اثر سطح بستر بر جوامع چسبنده زیستی سواحل جنوب غربی دریای خزر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

گروه زیست شناسی و زیست فناوری دریا و آبزیان، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران ایران

چکیده

سابقه و هدف: بیوفولینگ به چسبیدن و رشد موجودات زنده بر ساختارهای در معرض محیط‌های دریایی اطلاق می‌گردد. جوامع بیوفولینگ از نظر اکولوژیک با توجه به نقش‌شان در انتقال انرژی در زنجیره‌های غذایی و عملکرد اکوسیستم‌ها و ایجاد بسترهای چند بعدی به عنوان زیستگاه برای سایر موجودات اهمیت داشته، همچنین از نظر اقتصادی با نشست روی ساختارهای دریایی و بدنه کشتی‌ها و قایق‌ها موجب آسیب‌های اقتصادی می‌شود. با این وجود اطلاعات بسیار اندکی بر روی این جوامع در دریای خزر وجود دارد و در سواحل جنوبی دریای خزر مطالعه‌ جامعی بر این جوامع انجام نشده است.مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر تغییرات زمانی این جوامع در سواحل جنوبی دریای خزر با استفاده از پنل‌های  PVC با ابعاد 3/0 ×12×12 سانتی‌متر در دو سطح رویی و زیرین، از خرداد 1393 تا خرداد 1394 در منطقه ویژه اقتصادی بندر آستارا، بررسی شد. پنل‌ها با 5 تکرار توسط طناب در عمق 1 متری به صورت افقی قرار داده و به مدت یک سال هر دوماه یکبار جمع‌آوری و با پنل‌های جدید جایگزین شدند. در  هر نمونه برداری با دقت از پنل‌ها عکس‌برداری شد و سپس  درصد پوشش موجودات بیوفولینگ با آنالیز عکس ها توسط نرم افزار CPCe  بصورت مجزا برای هر سطح محاسبه شد. همچنین میزان زیتوده کل و نسبت ماده غیرآلی به آلی با استفاده از وزن خشک و وزن خاکستر محاسبه شد.نتایج و بحث: در مجموع شش گروه از بیوفولینگ ها شامل کشتی چسب‌ها (Barnacles)، خزه‌زیان (Bryozoans)، جلبک‌ها (Algae)، پرتاران (Polychaete)، دوکفه‌ای‌ها (Mussels) و هیدروزئن‌ها (Hydrozoans) شناسایی شد. گونه غالب در این بررسی کشتی چسب  Amphibalanus improvises است که در تمام طول سال روی پنل‌ها مشاهده شد. همچنین بریوزوئن های راسته کیلوستوم و تنوستوم دومین گروه فراوان بیوفولینگ را تشکیل دادند. این دو گروه در مجموع عامل اصلی تغییرات زمانی مشاهده شده در جوامع مورد مطالعه هستند. نتایج آزمون آنالیز واریانس نشان داد که دوره زمانی غرقاب سازی پنل ها و سطح بستر تاثیر معنی‌داری بر درصد پوشش، زیتوده کل و نسبت ماده غیرآلی به آلی در بیوفولینگ‌ها داشته است (05/0p<). به طور کلی درصد پوشش، زیتوده کل و نسبت ماده غیرآلی به آلی موجودات در سطح زیرین پنل‌ها بیش‌تر از سطح رویی آن‌ها بدست آمد. بیشترین زیتوده و نسبت ماده غیرآلی به آلی بیوفولینگ ها در تابستان مشاهده شد درحالیکه این میزان برای درصد پوشش در پاییز دیده شد. همچنین نتایج نشان داد از نظر ترکیب جمعیت، سطح رویی پنل‌ها بیشتر دارای گونه‌های اتوتروف نظیر جلبک‌ها است ولی سطح زیرین بیشتر شامل گونه‌های هتروتروف دارای ساختار کربنات کلسیمی است. با گسترش اقتصادی و توسعه صنعت کشتی‌رانی و همچنین افزایش ساختارهای انسان ساز به محیط‌های آبی در دهه‌های اخیر و پیش بینی افزایش میزان فولینگ و هزینه های آن بر اثر گرمایش جهانی، نتایج این تحقیق و تحقیقات مشابه، کاربردهای مهمی در تصمیم‌گیری‌های مدیریتی برای مقابله با مشکلات فولینگ خواهد داشت. از طرف دیگر خطر تهاجم گونه های دریایی به محیط های آبی جدید با تغییرات اقلیمی نیز در حال افزایش است و بنابراین دریای خزر نیز از گونه های مهاجم ایمن نخواهد بود. در نتیجه در جهت پایش جوامع بیوفولینگ در این پهنه آبی، باید مطالعات بیشتر و در دوره های زمانی بلند مدت‌تر انجام شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of substrate surface on biofouling communities in the southern coast of the Caspian Sea

نویسندگان [English]

  • Parisa Golinia
  • َAli Nasrolahi
Shahid Beheshti University
چکیده [English]

Biofouling is applied to the colonization, accumulation and growth of living organisms on different substrata exposed to aquatic environment. These structures include natural and artificial substrates. Biofouling communities are both economically and ecologically important. Biofoulers have basic role in transferring of energy in food chains and ecosystems functioning. Also, these communities by creating multi-dimensional substrates provide different habitats for other organisms. In economic aspects, colonization of these organisms on ship hulls, boats, aquaculture cages and marine structures such as pipelines can cause economic damages (Yebra et al., 2004; Schultz et al., 2011). In spite of all these, there are little information about these communities in the Caspian Sea and there is almost none in the Iranian coast of the Caspian Sea. This study was conducted in May 2015 till May 2016 in Astara port to investigate the effect of substrate surface on temporal variation of biofouling assemblages. Five replicates of PVC panels (12×12×0.3 cm) were deployed horizontally at 1m depth. The panels were retrieved and replaced with new series every 2 months for a period of one year. At each sampling event, upside and underside of the panels were photographed separately and then analyzed using CPCe software (Kohler and Gill, 2006) for cover percent of each surface. The biomass and inorganic to organic ratio were calculated using dry and ash weight. In total, 6 major groups including barnacles, bryozoan, algae, polychaete, mussels and hydroids were identified. Amphibalanus improvisus was the most dominated species in this study and was observed all year round. Cheilostome and Ctenostome bryozoans were the second dominant groups. These two groups mostly derived the temporal variations in studied communities. Two-way ANOVA analysis showed that the period of submersion and the surface have significant effect on cover percent, total biomass and inorganic to organic ratio of fouling communities (p

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biofouling communities- substrate surface-Caspian Sea- Astara

مراجع

  1. Anderson, D. T., 1994. Barnacles: structure, function, development and evolution. Science & Business Media.
  2. Anderson, M. J., & A. J. Underwood, 1994. Effects of substratum on the recruitment and development of an intertidal estuarine fouling assemblage. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 184: 217–236.
  3. Azis, P. K. A., I. Al-Tisan, & N. Sasikumar, 2001. Biofouling potential and environmental factors of seawater at a desalination plant intake. Desalination 135: 69-82.
  4. Boaventura, D., A. Moura, F. Leitao, S. Carvalho, J. Curdia, P. Pereira, L. C. Da Fonseca, M. N. Dos Santos, & C. C. Monteiro, 2006. Macrobenthic colonisation of artificial reefs on the southern coast of Portugal (Ancão, Algarve) Marine Biodiversity 183: 335–343.
  5. Boyle, M. D. Janiak, S. C., 2006. Succession in a Humboldt Bay Marine Fouling. Symposium A Quarterly Journal In Modern Foreign Literatures.
  6. Canning-Clode, J., N. Bellou, M. J. Kaufmann, & M. Wahl, 2009. Local–regional richness relationship in fouling assemblages–effects of succession. Basic and Applied Ecology 10: 745–753.
  7. Canning-Clode, J., P. Fofonoff, L. McCann, J. T. Carlton, & G. Ruiz, 2013. Marine invasions on a subtropical island: fouling studies and new records in a recent marina on Madeira Island (Eastern Atlantic Ocean). Aquatic Invasions Regional Euro-Asian Biological Invasions Centre (REABIC) 8: 261–270.
  8. Côte, I. M., & S. J. Green, 2012. Potential effects of climate change on a marine invasion: the importance of current context. Current Zoology 58: 1–8.
  9. Connell, S. D., 1999. Effects of surface orientation on the cover of epibiota. Biofouling 14: 219–226.
  10. Dean, T. A., & L. E. Hurd, 1980. Development in an estuarine fouling community: the influence of early colonists on later arrivals. Oecologia 46: 295–301.
  11. Duran, A., L. Collado-Vides, & D. E. Burkepile, 2016. Seasonal regulation of herbivory and nutrient effects on macroalgal recruitment and succession in a Florida coral reef. PeerJ PeerJ Inc. 4: e2643.
  12. Glasby, T. M.,1999. Effects of shading on subtidal epibiotic assemblages. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 234: 275–290
  13. Glasby, T. M., 2000. Surface composition and orientation interact to affect subtidal epibiota. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 248: 177–190.
  14. Hatcher, A. M., 1998. Epibenthic colonisation patterns on slabs of stabilised coal-waste in Poole Bay, UK. Hydrobiologia 367: 153–162.
  15. Jackson, J. B. C., 1977. Competition on marine hard substrata: the adaptive significance of solitary and colonial strategies. American Naturalist 743–767.
  16. Kennelly, S. J., 1989. Effects of kelp canopies on understory species due to shade and scour. Marine ecology progress series. 50: 215–224
  17. Keough, M. J., 1983. Patterns of recruitment of sessile invertebrates in two subtidal habitats. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 66: 213–245.
  18. Kohler, K. E., & S. M. Gill, 2006. Coral Point Count with Excel extensions (CPCe): A Visual Basic program for the determination of coral and substrate coverage using random point count methodology. Computers & Geosciences 32: 1259–1269.
  19. Krohling, W., D. S. Brotto, & I. R. Zalmon,2006. Fouling community recruitment on an artificial reef in the north coast of Rio de Janeiro State. Journal of coastal Research 1118–1121.
  20. Lin, H. J., & K. T. Shao, 2002. The development of subtidal fouling assemblages on artificial structures in Keelung Harbor, Northern Taiwan. Zoological Studies 41: 170–181.
  21. Maggiore, F., & E. Keppel, 2007. Biodiversity and distribution of polychaetes and molluscs along the Dese estuary (Lagoon of Venice, Italy). Hydrobiologia 588: 189–203.
  22. Meadows, P. S., & J. I. Campbell,1972. Habitat selection by aquatic invertebrates. Advances in marine biology 10: 271–382.
  23. Mellin, C., M. Lurgi, S. Matthews, M. A. MacNeil, M. J. Caley, N. Bax, R. Przeslawski, & D. A. Fordham, 2016. Forecasting marine invasions under climate change: Biotic interactions and demographic processes matter. Biological Conservation.
  24. Melzner, F., P. Stange, K. Trübenbach, J. Thomsen, I. Casties, U. Panknin, S. N. Gorb, & M. A. Gutowska, 2011. Food supply and seawater p CO 2. impact calcification and internal shell dissolution in the blue mussel Mytilus edulis. PloS one 6: e24223.
  25. Minchinton, T. E., & R. E. Scheibling, 1991. The influence of larval supply and settlement on the population structure of barnacles. Ecology 72:1867–1879.
  26. Moura, A., L. C. Da Fonseca, J. Cúrdia, S. Carvalho, D. Boaventura, M. Cerqueira, F. Leitão, M. N. Santos, & C. C. Monteiro, 2008. Is surface orientation a determinant for colonisation patterns of vagile and sessile macrobenthos on artificial reefs?. Biofouling 24: 381–391.
  27. Nasrolahi, A., C. Pansch, M. Lenz, & M. Wahl, 2013. Temperature and salinity interactively impact early juvenile development: a bottleneck in barnacle ontogeny. Marine biology 160: 1109–1117.
  28. Olive, P. J. W., 1995. Annual breeding cycles in marine invertebrates and environmental temperature: probing the proximate and ultimate causes of reproductive synchrony. Journal of thermal biology 20: 79–90.
  29. Pati, S. K., & M. V Rao, 2015. Fouling load in a tropical Indian harbor: spatial and temporal pattern. Journal of the Marine Biological Association of India 57: 6.
  30. Pati, S. K., M. V Rao, M. Balaji, P. Lucena-Moya, R. Brawata, J. Kath, E. Harrison, S. ElSawah, F. Dyer, & B. J. Barth, 2015. Spatial and temporal changes in biofouling community structure at Visakhapatnam harbour, east coast of India. Tropical Ecology 56: 139–154.
  31. Pechenik, J. A., 1990. Delayed metamorphosis by larvae of benthic marine invertebrates: does it occur? Is there a price to pay? Ophelia 32: 63–94.
  32. Pinnegar, J. K., N. V. C. Polunin, P. Francour, F. Badalamenti, R. Chemello, M.-L. Harmelin-Vivien, B. Hereu, M. Milazzo, M. Zabala, & G. d’Anna,2000. Trophic cascades in benthic marine ecosystems: lessons for fisheries and protected-area management. Environmental Conservation 27: 179–200.
  33. Poloczanska, E. S., & A. J. Butler, 2010. Biofouling and climate change. Biofouling Oxford, UK 333.
  34. Raimondi, P. T., & M. J. Keough, 1990. Behavioural variability in marine larvae. Austral Ecology 15: 427–437.
  35. Rajagopal, S., K. V. K. Nair, G. Van der Velde, & H. A. Jenner, 1997. Seasonal settlement and succession of fouling communities in Kalpakkam, east coast of India. Netherland Journal of Aquatic Ecology 30: 309–325.
  36. Relini, G., M. Relini, G. Torchia, & G. De Angelis, 2002. Trophic relationships between fishes and an artificial reef. ICES Journal of Marine Science: Journal du Conseil 59: 36–42.
  37. Ruiz, G. M., T. Huber, K. Larson, L. McCann, B. Steves, P. Fofonoff, & A. H. Hines, 2006. Biological Invasions in Alaska’s Coastal Marine Ecosystems: Establishing a Baseline. Smithsonian Environmental Research Center.
  38. Satheesh, S., & S. Godwin Wesley, 2008. Seasonal variability in the recruitment of macrofouling community in Kudankulam waters, east coast of India. Estuarine, Coastal and Shelf Science 79: 518–524.
  39. Shiganova, T. A., E. I. Musaeva, L. A. Pautova, & Y. V Bulgakova, 2005. The problem of invaders in the Caspian Sea in the context of the findings of new zoo-and phytoplankton species from the Black Sea. Biology Bulletin 32: 65–74.
  40. Schultz, M. P., J. A. Bendick, E. R. Holm, & W. M. Hertel, 2011. Economic impact of biofouling on a naval surface ship. Biofouling 27: 87–89
  41. Singh, S. P., & P. Singh, 2015. Effect of temperature and light on the growth of algae species: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 50: 431–444.
  42. Stachowitsch, M., R. Kikinger, J. Herler, P. Zolda, & E. Geutebrück, 2002. Offshore oil platforms and fouling communities in the southern Arabian Gulf (Abu Dhabi). Marine Pollution Bulletin 44: 853–860.
  43. Sokołowski, A., M. Ziołkowska, P. Balazy, P. Kukliński, & I. Plichta, 2017. Seasonal and multi-annual patterns of colonisation and growth of sessile benthic fauna on artificial substrates in the brackish low-diversity system of the Baltic Sea. Hydrobiologia 790: 183–200.
  44. Sutherland, J. P., & R. H. Karlson, 1977. Development and stability of the fouling community at Beaufort, North Carolina. Ecological Monographs 47: 425–446.
  45. Templado, J., G. Paulay, A. Gittenberger, & C. Meyer, 2010. Sampling the marine realm. Manual on field recording techniques and protocols for All Taxa Biodiversity Inventories and monitoring 8: 273–307.
  46. Thomason, J. C., M. D. A. Letissier, P. O. Thomason, & S. N. Field, 2002. Optimising settlement tiles: the effects of surface texture and energy, orientation and deployment duration upon the fouling community. Biofouling Taylor & Francis 18: 293–304.
  47. Todd, C. D., & S. J. Turner, 1986. Ecology of intertidal and sublittoral cryptic epifaunal assemblages. I. Experimental rationale and the analysis of larval settlement. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 99: 199–231.
  48. Yebra, D. M., S. Kiil, & K. Dam-Johansen, 2004. Antifouling technology—past, present and future steps towards efficient and environmentally friendly antifouling coatings. Progress in organic coatings 50: 75–104.
  49. Zhang, H., W. Cao, Z. Wu, X. Song, J. Wang, & T. Yan, 2015. Biofouling on deep-sea submersible buoy systems off Xisha and Dongsha Islands in the northern South China Sea. International Biodeterioration & Biodegradation 104: 92–96.
فصلنامه علوم محیطی
دوره 15، شماره 1
فروردین 1396
صفحه 127-140

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار