 1973. Geobotanical foundatios of the Middle East. 2 vols. Stuttgart.