نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی اصفهان

2 هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این مطالعه تاثیر چهار غلظت فلز سرب (صفر، 15، 6/48 و 150 میکروگرم بر لیتر) و چهار غلظت فلز کادمیم (صفر، 2/1، 7/3 و 2/6 میکروگرم بر لیتر) و با غلظت های جلبکی کم (105×2 سلول در هر میلی‏لیتر)و زیاد (105×6 سلول در هر میلی‏لیتر) از Scenedesmus quadricauda بر میزان تراکم، رشد ویژه و زمان دو برابر شدن جمعیت آنتن‏منشعب‌ آب شیرین Daphnia magna در شرایط آزمایشگاهی بررسی شد. آزمایش در قالب یک طرح کاملا تصادفی به مدت 21 روز انجام گردید. نتایج نشان داد که افزایش فلز سرب و کادمیم باعث کاهش معنی داری در تراکم و رشد ویژه جمعیت D. magnaمی‏شود (05/0.(p< بیشترین تراکم (144 فرد در 250 میلی لیتر)، میزان رشد ویژه (16/0 در روز) و کوتاه‏ترین زمان دوبرابر شدن جمعیت (3/4 روز) آنتن‏منشعب D. magna در روز 21 آزمایش برای هر دو فلز در غلظت صفر و تراکم جلبکی 105×6 سلول در هر میلی لیتر به دست آمد. به طور کلی پاسخ D. magna افزایش غلظت سرب و کادمیم موجب کاهش رشد و تراکم جمعیت آنتن‏منشعب D. magna می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of lead and cadmium on population density and specific growth rate of fresh water cladoceran Daphnia magna

چکیده [English]

In this study, the effects of four different concentrations of lead (0, 15, 48.6 and 150 µg/L) and four different concentrations of cadmium (0, 1.2, 3.7 and 6.2 µg/L) with low (2×105 cell/ml) and high (6×105 cell/ml) algal concentrations of Scenedesmus quadricauda on the density, specific growth rate )SGR( and doubling time (Dt) of fresh water cladoceran Daphnia magna were investigated. The experiment was carried out as a completly random design for 21 days with three replications. Results showed that the density and SGR were increased when concentrations of lead and cadmium decrease significantly (p<0.05). For lead and cadmium the maximum population density (144 ind./250 ml), maximum SGR (0.16 /day) and minimum Dt (4.3 days) were obtained at 0 concentration of lead and cadmium in high algal density (6×105 cell/ml). In overall, the response of D. magna to increasing lead and cadmium concentrations was decreasing of population density and specific growth rate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Daphnia magna
  • specific growth rate
  • Lead
  • Cadmium

اثرات سرب و کادمیم بر تراکم و رشد ویژه جمعیت آنتن‏منشعب آب شیرین

 Daphnia magna 

سپیده مردانی، امیدوار فرهادیان* و نصرالله محبوبی صوفیانی

اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی، گروه شیلات

تاریخ دریافت: 26/11/94              تاریخ پذیرش: 17/11/95

چکیده 

در این مطالعه تأثیر چهار غلظت فلز سرب (صفر، 15، 6/48 و 150 میکروگرم بر لیتر) و چهار غلظت فلز کادمیم (صفر، 2/1، 7/3 و 2/6 میکروگرم بر لیتر) بر میزان تراکم، رشد ویژه و زمان دو برابر شدن جمعیت آنتن‏منشعب­ آب شیرین Daphnia magna  در دو سطح غذایی کم (105×2 سلول در هر میلی‏لیتر) و زیاد (105×6 سلول در هر میلی‏لیتر) از جلبک Scenedesmus quadricauda در شرایط آزمایشگاهی بررسی شد. آزمایش در قالب یک طرح کاملاً تصادفی به مدت 21 روز انجام گردید. نتایج نشان داد که افزایش فلز سرب و کادمیم باعث کاهش معنی‌داری در تراکم و رشد ویژه جمعیت  D. magnaمی‏شود (05/0.(P<  بیشترین تراکم (144 فرد در 250 میلی‌لیتر)، میزان رشد ویژه (16/0 در روز) و کوتاه‏ترین زمان دو برابر شدن جمعیت (3/4 روز) آنتن‏منشعب D. magna در روز 21 آزمایش برای هر دو فلز در غلظت صفر و تراکم جلبکی 105×6 سلول در هر میلی‌لیتر به دست آمد. به‌طورکلی، افزایش غلظت سرب و کادمیم موجب کاهش رشد و تراکم جمعیت آنتن‏منشعب D. magna می‌باشد.

واژه‏های کلیدی: آنتن‏منشعب D. magna، میزان رشد ویژه، سرب، کادمیم.

* نویسنده مسئول، تلفن: 3913564-0313 ، پست الکترونیکی: omfarhad@cc.iut.ac.ir

مقدمه

 

امروزه در اثر فعالیت‏های مختلف انسانی به‌خصوص فعالیت‏های صنعتی مقادیر بسیار زیادی از آلاینده‏های گوناگون به محیط‌زیست وارد می‏شود. دسته‏ای از این آلاینده‏ها فلزات سنگین هستند که در غلظت‏های بالا آثار تخریبی بسیاری بر اکوسیستم‏های آبی دارند. آلودگی‏های محیط ناشی از فلزات سنگین اکنون مشکلی در مقیاس جهانی هستند (32). این فلزات نظیر سرب، نیکل، جیوه و کادمیم برخلاف بسیاری از آلاینده‏ها، به‌صورت زیستی از بین نمی‏روند و به علت اثرات سمی، قابلیت جذب و تجمع بالا در گونه‏‏های مختلف آبزیان و پدیده بزرگنمایی زیست (Bioaccumulation) در طول زنجیره غذایی از اهمیت ویژه‏ای برخوردار هستند (1).

فلزات سنگین در بیشتر نقاط دنیا در فرم‏های فیزیکی و شیمیایی گوناگون و در غلظت‏های متفاوت به‌عنوان آلوده‏کننده محیط‌زیست مطرح بوده و ازطریق پساب‏های صنعتی، مصرف سوخت و تخلیه فاضلاب‏های شهری به محیط وارد می‏گردند (27). فلز سرب در صنعت به خاطر خواص ویژه‏ای که دارد مصارف فراوانی پیداکرده است. سرب در صنایع مختلف مانند رنگ‌سازی، حمل‌ونقل، پلاستیک و مواد شیمیایی مرتبط با آن، در ساخت انواع حشره‏کش‏ها، در صنعت نساجی و چاپ وجود دارد (29). کادمیم در ساخت باتری‏ها به‌ویژه باتری‌های نیکل – کادمیم استفاده می‌گردد. همچنین جهت رنگ‏ها، پوشش‏ها، آبکاری و به‌عنوان مواد ثبات‌بخش در پلاستیک‏ها به کار می‌رود (34).

سمیت سرب و کادمیم برای ماهیان و سایر موجودات آبزی تحت تأثیر کیفیت آب بوده و به قابلیت انحلال ترکیبات سرب وکادمیم و به غلظت‌های کلسیم و منیزیم در آب بستگی دارد (20). فلزات سنگین سرب و کادمیم باعث اثرات مختلفی مانند، کاهش تولیدمثل، رشد، تغییر رفتار، تغییرات ژنتیکی و مرگ‌ومیر در آبزیان می‏گردد. این اثرات سبب زوال زیستی آبزیان می‏شود. نابودی یا کاهش تنوع گونه‏ای خاص سبب تغییر در اکوسیستم آبی گشته و توازن آن را برهم می‏زند (22).

فلزات سنگین نه‌تنها، آب‏های قابل‌مصرف انسان و موجودات را به‌شدت آلوده می‏کنند، بلکه موجب آلوده شدن شدید خاک نیز می‏گردند. این فلزات قادرند مسافتی را به‌طور عمودی در خاک طی کرده و آب‏های زیرزمینی را نیز آلوده سازند (14). در ستون آب، فلزات سنگین ابتدا توسط فیتوپلانکتون‏ها و زئوپلانکتون‏ها و موجودات زنده کوچک دیگر جذب می‏شوند. سپس توسط موجودات بزرگتر مصرف‌شده و درنهایت به بدن انسان وارد می‏شوند. این فلزات زمانی که به‌وسیله انسان مصرف می‏شوند، اغلب اثرات قوی و زیان‏باری را به همراه دارد (26).

آنتن‏منشعب‏ها از مهم‏ترین مصرف‌کنندگان اولیه اکوسیستم‏های آبی هستند و در تولید ثانویه و انتقال انرژی و مواد در زنجیره غذایی نقش مهمی دارند (30). این موجودات به لحاظ داشتن کالری بالا منبع غذایی مهمی برای تأمین انرژی آبزیان محسوب می‏شوند (28). برای ارزیابی نقش آنتن‏منشعب‏ها در اکوسیستم‏های آبی لازم است دانش کافی در مورد رشد و توسعه آنها در دسترس باشد. فاکتورهای مهمی که رشد و تولیدمثل را در آنتن‏منشعب‏ها کنترل می‏کنند دما، کمیت و کیفیت غذایی، نور و آلاینده‌ها هستند (36). جذب فلزات سنگین توسط گونه‏های پلانکتونی می‏تواند منجر به از بین رفتن جمعیت‏های پلانکتونی شود و یا از طریق زنجیره غذایی به سطوح تغذیه‏ای بالاتر که بخش عمده‏ای از رژیم غذایی انسان را تشکیل می‏دهند منتقل‌شده و سلامتی انسان را به خطر اندازد (10).

در میان آنتن‏منشعب‏ها استفاده از D. magna به دلیل سهولت پرورش، برای پایش پساب خروجی و تعیین راندمان تصفیه‌خانه‌ها در کشورهای مختلف رواج دارد. ویلگاس و همکاران (1999) نشان دادند که می‏توان از
 D. magna به‌عنوان شاخص سمیت و تصفیه فاضلاب‏های صنایع نساجی استفاده کرد (40). آنتن‏منشعب‏ها معمولاً در آزمایش وجود سموم در آب، مورداستفاده قرار می‏گیرند. راحتی کار با این دسته از موجودات به دلیل جثه کوچک، طول عمر کم، باروری بالا، بکرزایی، مقرون به‌صرفه بودن و مزایای دیگر موجب گردیده است تا بتوان از آنتن‏منشعب‏ها به‌عنوان شاخص زیستی در ارزیابی شرایط کیفی اکوسیستم‏های آبی بهره برد (23). در این مطالعه تأثیر دو فلز سنگین سرب و کادمیم بر میزان تراکم، رشد ویژه و زمان دو برابر شدن جمعیت آنتن‏منشعب آب شیرین Daphnia magna مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روشها 

نمونه‏های زئوپلانکتون در فصل زمستان به‌صورت سیست از دریاچه سد حنا واقع در 20 کیلومتری شهرستان سمیرم استان اصفهان جمع‌آوری گردید و سپس نمونه‏ها به آزمایشگاه گروه شیلات دانشکده منابع طبیعی دانشگاه صنعتی اصفهان انتقال داده شد. افی‏پیوم‏های (تخم‌های نهان­زی) آنتن‏منشعب magna Daphnia براساس کلید شناسایی(38) تخم‏های نهان‏زی آنتن‏منشعب‏ها شناسایی شدند. 500 میلی‏گرم افی‏پیوم خالص‌سازی شده در 1 لیتر آب اتوکلاو شده و شرایط دمایی 2±22 درجه سانتی‏گراد مورد تفریخ قرارگرفت. سپس گونه تفریخ شده با استفاده از میکروپیپت جداسازی و برای اطمینان از خلوص آن، درون بشر آزمایشگاهی با حجم 250 میلی‏لیتر کشت داده شد. غذادهی با استفاده از جلبک سبز میکروسکوپی Scenedesmus quadricauda انجام شد. بشر آزمایشی محتوی گونه مورد مطالعه با جمع‌آوری پوسته‏ها و غذاهای رسوب‌کرده و خورده نشده هر دو روز یک‏بار قبل از تغذیه مورد مراقبت قرارگرفت. آنتن‏منشعب موردنظر تا سه نسل درون بشر تکثیر یافته و سپس برای افزایش تراکم، کشت خالص به ظروف 10 لیتری انتقال یافت. بعد از 6 هفته (حدود سه نسل)، ذخیره خالص به‌اندازه کافی جهت انجام آزمایش‏های موردنظر آماده شد.

جلبک سبز Scenedesmus quadricauda با استفاده از محیط کشتBBM  در فلاسک‏های 5 لیتری تهیه شد (31). برای کشت جلبک، چهار لیتر آب مقطر در ارلن مایرهای شیشه‏ای ریخته و به آن مقدار 40 میلی‏لیتر محیط کشت BBM اضافه شد و سپس با استفاده از Ph متر دیجیتال (مدل Inolab720)، pH آغازین کشت 8/6 تنظیم شد. در مرحله بعد ظروف حاوی محیط کشت جلبک به همراه لوله‏های هوادهی و پنبه‏های کتانی موردنیاز، در دمای 121 درجه سانتی‏گراد به مدت 15 دقیقه در دستگاه اتوکلاو (مدل 121A) ضدعفونی و استریل شد. 200 میلی‏لیتر از ذخیره جلبک S. quadricauda به محیط کشت اضافه شد و در دمای 24 درجه سانتی‏گراد قرار داده شد. برداشت جلبک بعد از رسیدن به مرحله رشد سریع، در چهاردهمین روز کشت صورت گرفت.

جهت متراکم کردن و برداشت جلبک‏ها، از دستگاه سانتریفیوژ )مدل (Centurion Scientific Ltd در سرعت 3000 دور در دقیقه برای مدت 3 دقیقه استفاده شد. جلبک‏ها بعد از جمع­آوری در دمای 4 درجه سانتی‏گراد نگهداری شدند تا در تغذیه D. magna استفاده گردند.

برای تعیین تراکم جلبک و کنترل میزان آن در دوره آزمایش، شمارش جلبک‏ها با استفاده از لام هماسایتومتری (mm2/0mm2 0625/0) و میکروسکوپ اینورت )مدل(Ceti Belgium ، بعد از تثبیت نمونه‏ها با محلول لوگول آیودین (مقدار 1/0 میلی‏لیتر در هر 3 میلی‌لیتر نمونه) انجام شد (24).

LC50 48 ساعته سرب و کادمیم برای آنتن‏منشعب
D. magna با استفاده از آنالیز پروبیت (6) در این مطالعه به ترتیب 156 و 8/11 میکروگرم بر لیتربدست آمد. بر این اساس در این مطالعه تأثیر دو سطح تغذیه‏ای کم ‌وزیاد (105×2 و 105×6 سلول در هر میلی‏لیتر) و چهار غلظت فلز سرب (صفر، 15، 6/48 و 150 میکروگرم بر لیتر) و چهار غلظت فلز کادمیم (صفر، 2/1، 7/3 و 2/6 میکروگرم بر لیتر) به‌طور جداگانه، به مدت دو دوره تولیدمثلی، در قالب یک طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار بر میزان تراکم، رشد و زمان دو برابر شدن آنتن‏منشعب­ آب شیرین Daphnia magna در شرایط آزمایشگاهی بررسی شد. با توجه به‌اندازه نسبتاً بزرگ و توانایی تولیدمثلی مناسب
D. magna تعداد 5 فرد به ازای هر واحد آزمایشی (حجم 250 میلی‏لیتر)، به‌طور تصادفی از استوک آماده‌شده
D. magna جداسازی شد. آب مقطر مورداستفاده جهت انجام آزمایش، در دمای 121 درجه سانتی‏گراد به مدت 15 دقیقه اتوکلاو شد. تغذیه آنتن منشعب‏ها هر دو روز یک‌بار با استفاده از جلبک سبز Scenedesmus quadricauda انجام گردید. همچنین در هر واحد آزمایشی، جمع­آوری پوسته‏ها و غذاهای رسوب‌کرده هر دو روز یک‌بار قبل از تغذیه صورت ‏گرفت. آزمایش‏ برای یک دوره 21 روزه (سه دوره تولیدمثلی) تنظیم گردید و تلاش شد تا طی دوره آزمایش، غلظت فلزات سنگین در هر تیمار ثابت نگه‌داشته شود. میانگین دمای آب در طی دوره آزمایش 24 درجه سانتی‏گراد و اکسیژن محلول حدود 5 میلی‏گرم در لیتر بود. اکسیژن محلول و دما با استفاده از اکسیژن متر دارای دماسنج (مدل Oxl 3205) اندازه‏گیری شد. شمارش آنتن‏منشعب‏ها به‌صورت زنده و با خارج نمودن افراد از ظرف آزمایشی مورد نمونه‌برداری و با کمک ظرف باگاروف انجام شد. شمارش جمعیت، تعیین تراکم و محاسبه رشد ویژه D. magna در هر واحد آزمایشی در روزهای 7، 14 و 21 از دوره آزمایش صورت گرفت.

میزان رشد ویژه در تیمارهای مختلف آزمایشی از طریق فرمول ارائه شده توسط اومری و ایکادا (1984) به شرح زیر محاسبه گردید (33).

 

=SGR میزان رشد ویژه جمعیت در روز     

=No اندازه جمعیت اولیه آنتن‏منشعب‏ها در زمان t1

=Nt اندازه جمعیت نهایی آنتن‏منشعب‏ها در زمان t2

همچنین زمان دو برابر شدن جمعیت بر اساس فرمول ارائه شده توسط جیمز و الخرز (1986) به شرح زیر محاسبه شد (17).

 

= Dt زمان دو برابر شدن جمعیت برحسب روز

= SGR میزان رشد ویژه جمعیت در روز

داده‌های حاصل از تیمارهای آزمایشی با استفاده از آنالیز واریانس دوطرفه مورد تجزیه آماری قرارگرفت. تفاوت بین میانگین‏ها با استفاده از آزمون چند دامنه دانکن در سطح معنی‌دار 5% باهم مقایسه گردید. تمام تجزیه‌وتحلیل‌ها با استفاده از نرم‌افزار آماری SPSS,version 16 انجام شد (41).

نتایج

در مطالعه حاضر، LC50 48 ساعته سرب و کادمیم برای جمعیت D. magna به ترتیب 156 و 8/11 میکروگرم بر لیتر برآورد گردید. نتایج حاصل از تأثیر غلظت‌های مختلف سرب و کادمیم بر تراکم، رشد ویژه و زمان دو برابر شدن جمعیت D. magna در هفته اول، دوم و سوم آزمایش (شکل‏های‏ 1، 2 و 3) نشان داد که غلظت‏های مختلف فلز سرب و کادمیم و تراکم‏های متفاوت جیره غذایی دارای اثر معنی‏داری بر تراکم جمعیت، میزان رشد ویژه و زمان دو برابر شدن جمعیت D. magna هستند (05/0.(P< بیشترین تراکم، بیشترین میزان رشد ویژه و کوتاه‏ترین زمان دو برابر شدن جمعیت آنتن‏منشعب D. magna برای هر دو فلز در روز 21 آزمایش به ترتیب برابر با 9/9 ± 144 فرد در 250 میلی‌لیتر، 00/0 ± 16/0 فرد در روز و 09/0 ± 3/4 روز در غلظت صفر و تراکم جلبکی 105×6 سلول در هر میلی‌لیتر به دست آمد. در غلظت 2/6 میکروگرم بر لیتر کادمیم و تراکم جلبکی 105×2 سلول در هر میلی‌لیتر، همه افراد
 D. magna در همان هفته نخست از بین رفتند و این تیمار حذف گردید. تراکم جمعیت‏ D. magna برای فلز سرب و فلز کادمیم به ترتیب دامنه‏ای از 37 تا 144 و 15 تا 144 فرد در 250 میلی‏لیتر در پایان روز 21 آزمایش نشان داد. دامنه رشد ویژه جمعیت برای فلزات سرب و کادمیم به ترتیب از 09/0 تا 16/0 و از 05/0 تا 16/0 در روز بدست آمد.

بحث

مطالعات تأثیر گوناگون فلزات سنگین با تأکید بر رشد و تراکم جمعیت زئوپلانکتون­ها باوجود شرایط گوناگون آزمایشگاهی و میدانی تاکنون انجام‌شده است (2، 3 و 5). در مطالعه حاضر، LC50 48ساعته سرب و کادمیم برای جمعیتD. magnaبه ترتیب 156 و 8/11 میکروگرم بر لیتر برآورد گردید. التینداگ (2008) و بیسینگر (1972) مقدار LC50 48 ساعته سرب را برای جمعیت D. magnaبه ترتیب 440 و 450 میکروگرم بر لیتر بدست آوردند (5 و 9). باراتا و همکاران (1998) و هیکی و ویکرز (1992) مقدار LC50 48 ساعته کادمیم را برای D. magna به ترتیب 8/27 و 9/37 میکروگرم بر لیتر بدست آوردند (7 و 15). مقادیر گزارش شده در مقایسه با نتایج تحقیق حاضر بیشتر بود. بخشی از این تفاوت‏ها می‏تواند به لحاظ تفاوت در نژاد و سویه‏های مورد مطالعه و تفاوت در حساسیت نسبت به سمیت سرب و کادمیم باشد.

تیگالا و همکاران (2007) مقدار LC50 48 ساعته سرب را برای D. pulex،4000 میکروگرم بر لیتر تخمین زد (39) که بسیار بیشتر از مقداریست که در این مطالعه بدست آمده است. این اختلاف فاحش می‌تواند به لحاظ تفاوت در گونه‏های آنتن‏منشعب‏ها باشد زیرا که ازنظر ژنتیکی با یکدیگر بسیار متفاوتند (5). لبلنس (1982) LC50 48 ساعته سرب را برای D. magna، 150 میکروگرم بر لیتر گزارش نمود (19) که این مقدار با یافته‏های این تحقیق تطابق بیشتری نشان داد.

 

 

 

 

الف

 

 

ج

 

ب

 

شکل 1- تاثیر غلظت‏های مختلف سرب و کادمیم بر پارامترهای رشد D. magna در غذای زیاد (105×6 سلول در هرمیلی لیتر) و غذای کم (105×2 سلول در هرمیلی لیتر) جلبکی در هفته اول آزمایش. (الف) تراکم جمعیت ، (ب) رشد ویژه و (ج) زمان دوبرابر شدن. میانگین داده‏ها  ± خطای استاندارد. میانگین‏های دارای حداقل یک حرف مشابه فاقد اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد هستند.

 

از آنجا که مقدار LC50 به عوامل مختلفی ازجمله نوع گونه آزمایشی، روش اندازه‏گیری سمیت و پارامترهای فیزیکوشیمیایی محیط پرورش از قبیل سختی آب، اکسیژن محلول، دما و pH بستگی دارد، مقادیر LC50 بدست آمده در مطالعات مختلف با یکدیگر متفاوت است (21).

 

 

 

 

 

ج

 

ب

 

الف

 

شکل 2- تاثیر غلظت‏های مختلف سرب و کادمیم  بر پارامترهای رشد D. magna در غذای زیاد (105×6 سلول در هرمیلی لیتر) و غذای کم (105×2 سلول در هرمیلی لیتر) جلبکی در هفته دوم آزمایش. (الف) تراکم جمعیت ، (ب) رشد ویژه و (ج) زمان دوبرابر شدن. میانگین داده‏ها  ± خطای استاندارد. میانگین‏های دارای حداقل یک حرف مشابه فاقد اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد هستند.

 

ب

 

الف

 

 

ج

 

شکل 3- تاثیر غلظت‏های مختلف سرب و کادمیم بر پارامترهای رشد D. magna در غذای زیاد (105×6 سلول در هرمیلی لیتر) و غذای کم (105×2 سلول در هرمیلی لیتر) جلبکی در هفته سوم آزمایش. (الف) تراکم جمعیت ، (ب) رشد ویژه و (ج) زمان دوبرابر شدن. میانگین داده‏ها  ± خطای استاندارد. میانگین‏های دارای حداقل یک حرف مشابه فاقد اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد هستند.


به‌طورکلی در این مطالعه و همچنین سایر مطالعات مشابه در آنتن منشعب‌ها، مقدار LC50 کادمیم بسیار کمتر از سرب بدست آمده است به این دلیل می‏توان گفت سمیت فلز کادمیم بسیار بیشتر از فلز سرب است (5، 7 و 16).

فلزات سنگین  از  عوامل  تأثیرگذار  بر  روند  فعالیت‏های

زیستی و تولیدمثلی در زئوپلانکتون‏‏ها هستند. در این مطالعه تأثیر غلظت‏های مختلف سرب و کادمیم و تراکم‏های متفاوت تغذیه‏ای در آنتن‏منشعب‏ آب شیرین
 D. magna بررسی شد. نتایج نشان داد که بین تیمارهای آزمایشی ازنظر میزان تراکم، رشد ویژه و زمان دو برابر شدن تفاوت معنی‌داری وجود دارد (05/0 .(P<نتایج مطالعات قبلی مبین آن است که وجود یا عدم وجود هرگونه آلودگی بر پویایی جمعیت، رشد، تولیدمثل و تکامل در آنتن‏منشعب‏ها تأثیر دارد (8، 12 و 18).

در این تحقیق نتایج نشان داد که با افزایش غلظت فلزات سنگین، میزان تراکم و رشد ویژه در هر دو گونه به‌طور معنی‌داری کاهش می‏یابد (05/0 .(P<در مطالعه‏ای که توسط برگلین و همکاران (1985) انجام گرفت، مشاهده شد که در غلظت‌های بالای سرب، رشد D. magna به‌طور معنی‌داری کاهش می‌یابد (8). جانسن و همکاران (2007) آنتن‏منشعبD. magna  را به مدت 21 روز با جیره حاوی مس (3000 میکروگرم مس در هر گرم غذا) تغذیه کردند. نتایج آنها نشان داد که رشد، 38 درصد و تولیدمثل، 50 درصد در جمعیت تغذیه‌شده با جیره حاوی مس نسبت به گروه شاهد کاهش پیدا می‏کند (18). فرانکو و همکاران (2007) اثر کادمیم و روی را بر رشد جوامع روتیفر Brachinous havanaensis مورد مطالعه قراردادند و مشاهده نمودند که افزایش غلظت این دو فلز در محیط کشت منجر به کاهش فراوانی جمعیت می‏شود (12).

کیفیت و کمیت جلبک‏های مورداستفاده در تغذیه همواره بر میزان رشد و تولیدمثل در زئوپلانکتون‎ها تأثیر بسزایی دارد. فاکتور مهمی که با تغییر سطح غذایی تغییر می‏کند رشد ویژه جمعیت است. در این مطالعه نتایج نشان داد که غلظت غذا بر تراکم و میزان رشد ویژه جمعیت آنتن‏منشعب D. magna تأثیرگذار است به‌طوری‌که در غلظت یکسان از سرب یا کادمیم، غذای جلبکی با تراکم زیاد رشد بهتری را نشان می‏دهد. این امر می‏تواند به‌این‌علت باشد که شرایط نامناسب تغذیه‌ای اثر کنترلی بر فرایند تولیدمثل دارد و همچنین مقدار غذا یکی از عوامل مؤثر در نرخ فیلتراسیون به شمار می‏رود. به طوری‏که در تراکم‌های پایین مواد غذایی، Daphnia و آنتن منشعب‌های دیگر دارای بالاترین نرخ فیلتراسیون هستند و بیشترین انرژی را صرف گرفتن غذا می‏کنند (11).

در این مطالعه مشاهده شد که در غلظت‏های پایین فلزات سنگین، تراکم بالای جلبک می‏تواند اثر سمیت سرب و کادمیم را تا حدی کاهش دهد. هاری و هورن (2004) نشان دادند که غلظت بالای غذای جلبکی می‏تواند اثر سمیت فلز مس را برای Ceriodaphnia dubia کاهش دهد. آنها علت را این‌گونه بیان کردند که ذرات جلبک قادرند فلزات سنگین را جذب و با خود ته‏نشین نمایند (13). اردغان و ساواس (2006) در مطالعه‏ای، تأثیر تراکم غذای جلبکی S. acuminatus را بر رشد جمعیت
 C. quadrangula مورد بررسی قراردادند و بیشترین ضریب رشد جمعیتی (24/0 در روز) را در بالاترین تراکم جلبکی یعنی 104×45 سلول در هر میلی‌لیتر بدست آوردند (37). مایلی و همکاران ( 2004) از دو گونه جلبک سبز
 S. quadricauda و S. acutus در دو سطح (13 و 52 میلی‌گرم وزن خشک) جهت بررسی میزان رشد جمعیت چهار گونه زئوپلانکتون استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که غذای جلبکی با غلظت بالا در هر چهار گونه رشد بهتری را نشان می‏دهد (25). بطور کلی عکس‌العمل گونه‏های آنتن‏منشعب به تغییرات غلظت غذایی با چندین متغیر ازجمله ضریب مصرف غذا، میزان مصرف اکسیژن، رشد سوماتیک، رشد جمعیت و سن ویژه مرگ‌ومیر می‏تواند مورد ارزیابی قرارگیرد. همچنین، آنتن‏منشعب‏ها در طبیعت شرایط بحرانی دسترسی به غذا را برای مدت نسبتاً کوتاهی تجربه می‏کنند. بنابراین استفاده از تراکم غذایی به‌عنوان فاکتور تأثیرگذار بر جمعیت آنتن‏منشعب‏ها به فهم دینامیک آنها کمک می‏کند. غلظت غذای جلبکی مورداستفاده برای رشد گونه‏های آنتن‏منشعب بایستی در حد اپتیمم باشد، حتی غلظت بالای غذا می‏تواند به گرسنگی آنتن‏منشعب منجر شود زیرا در این صورت انرژی زیادی را صرف تمیز کردن زوائد سینه‏ای مسدود شده خود می‏کنند (35).

درحالی‌که در غلظت‏های بالای فلزات، جلبک تأثیر چندانی بر سمیت نداشت زیرا فلزات سنگین همواره تأثیرات متقابلی بر جلبک‏های مورداستفاده در محیط کشت داشتند. این اثرات می‌تواند شامل تغییر شکل، ایجاد کلنی و تغییر در میزان فتوسنتز باشد (4). این امر موجب می‏گردد تا جلبک از دسترس آنتن‏منشعب‏ها خارج شود. سفیان و همکاران (2007) بامطالعه اثر کادمیم بر آنتن‏ منشعب
 C. dubia به این نتیجه رسیدند که غلظت بالای کادمیم می‏تواند منجر به کاهش تغذیه در C. dubia شود به‌طوری که بقا و تولیدمثل به‌طور معنی‏داری کاهش می‏یابد (38).

با توجه به نتایج بدست آمده، بیشترین تراکم در غلظت صفر و کمترین تراکم در بیشترین غلظت سرب و کادمیم مشاهده شد که این می‏تواند حاکی از تأثیر شدید سرب و کادمیم بر کاهش رشد و تراکم جمعیت آنتن‏منشعب
 D. magna باشد. در این مطالعه افزایش فلزات سنگین سرب و کادمیم تأثیر معنی‌داری بر تراکم جمعیت و زمان دو برابر شدن جمعیت آنتن‏منشعب D. magna داشت و موجب کاهش شدید تراکم جمعیت شد. در غلظت یکسان از سرب و کادمیم، غذای جلبکی با غلظت بالاتر رشد بهتری را ایجاد نمود که می‌تواند بیانگر این موضوع باشد که آبهای با تولید اولیه جلبکی کم آسیب‌پذیرتر از آبهای با تولیدات جلبکی زیادتر هستند و محافظت بیشتری را به لحاظ مدیرت طلب می‌نماید.

تشکر و قدردانی

از معاونت پژوهشی و تحصیلات تکمیلی دانشگاه صنعتی اصفهان به لحاظ فراهم نمودن بودجه و امکان تحقیق سپاسگزاری می‏شود.

1- افیونی، م.، 1379. آلودگی محیط‌زیست آب، خاک، هوا، انتشارات ارکان اصفهان، صفحه 318.

2- سیدی آب الوان، م.، غفاری، م.، و قرایی، ا.، 1392 .اثر نیکل(Ni) بر رشد و تراکم جمعیت روتیفر آب شیرین Brachionus calyciflorus، مجله  پژوهشهای جانوری (زیست‌شناسی ایران)، جلد 28، صفحات223-232.

3- سیدی آب الوان، م.، قرایی، ا.، و غفاری، م.، 1392 .اثر فلز سنگین جیوه (Hg) بر رشد و تراکم جمعیت روتیفر آب شیرین  Brachionus calyciflorus، مجله  پژوهشهای جانوری (زیست‌شناسی ایران)، جلد 28، صفحات 343-352.

 

4- Acharya, R., and Saify, T., 2012. Copper toxicity on cell morphometry of Senedesmus quadricauda Chodat. Indian Journal Applied and pure Biology, 27, PP: 165-171.

5- Altindag, A., Borga, M., Yigit, S., and Baykan, O., 2008. The acute toxicity of lead nitrate on Daphnia magna Straus. African Journal of Biotechnology, 23(7), PP: 4298-4300.

6- APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Works Association), and WEF (Water Environment Federation)., 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater (21th ed.). Washington DC, USA.

7- Barata, C., Baird, D., and Markich, S., 1998. Influence of genetic and environmental factors on the tolerance of Daphnia magna Straus to essential and non-essential metals. Aquatic Toxicology, 42, PP: 115-137. 

8- Berglin, R., Dave, G., and Sjobeck, M., 1985. The effects of lead on δ-aminolevulinic acid dehydratase activity, growth, hemoglobin content, and reproduction in Daphnia magna. Ecotoxicology and Environmental Safety, 9, PP: 216-229.

9- Biesinger, K.E., Christensen, G.M., and Fiandt, J. T., 1972. Effects of metal salt mixtures on Daphnia magna reproduction. Ecotoxicology and Environmental Safety, 11, PP: 9-14.

10- Chale, F.M.M., 2002. Trace metal concentrations in water, sediments and fish tissuefrom Lake Tanganyika. Total Environment, 299, PP:115 - 121.

11- Flores-Burgos, J., Sarma, S.S.S., and Nandini, S., 2003. Population growth of zooplankton (Rotifers and Cladocerans) fed Chrorella vulgaris and Scenedesmus acutus in different proportions. Acta hydrochim. Hydro- Boilogy, 31, PP: 240-248.

12- Franco, M., Sarma, S.S.S., and Nandini, S., 2007. Effect of cadmium and zinc on the population growth of Brachionus havanaensis (Rotifera: Brachionidae). Environmental Science and Health, 42, PP: 1489-1493.

13- Hauri, J.F., and Horne, A.J., 2004. Reduction in labile copper in the 7-day Ceriodaphnia dubia toxicity test due to the interaction with zooplankton food. Chemosphere, 56, PP: 717-723.

14- He, Z.L.L., Yang, X.E., and Stoffella, P.J., 2005. Trace elements in agroecosystems and impacts on the environment. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 19, PP: 125-140.

15- Hickey, C., and Vickers, M., 1992. Comparison of the sensitivity to heavy metals and pentachlorophenol of the mayflies Deleatidium spp. and the cladoceran Daphnia magna. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 26(1), PP: 87-93.

16- Hu, J., Wang, D., Wang, J., and Wang, J., 2012. Toxicity of lead on Ceriodaphnia dubia in the presence of nano-CeO2 and nano-TiO2. Chemosphere, 89, PP: 536-541.

17- James, C.M., and Al-Khars, A.M., 1986. Studies on the production of planktonic copepods for aquaculture. Syllogeus, 58, PP: 333-340.

18- Janssen, C.R., De Schamphelaere, K.A.C., Forrez, I., Dierckens, K., and Sorgeloos, P., 2007. Chronic toxicity of dietary copper to Daphnia magna. Aquatic Toxicology, 81, PP: 409-418.

19- Leblanc, G.A., 1982. Laboratory investigation into the development of resistance of Daphnia magna to environmental pollutants. Environmental Pollution, 27, PP: 309-322.

20- Lidsky, T.I., and Schneider, J.S., 2003. Lead neurotoxicity in children: basic mechanisms and clinical correlates. Brain, 126, PP: 5–19.

21- Mager, E.M., Esbaugh, A.J., Brix, K.V., Ryan, A.C., and Grosell, M., 2011. Influence of sofwater chemistry on the acute toxicity of lead to Pimephales promelas and Ceriodaphnia dubia. Toxicology and Pharmacology, 153, PP:82-90.

22- Mance, G., 1990. Pollution threat of heavy metals in aquatic environments. Elsevier Applied Science. London. UK. 372p.

23- Martins, J., Oliva, T.L., and Vasconcelos, V., 2007. Assays with Daphnia magna and Danio rerio as alert systems in aquatic toxicology. Environment International, 33(3), PP: 414-25.

24- Martinez, M.P., and Chakroff, J.B.P., 1975. Direct phytoplankton counting technique using the hemacytometer. Philippine Agricultural Scientist, 59, PP:43-50.

25- Mayeli, S., Nandini, S., and Sarma, S.S.S., 2004. The efficacy of Scenedesmus morphology as a defense mechanism against grazing of cladocerans. Aquatic Ecology, 38, PP: 515-540.

26- Mays, P.A., and Edwards, G.S., 2001. Comparison of heavy metal accumulation in a natural wetland and constructed wetlands receiving acid mine drainage. Ecological Engineering, 16, PP: 487–500.

27- Monni, S.S., Alemma, M., and Millar, N., 2000. The tolerance of Empetrum nigrum to copper and nickel. Environmental Pollution, 109, PP: 221–229.

28- Morris, J.E., and Mischke, C.C., 1999. Plankton management of fish culture ponds. Technical Bulletin Series. Iowa State University Agricultural Experiment Station, 114, PP: 1- 8.

29- Mortada, W.I., Sobh, M.A., El-Defrawy, M.M., and Farahat, S.E., 2001. Study of lead exposure from automobile exhaust as a risk for nephrotoxicity among traffic policemen. Nephrology, 21, PP: 274–9.

30- Murugan, N., and Sivaramakrishnan, K.J., 1973. The biology of Simocephalus acutirostatus King (Cladocera: Daphnidae) laboratory studies of lifespan, instar duration, egg production, growth and stages in embryonic development. Freshwater Biology, 3, PP:77-83.

31- Nichols, H.W., and Bold, H.C., 1965. Trichorsarcina polymorpha gen. Journal of Physiology, 1, PP: 34-38.

32- Nriagu, J.O., and Pacyna, J.M., 1988 Quantitative assessment of worldwide contamination of air, water and soils by trace metals. Nature, 333, PP: 134-139.

33- Omori, M., and Ikeda, T., 1984. Methods in Zooplankton Ecology. John Wiley and Sons Inc., New York, USA, 332 p.

34- Pais, I., and Jones, J.B., 2000. The Handbook of Trace Elements. St. Luice Press, Florida, 221p.

35- Porter, K.G., Feig, Y., and Vetter, E., 1983. Morphology, flow regimes and filtering rates of Daphnia, CeriodaphniaandBosmina fed natural bacteria. Oecology, 58, PP: 56-163.

36- Rose, R.M., Warne, M.S.J., and Lim, R.L., 2002. Some life history responses of the cladoceran Ceriodaphnia dubia to variations in population density at two different food concentrations. Hydrobiologia, 481, PP: 157-164.

37- Savas, S., and Erdogan, O., 2006. The effect of food (Scenedesmus acuminatus) densities and temperature on the population growth of Ceriodaphnia quadrangula (Muller, 1785). Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 23, PP:113-116.

38- Sofyan, A., Price, D., and Birge, W., 2007. Effects of aqueous, dietary and combined exposures of cadmium to Ceriodaphnia dubia. Science of the Total Environment, 385, PP: 108–116.

39- Theegala, C.S., Suleima, A.A., and Carriere, P.A., 2007. Toxicity and biouptake of lead and arsenic by Daphnia pulex. Journal of Environmental Science and Health, 42(1), PP: 27-31.

40- Villegas-Navarro, A., Gonzalez, M.C.R., Lopez, E.R., Aguilar, R.D., and Marcal, W.S., 1999. Evaluation of Daphnia magna as an indicator of toxicity and treatment efficacy of textile wastewaters. Environment International, 25(5), PP: 619-24.

41- Zar, J.H., 1984. Bioststistical analysis, 2nd edition. Prentice Hall in Englewood Cliffs, New York, USA, 718 p.