Journal of Animal Research (Iranian Journal of Biology)

Investigation on the relationship between environmental factors and distribution of Kermanshah stone loach (Sasanidus kermanshahensis) in Dinor river using Generalized Additive Model (GAM)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Fisheries, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

2 Department of Fisheries, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. of Iran

Abstract

The aim of this study was to investigate the relationship between environmental parameters and the distribution of Kermanshah stone loach (Sasanidus kermanshahensis) in Dinor River from Tigris drainage in Kermanshah Province. sampling was performed in April 2017 at 7 stations along the river. Characteristics of each station including altitude, water flow velocity, river width, water depth, characteristics of bed components including bedrock percentage and average diameter bedrock was measured immediately after fish sampling. The Generalized Additive Model (GAM) was used to investigate the effect of environmental parameters on the distribution of S. kermanshahensis. Among the studied variables, the altitude, flow velocity, river width and bed index were significant,. Based on four significant factors, the distribution model algorithm and the presence of Kermanshah stone loach were obtained.With the increase of bed index from 4 to 6, and with the increase of altitude from 840 to 1050 m above sea level (MASL), the abundance of S. kermanshahensis decreased. In addition, with increasing the width of the river from 2 to 15 m, the abundance of fish increased. The results showed that with increasing the water flow velocity from 0.4 to 0.9 m/s, the frequency of S. kermanshahensis increased, but after that, with increasing the flow velocity up to 2 m/s, the fish abundance decreased sharply. Overall, downstream areas of the river, especially stations 6 and 7 (towards Bisotun in Harsin County), which have a river bed with fine particles and low flow velocity, can be a suitable habitat for Kermanshah stone loach.

Keywords

Main Subjects

ارتباط بین متغیرهای محیطی و پراکنش جویبارماهی کرمانشاه (Sasanidus kermanshahensis) در رودخانه دینورآب با استفاده از مدل تجمعی تعمیم­یافته (GAM)

علیرضا رادخواه، سهیل ایگدری* و هادی پورباقر

گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

تاریخ دریافت: 25/07/1400          تاریخ پذیرش: 06/02/1401

چکیده

این پژوهش با هدف بررسی ارتباط بین فاکتورهای محیطی و پراکنش جویبارماهی کرمانشاه (Sasanidus kermanshahensis) در رودخانه دینورآب از حوضه آبریز تیگریس در استان کرمانشاه انجام شد. برای این منظور، نمونه­برداری از ماهیان در فروردین ماه 1396 در 7 ایستگاه در مسیر رودخانه انجام شد. به­منظور تعیین فاکتورهای محیطی مؤثر بر پراکنش جویبارماهی کرمانشاه، ویژگی­های هر ایستگاه شامل ارتفاع، سرعت جریان آب، عرض رودخانه، عمق آب، ویژگی­های اجزای بستر از جمله درصد سنگ­های بستر و قطر متوسط سنگ­های بستر، بلافاصله پس از نمونه­گیری ثبت شدند. در این مطالعه، از مدل تجمعی تعمیم یافته (Generalized Additive Model) به­منظور بررسی اثر پارامترهای محیطی بر پراکنش جویبار­ماهی کرمانشاه استفاده شد. براساس نتایج از بین متغیرهای مورد بررسی، تنها ارتفاع از سطح دریا، سرعت جریان، عرض رودخانه و شاخص بستر معنی­دار بودند و دو متغیر قطر متوسط سنگ بستر و عمق آب معنی­دار نبودند. از این­رو، براساس 4 فاکتور معنی­دار، الگوریتم مدل پراکنش و حضور گونه جویبارماهی کرمانشاه به­دست آمد. در این مدل، متغیرهای شاخص بستر، عرض رودخانه، سرعت جریان و ارتفاع از سطح دریا در تمامی ترکیب­های خطی و غیرخطی معنی­دار بودند و معیار اطلاعاتی آکائیکه (AIC) 46/27 و ضریب همبستگی 966/0 به­دست آمد. اعتبارسنجی مدل براساس داده­های موجود در هر ایستگاه نشان داد که 82 درصد از ایستگاه­ها پیش­بینی صحیحی ارائه دادند. براساس نتایج، با افزایش شاخص بستر از 4 تا 6، و با افزایش ارتفاع از سطح دریا از 840 تا 1050 متر، فراوانی جویبارماهی کرمانشاه کاهش یافت. علاوه براین، با افزایش عرض رودخانه از 2 تا 15 متر فراوانی ماهیان افزایش یافت. نتایج نشان داد با افزایش سرعت جریان آب از 4/0 تا 9/0 متر بر ثانیه، فراوانی جویبارماهی کرمانشاه افزایش یافت، اما پس از آن، با افزایش سرعت جریان تا 2 متر بر ثانیه به شدت از فراوانی ماهیان کاسته شد. به­طور کلی، مناطق پایین دست رودخانه به­ویژه ایستگاه­های 6 و 7 (به سمت بیستون در شهرستان هرسین) که دارای بستر با ذرات ریز و سرعت جریان پایین هستند، می­توانند زیستگاه مطلوبی برای جویبارماهی کرمانشاه باشند.

واژه های کلیدی: مدل تجمعی تعمیم یافته، بستر رودخانه، سرعت جریان، رودخانه دینورآب

* نویسنده مسئول، تلفن: 09396954207 ،  پست الکترونیکی: soheil.eagderi@ut.ac.ir

مقدمه

 

خانواده جویبارماهیان (Nemacheilidae) ماهیانی کوچک هستند که تنوع بالایی در آب­های داخلی ایران دارند. بسیاری از این ماهیان ساکنان بستر رودخانه­ها بوده و از بی­مهرگان کوچک و مواد گیاهی تغذیه می­کنند (16و 28). در حال حاضر، حدود 46 گونه متعلق به 7 جنس از این خانواده در آب­های داخلی ایران گزارش شده­اند (8). از جنس­های مهم این خانواده Sasanidus می­باشد که یک گونه بوم­زاد به­نام جویبارماهی کرمانشاه یا سگ­ماهی کرمانشاه (Sasanidus kermanshahensis Bănărescu & Nalbant, 1966) دارد. مناطق پراکنش این گونه حوضه آبریز تیگریس شامل رودخانه­های کشکان، گاماسیاب، دینورآب، مارون، کارون، دز، قره­سو و سیمره است (14). جویبارماهی کرمانشاه دارای بدنی کشیده با ارتفاع یکسان در بخش قدامی و خلفی و دارای ساقه دمی نسبتاً ضخیم و فاقد تیغه چربی می­باشد. در این گونه، خط جانبی ناقص، سبیلک­ها کوتاه و باله دمی صاف می­باشد و عمدتاً از حشرات آبزی تغذیه می­نماید (7). رودخانه دینورآب یکی از مناطق پراکنش جویبارماهی واقع در استان کرمانشاه دستخوش فعالیت­های انسانی از قبیل کشاورزی، گردشگری و مسکن­سازی قرار گرفته است. این روند در طی سال­های گذشته افزایش یافته است، آن چنان که مرگ و میر ماهیان در اثر اتفاقات مختلف مثل صید ماهیان به روش­های نامناسب، ورود مواد شوینده و پساب خروجی از خانه­های مسکونی و سموم زمین­های کشاورزی و از بین رفتن زیستگاه این ماهیان بر اثر برداشت شن و ماسه و سایر عوامل بسیار مشهود است (2). عدم وجود اطلاعات کافی در مورد زیست­شناسی و بوم­شناسی این ماهی از یک سو و دستکاری رو به افزایش رودخانه دینورآب از سوی دیگر، لزوم شناخت هرچه بیش­تر خصوصیات زیستگاهی ماهیان این رودخانه را دو چندان کرده است. بیش­تر گونه­هایی که در معرض خطر انقراض هستند، به دلیل از دست دادن زیستگاه مطلوب آن­ها می­باشد. با تمرکز روی حفاظت زیستگاه­های خاص و تعیین خصوصیات زیستگاهی مورد پسند به­وسیله­ی گونه­های در معرض خطر، این گونه­ها می­توانند قبل از این که در معرض خطر قرار بگیرند، تحت حمایت واقع شوند (13). در صورتی که مدیران و محققان ارتباط بین تغییرات فیزیکی زیستگاه و شرایط جوامع را درک کنند، می­توانند اثر بخشی اقدامات مدیریتی را ارزیابی کرده و برای کمک به حفاظت از گونه، مورد استفاده قرار دهند (23). در واقع، هرگاه گونه­ای در اثر تخریب زیستگاه دچار تهدید شود، با شناخت از عواملی که گونه به آن­ها وابستگی دارد، می­توان طرح­های حفاظتی را با توجه به آن عوامل ارائه نمود. استفاده از مدل­سازی مطلوبیت زیستگاه در زیست­شناسی حفاظت به سرعت در حال رشد است. روش­های متفاوتی برای مدل­سازی مطلوبیت زیستگاه گونه­های آبزی وجود دارد. تفاوت اصلی بین این روش­ها نوع کیفیت داده­های مورد نیاز است. مدل­هایی که نیازمند داده­های حضور وعدم حضور هستند، شامل مدل­های خطی تعمیم­یافته (Generalized Linear Model)، مدل­های تجمعی تعمیم­یافته (Generalized Additive Model)، طبقه­بندی، تجزیه و تحلیل درخت رگرسیونی و روش شبکه عصبی می­باشند (11). مطالعات انجام شده نشان داده است که مدل GAM به منظور دستیابی به زیستگاه­هایی با مطلوبیت و احتمال حضور بالا و زیستگاه نیمه­مطلوب با احتمال حضور پایین دقت بیش­تری دارد (21). تاکنون، پژوهش­های مختلفی با هدف بررسی این مدل در پراکنش جوامع ماهی انجام شده که از جمله آن­ها می­توان به مطالعات موراسی و همکاران (2009)، ساگاریس و همکاران (2014) و رضایی و سنگول (2018) اشاره کرد. با توجه به این­که تاکنون نیازهای زیستگاهی جویبارماهی کرمانشاه (S. kermanshahensis) به­عنوان یک گونه بوم­زاد در آب­های داخلی ایران مورد بررسی قرار نگرفته است، لازم است که ارتباط بین پراکنش این گونه و متغیرهای محیطی مورد مطالعه قرار گیرد، چرا که اطلاعات به­دست آمده از این نوع مطالعات می­تواند در جهت مدیریت و حفاظت اکوسیستم­های آبی که زیستگاه گونه­های بوم­زاد می­باشند، مورد استفاده قرار گیرد. از این­رو، پژوهش حاضر با هدف بررسی ارتباط بین فاکتورهای محیطی و پراکنش جویبارماهی کرمانشاه در رودخانه دینورآب با استفاده از مدل تجمعی تعمیم یافته (GAM) به­اجرا درآمد. علاوه بر این، بررسی کارایی مدل GAM، هدف دیگر این مطالعه می­باشد.

مواد و روشها

منطقه مورد مطالعه: رودخانه دینورآب ازکوه­های حوله و

شیخ میرزا در دهستان کیوه نانات شهرستان سنقر و کلیایی سرچشمه می­گیرد و در جهت جنوبی وارد دهستان حر شده و روستاهای سرتخت، سنگ سفید، سربرزه، قره قاچاق، چوبینه را مشروب نموده و به رودخانه جامیشان که از شهرستان سنقر به این دهستان وارد می­شود، ملحق می گردد. رودخانه دینورآب در ادامه به­طرف جنوب غربی متمایل شده و از دهستان گاماسیاب گذشته و وارد شهرستان هرسین می­گردد و سرانجام، در شهرستان هرسین با رودخانه گاماسیاب یکی می­شود (شکل 1). حوضه آبریز رودخانه دینورآب بخشی از حوضه آبریز کرخه است که با مساحت 65/2123 کیلو‌متر مربع در شمال شرق استان کرمانشاه واقع شده است (3).

 

 

شکل 1- موقعیت جغرافیایی رودخانه دینورآب و ایستگاه­های مورد مطالعه

 

 

نمونه­برداری: در این مطالعه، 7 ایستگاه در طول رودخانه دینورآب انتخاب شدند. موقعیت، مختصات جغرافیایی و ویژگی­های بستر و حاشیه رودخانه در هرکدام از ایستگاه­های مورد مطالعه در شکل 1 و جدول 1 ارائه شده است. نمونه­برداری در فروردین ماه 1396 در 7 ایستگاه در مسیر رودخانه با استفاده از دستگاه الکتروشوکر (Samus Mp750) به همراه یک ساچوک و یک تور پشتیبان، به صورت رفت و برگشت انجام شد. در این مطالعه فاصله ایستگاه­ها به­گونه­ای تعیین شد که علاوه بر عدم هم­پوشانی بین ایستگاه­های مورد مطالعه، متأثر از فعالیت­های انسانی نباشند و بتوانند چشم­انداز جامعی از وضعیت اکوسیستم و ویژگی­های زیستگاهی ماهیان ارائه دهند. در هر مرحله نمونه­برداری، یک ایستگاه به طول 30 متر در نظر گرفته شد و 3 بار در امتداد رودخانه تکرار شد.

 

جدول 1- مختصات جغرافیایی ایستگاه­های نمونه­برداری و ویژگی­های بستر و حاشیه­ی رودخانه در ایستگاه­های مختلف

شماره

نوع بستر

نوع حاشیه رودخانه

طول و عرض جغرافیایی

1

شنی و سنگی

قلوه­سنگی و درختان حاشیه­ای

N34-53-28 E48-31-56

2

قلوه سنگ

سنگلاخی

N34-52-50 E48-32-11

3

شنی و سنگی

سنگلاخی و گلی وگیاهان حاشیه­ای

N34-52-28 E48-32-32

4

گلی و شنی

شنی و گیاهان حاشیه­ای

N34-51-58 E48-32-38

5

قلوه سنگ

سنگلاخی

N34-51-50 E48-32-43

6

شنی و سنگی

سنگلاخی زیر پل جاده­ای

N34-51-44 E48-32-55

7

شن و ماسه

گیاه و علفزار با میانه گیاهی

N34-51-31 E48-31-18

 

نمونه­های صید شده در محلول عصاره گل میخک بیهوش شدند و سپس، با استفاده از منابع معتبر (4، 7، 8 و 9) شناسایی و سپس شمارش شدند. بعد از اتمام این مرحله، نمونه­ها با احتیاط لازم به آب تازه منتقل شده و بعد از اطمینان از صحت آن­ها و بازیابی توانایی شنا، به رودخانه رهاسازی شدند. در شکل 2، تصویری از نمونه زنده جویبارماهی کرمانشاه که در طول نمونه­برداری از رودخانه دینورآب صید گردید، آورده شده است.

 

شکل 2- تصویر جویبارماهی کرمانشاه (Sasanidus kermanshahensis) نمونه­برداری شده از رودخانه دینورآب

 

اندازه­گیری متغیرهای محیطی: به­منظور تعیین فاکتورهای محیطی مؤثر بر زیست گونه جویبارماهی کرمانشاه، ویژگی­های هر ایستگاه نمونه­گیری شامل ارتفاع، سرعت جریان آب، عرض رودخانه، عمق آب، ویژگی­های اجزای بستر از جمله درصد سنگ­های بستر و قطر متوسط سنگ­های بستر بلافاصله پس از نمونه­گیری اندازه­گیری شدند. ارتفاع (m) از سطح دریا در کلیه ایستگاه­های نمونه­برداری با استفاده از سامانه موقعیت‌یاب جهانی (Global Positioning System) بت گردید. در شکل 3 تصاویری از برخی ایستگاه­های نمونه­برداری ارائه شده است. سرعت جریان آب (m/s) رودخانه طبق الگوی استفاده از جسم شناور استفاده شد. برای کاهش خطای احتمالی در این روش، در هر ایستگاه اندازه­گیری سرعت در سه نوبت تکرار و میانگین این مقادیر بعد از ضرب کردن در ضریب اصلاحی مربوطه (9/0) به­عنوان سرعت جریان آب در ایستگاه در نظر گرفته شد. عرض رودخانه (m) در سه منطقه شامل ابتدا، میانه و انتهای هر ایستگاه مورد اندازه­گیری قرارگرفت و سپس میانگین عرض رودخانه در این سه ناحیه، به عنوان عرض رودخانه برای کل زیستگاه تعیین گردید. عمق آب (cm) هر ایستگاه به­طور تصادفی در سه ترانسکت خطی در طول عرض رودخانه و در هر ترانسکت حدود 20 مرتبه به کمک شاخص متریک ثبت و میانگین به عنوان عمق رودخانه در هر ایستگاه در محاسبات استفاده شد. درصد سنگ­های بستر با مشاهده دقیق ترکیب سنگی بستر در هر ایستگاه و با کمک طبقات اندازه سنگ­ها (جدول بستر) درصد هریک از اجزای بستر در هر ایستگاه ثبت گردید (جدول 2). قطر متوسط سنگ­های بستر (cm) با توجه به میزان قطر سنگ­های غالب بستر رودخانه و اندازه­گیری قطر سنگ 20 پلات تصادفی 50 در 50 سانتی­متر اندازه­گیری و طبقه­بندی شد و شاخص بستر توسط فرمول زیر محاسبه شد. باتوجه به تنوع قطر سنگ­ها سعی بر آن شد که پلات انتخابی به­نحوی انتخاب شود که معرف آن زیستگاه باشد.

شاخص بستر= 08/0× (مساحت ناحیه سنگ صخره­ای) + 70/0 × (مساحت ناحیه تخته سنگی) + 06/0 × (مساحت ناحیه سنگ فرش) + 05/0 × (مساحت ناحیه شنی) + 035/0 × (مساحت ناحیه ماسه­ای)

جدول 2- طبقات قطر متوسط سنگ بستر ایستگاه­های نمونه­برداری

قطر متوسط سنگ­های بستر (mm)

سنگ­بزرگ (Bed rock)

>400

تخته سنگ (Boulder)

400- 256

سنگ­فرش (Cobble)

256- 64

شن (Gravel)

64- 2

ماسه (Sand)

<2

 

 

 

ایستگاه 1

ایستگاه 2

ایستگاه 4

ایستگاه 5

شکل 3- تصاویر برخی از ایستگاه­های نمونه­برداری در رودخانه دینورآب، استان کرمانشاه

 

مدل تجمعی تعمیم یافته (GAM): از آن­جایی که مدل GAM برای بررسی اثر چندین متغیر مستقل بر روی یک متغیر غیر پارامتریک مورد استفاد قرار می­گیرد، از این­رو، برای بررسی اثر فاکتورهای محیطی بر پراکنش سگ­ماهی در روش GAM از نرم افزار HABSEL Version 1.00  استفاده شد که الگوریتم GAM مورد استفاده در این نرم­افزار براساس روش (12) می­باشد. این روش برخلاف سایر روش­های غیرپارامتری از جمله شبکه­های عصبی (Artificial Neural Network) یک مدل فرمولی ارئه نمی­دهد، ولی در زمانی که داده­ها در مدل­های خطی با حضور فراوانی گونه تناسب ندارد می­تواند، نتایج بهتری در بررسی مطلوبیت­های زیستگاهی ارائه دهد (6)، چرا که smoothing در این روش غیرپارامتری، برخلاف منحنی­های معمول در مدل­های خطی، هر گونه شکل نمودار را در روابط بین متغیرهای مستقل و متغیر پاسخ (حضور و فراوانی) امکان­پذیر می­کند و این انعطاف­پذیری برای آنالیزهای جستجوگرانه مناسب می­باشد. مدل GAM پاسخ احتمالی را در هر گروه از پراکنش امکان­پذیر می­سازد. در تحقیق حاضر، از پراکنش پواسون (Poisson) و تابع لگاریتمی برای به­دست آوردن مدل استفاده گردید. در این روش، تعداد فراوانی ماهی به­عنوان متغیر وابسته و سایر متغیرها به­عنوان متغیرهای مستقل وارد نرم­افزار شدند.

نتایج

میزان متغیرهای کمَی اندازه­گیری شده به تفکیک مقادیر کمینه، بیشینه و متوسط در جدول 3 آورده داده شده است. همچنین، درصد سنگ­های بستر و شاخص بستر در هر کدام از ایستگاه­های نمونه­برداری در جدول 4 ارائه شده است. براساس نتایج، تنها متغیرهای ارتفاع از سطح دریا، سرعت جریان، عرض رودخانه و شاخص بستر معنی­دار بودند و دو متغیر قطر متوسط سنگ بستر و عمق آب معنی­دار نبودند. از این­رو براساس 4 فاکتور معنی­دار، الگوریتم مدل پراکنش و حضور گونه جویبارماهی کرمانشاه به­صورت زیر به­دست آمد:

پیش­بینی (به­صورت قدر مطلق) = ضریب ثابت + (037/0-) (ارتفاع از سطح دریا) + (587/3-) (سرعت جریان) + (483/0) (عرض رودخانه) + (3/4-) (شاخص بستر)

 

جدول 3- حداقل، حداکثر و میانگین متغیرهای زیست­محیطی طی نمونه­برداری ماهیان در منطقه مورد مطالعه

متغیرهای زیست­محیطی

کمینه

بیشینه

میانگین

دمای هوا

17

25

21

عرض رودخانه (متر)

1

12

4 

ارتفاع (متر)

887

1123

57/918

عمق (سانتی­متر)

76/13

5/45

9/26

سرعت آب (متر بر ثانیه)

44/0

94/0

76/0

قطر سنگ بستر (سانتی­متر)

4

32

85/10

شاخص بستر

86/3

62/5

62/4

جدول 4- درصد سنگ­های بستر و شاخص بستر در هر ایستگاه

ایستگاه

سنگ بستر

تخته­سنگ

سنگ­فرش

شن

ماسه

شاخص بستر

1

-

15%

45%

15%

25%

37/5%

2

-

20%

25%

45%

10%

5/5%

3

-

40%

30%

25%

5%

86/5%

4

-

-

40%

55%

5%

32/5%

5

-

5%

5%

70%

20%

85/4%

6

-

40%

20%

5%

10%

26/5%

7

-

10%

20%

30%

40%

8/4%

 

 

دراین مدل، متغیرهای شاخص بستر، عرض رودخانه، سرعت جریان و ارتفاع از سطح دریا در تمامی ترکیب­های خطی و غیرخطی، معنی­دار بودند (جدول5) و مقدار مدل آکائیکه (AIC)، 46/27 و ضریب همبستگی 966/0 بودند (جدول6). اعتبارسنجی مدل براساس داده­های موجود در هر ایستگاه مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که 82 درصد از ایستگاه­ها پیش­بینی صحیحی ارائه دادند. داده­های حاصل ازSmoothing  در مدل GAM در جدول 7 ارائه شده است.

 

جدول 5- نتایج آنالیز GAM و مقادیر ضرایب فاکتورها، خطای استاندارد، ارزش t و p

پارامتر

ضریب

±SE

ارزش t

ارزش P

ضریب ثابت

691/27

174/3

722/8

0009/0

شاخص بستر

300/4-

532/0

080/0-

001/0

ارتفاع از سطح دریا (متر)

037/0-

008/0

640/4-

009/0

سرعت آب (متر بر ثانیه)

587/3-

802/0

469/4-

011/0

عرض رودخانه (متر)

483/0

093/0

163/5

006/0

جدول 6- نتایج آنالیز آماره F، r2 و آکائیکه مدل GAM

آماره

مقدار

ارزش p

F  ratio

131/9

***

معنی­دار

 

r2

966/0

Akaike information (AIC)

464/27

 

جدول 7- نتایج حاصل از آنالیز مدل (Smoothed)

پارامتر

مقدار انحراف

درجه آزادی

MS

F

P(F)

شاخص بستر

134/0

6/11

083/0

112/0

589/0

ارتفاع از سطح دریا (متر)

252/0

97/11

128/0

172/0

845/0

سرعت آب (متر بر ثانیه)

215/7

81/1

997/3

375/5

083/0

عرض رودخانه (متر)

499/0

73/1

289/0

389/0

676/0

 

 

نمودارهای آنالیز GAM مربوط به ویژگی­های زیستگاهی در شکل 4 آورده شده است. این نمودارها حضور ماهی در محدوده­های زیستگاهی مورد مطالعه را نشان می­دهد. بر اساس نتایج، با افزایش معیار شاخص بستر از 4 تا 6، فراوانی جویبارماهی کرمانشاه کاهش یافت. علاوه بر این، فراوانی ماهیان با افزایش ارتفاع از 840 تا 1050 متر از سطح دریا با کاهش همراه بود. این در حالی بود که با افزایش عرض رودخانه از 2 تا 15 متر فراوانی ماهیان افزایش یافت. نتایج نشان داد که واکنش جمعیت ماهیان به سرعت جریان آب در مقایسه با سایر فاکتورها متفاوت بود، به­طوری­که با افزایش سرعت جریان آب از 4/0 تا 9/0 متر بر ثانیه، فراوانی جویبارماهی کرمانشاه افزایش یافت، اما پس از آن، با افزایش سرعت جریان تا 2 متر بر ثانیه به شدت از فراوانی ماهیان در زیستگاه کاسته شد. به­طور کلی، نتایج نشان داد که فاکتورهای ارتفاع و شاخص بستر، رابطه معکوس و فاکتور عرض رودخانه رابطه مستقیمی با فراوانی جویبارماهی کرمانشاه نشان ­دادند.

بحث و نتیجه­گیری

درک رابطه بین فراوانی ماهیان و عوامل محرکه زیست محیطی و بوم­شناختی توزیع می­تواند از نظر بوم­شناسان و زیست­شناسان حائز اهمیت باشد. علاوه بر این، بررسی این رابطه می­تواند پاسخ یک جمعیت به تغییرات اقلیمی را پیش بینی کند (20) و به توضیح تنوع قابل انعطاف­ گونه­ها نیز کمک کند (17و 26). در مطالعه حاضر ارتباط بین پارامترهای محیطی و پراکنش جویبارماهی کرمانشاه در رودخانه دینورآب مورد بررسی قرارگرفت و مکانیسم­های پراکنش این گونه با استفاده از مدل تجمعی تعمیم یافته (GAM) شناسایی شد. نتایج نشان داد که از بین 6 متغیر محیطی مورد بررسی، 4 متغیر رابطه معنی­داری نشان دادند که این متغیرها شامل عرض رودخانه، سرعت جریان آب، شاخص بستر و ارتفاع از سطح دریا بودند. این نتایج نشان می­دهد که مدل GAM از کارایی تقریباً مناسبی برای بیان ارتباط بین متغیرهای محیطی و فراوانی و پراکنش جویبارماهی کرمانشاه در رودخانه دینورآب برخوردار است. در این مطالعه، معیار اطلاعاتی آکائیکه (AIC) معیاری برای سنجش نیکویی برازش است و مدلی که دارای کمترین مقدار معیار AIC باشد، بهترین مدل است. با توجه به معیار AIC در مدل GAM، می­توان کارایی این مدل را برای جویبارماهی کرمانشاه مثبت ارزیابی نمود.

 

شکل 4- دامنه­ ویژگی­های زیستگاهی مورد استفاده توسط سگ ماهی­ کرمانشاه (S. kermanshahensis) در رودخانه دینورآب (محور افقی تغییرات ویژگی­های محیطی و محور عمودی فراوانی جویبارماهی کرمانشاه در رودخانه دینورآب را نشان می­دهد)

 

تاکنون در پژوهش­های مختلفی از مدل تجمعی تعمیم یافته استفاده شده است. موراسی و همکاران (2009) از این مدل برای نشان دادن روابط بین عوامل محیطی و پراکنش ماهی­های دریایی و کریل در خلیج سِندای (Sendai) در ژاپن استفاده کردند (19). آنها دریافتند که مدل GAM برای بررسی اثرات عوامل محیطی بر توزیع موجودات زنده و همچنین، پیش­بینی پراکنش موجودات در مناطق مطالعه نشده، بسیار مفید است. در مطالعه­ای دیگر، اِشمینگ و همکاران (2013) که مدل پیش­بینی زیستگاه را برای ماهیان صخره­های مرجانی مورد ارزیابی قرار دادند، به کاربرد مدل GAM اشاره کردند و پتانسیل این روش را برای حمایت از برنامه­های حفاظتی مهم و برجسته برشمردند (27). این یافته­ها هم­سو با نتایج مطالعه حاضر است و کارایی مدل GAM را تایید می­نمایند.

در مطالعه حاضر، نتایج آنالیز GAM نشان داد که ارتباط معکوسی بین ارتفاع و پراکنش ماهیان وجود دارد، به­طوری که با افزایش ارتفاع از 840 تا 1050 متر از سطح دریا، از فراوانی ماهیان کاسته می­شود. طباطبایی و همکاران (1394) در مطالعه ای که پیرامون محدوده زیستگاهی جویبارماهی سفیدرود (Oxynoemacheilus bergianus) رودخانه کُردان انجام دادند، به نتیجه مشابهی دست یافتند. آنها بیان کردند که زیستگاه انتخابی جویبارماهی سفیدرود در رودخانه کُردان در مناطقی است که ارتفاع کمتر باشد که با نتایج مطالعه حاضر مطابقت دارد. انتخاب زیستگاه­های با ارتفاع پایین توسط این گونه را می­توان با توجه به وضعیت ژئولوژیکی رودخانه دینورآب توجیه نمود. مناطقی که ارتفاع آنها از سطح دریا پایین­تر است، در واقع ایستگاه­ها پایین­دست رودخانه هستند که به­دلیل شرایط ویژه مانند افزایش عرض رودخانه، میکروزیستگاه­های بیشتری را برای سکونت گونه­های ماهی فراهم می­کنند (32).

براساس نتایج، ارتباط معکوس بین شاخص بستر و پراکنش جویبار ماهی کرمانشاه مشاهده شد، به­طوری که با افزایش شاخص بستر از 4 تا 6، از فراوانی ماهیان کاسته شد. این نتیجه موید این نکته است که در مناطقی از رودخانه که مقدار شاخص بستر پایین­تر باشد، بهترین دامنه زیستگاهی برای جویبار­ماهی کرمانشاه می­باشد. این وضعیت در مورد گونه­های دیگر جویبار­ماهیان از قبیل جویبار­ماهی سفیدرود نیز صدق می کند. طباطبایی و همکاران (1394) بیان کردند که جویبار­ماهی سفیدرود اغلب بسترهای با ذرات متوسط تا ریز را در رودخانه کُردان ترجیح می­دهد. افزایش شاخص بستر در مطالعه حاضر نشان دهنده این است که بخش بیشتری از بستر رودخانه توسط سنگ­ها و قلوه­سنگ­ها پوشیده شده است. نتایج روش GAM نشان می­دهد که حضور جویبارماهی کرمانشاه در مناطقی که شاخص بستر پایین­تر (یعنی ذرات بستر ریزتر هستند) است، بیشتر مشاهده شده است. در توجیه این مسئله، می­توان این چنین بیان نمود که در هنگام خطر شکارچی، بسترهای رسی و ماسه­ای می­توانند زیستگاه­های مناسبی برای پنهان شدن گونه مورد نظر باشند (5و 22). مطالعه حاضر نشان داد که ارتباط مستقیمی بین عرض رودخانه و فراوانی ماهیان وجود دارد، به­طوری­که با افزایش عرض رودخانه از 2 تا 15 متر، فراوانی ماهیان افزایش یافت. بنابراین می­توان پیش­بینی نمود در بخش هایی از رودخانه که عرض بیشتر است، فراوانی ماهیان نیز بیشتر خواهد بود. این نتیجه هم­سو با یافته­های طباطبایی و همکاران (1394) در مورد گونه­ی Oxynoemacheilus bergianus می­باشد. افزایش عرض رودخانه­ها می­تواند میکروزیستگاه­های متعددی را برای گونه­های مختلف ماهی فراهم کند (1).

جریان آب تابعی از هیدرولوژی و ژئومورفولوژی یک منطقه است و ویژگی های مهمی مانند عرض، عمق، سرعت جریان و ترکیب بستر را کنترل می کند و بنابراین نقش اصلی را در اکولوژی رودخانه ایفا می­کند (10، 15 و 29). نتایج مطالعه حاضر نشان داد با افزایش سرعت جریان آب از 4/0 تا 9/0 متر بر ثانیه، فراوانی جویبارماهی کرمانشاه افزایش یافت، اما در ادامه، با افزایش سرعت جریان تا 2 متر بر ثانیه به­شدت از فراوانی ماهیان کاسته شد. در برخی از مطالعات، ترجیح زیستگاهی گونه­های جویبارماهی از نظر سرعت جریان آب مورد بررسی قرار گرفته است. ریفلارت و همکاران (2009) بیان داشتند که جویبارماهی خاردار (Cobitis taenia) در آب­های با سرعت صفر یافت شد و حضورش رابطه نزدیکی با بسترهای ذرات ریز داشت (25). طباطبایی و همکاران (1394) بیان کردند که سرعت جریان 1/1 تا 2/1 متر بر ثانیه، محدوده زیستگاهی مطلوب برای جویبارماهی سفیدرود (Oxynoemacheilus bergianus) در رودخانه کُردان است. در تحقیق حاضر بیشترین فراوانی جویبارماهی کرمانشاه در سرعت جریان 75/0 تا 1/1 مشاهده شد. این نتیجه نشان می­دهد که این گونه در مقایسه با گونه­های دیگر مانند جویبارماهی سفیدرود جریان­های آهسته­تر را ترجیح می­دهد و مانند سگ­ماهی خاردار (C. taenia) رابطه نزدیکی با بسترهای ذرات ریز دارد. با این حال، در برخی از تحقیقات از جمله ریفلارت و همکاران (2009)، نتایج متناقضی در مورد سایر گونه­های جویبارماهی ارائه شده است. به عنوان مثال، ریفلارت و همکاران (2009) در بررسی محدوده پراکنش جویبارماهی سنگی (Barbatula barbatula) اظهار داشتند که این گونه بیشتر در آبهای سطحی با جریان تند یافت می­شود و حضور آن رابطه مستقیمی با نزدیکی به کناره­های رودخانه داشت. حضور جویبارماهی کرمانشاه در مناطق با سرعت پایین جریان آب را می­توان این چنین توجیه نمود که این گونه به­دلیل حفظ بقای خود و همچنین، جلوگیری از شکار شدن، اغلب در بسترهای با ذرات ریز حضور دارد، چرا که در هنگام خطر می­تواند در این مناطق پنهان شود. لازمه حضور این گونه در این نوع از بسترها این است که یک جریان آرام و آهسته و بدون آشفتگی وجود داشته باشد، چرا که سرعت جریان بالاتر ممکن است باعث فرسایش بستر رودخانه و در نتیجه، منجر به کاهش تنوع شود (31). این نتایج با اظهارات میچ و گُسِلینک (2000) مطابقت دارد که تأیید کردند برای بسیاری از ماهیان، حفظ موقعیت در زیستگاه­هایی که سرعت جریان بالایی دارند، از نظر انرژی هزینه­بَر است (18). بنابراین، این ماهی­ها باید در آبگیرهای عمیق و همراه با جریان آهسته آب زیست نمایند (30). به­عبارت دیگر سرعت پایین آب می­تواند امکان دسترسی گونه­های ماهی را به منابع غذایی افزایش دهد و بقای آن را تضمین نماید. یافته­های مطالعه حاضر نشان داد که با توجه به متغیرهای محیطی، مناطق پائین­دست رودخانه دینورآب (در نزدیکی شهر بیستون، شهرستان هرسین) زیستگاه مطلوب­تری برای جویبارماهی کرمانشاه می­باشد. همچنین در پژوهش حاضر کارایی مدل GAM مطلوب ارزیابی شد و توانست ارتباط بین برخی از فاکتورهای محیطی و فراوانی و پراکنش جویبارماهی کرمانشاه را به خوبی نشان دهد. نتایج این تحقیق می­تواند در راستای حفاظت و مدیریت زیستگاه ماهیان در برنامه­های پیش­رو مورد استفاده قرار گیرد. شایان ذکر است که اهمیت این تحقیقات در مورد گونه­های بوم­زاد، منحصر به فرد و در معرض خطر که با کاهش جمعیت در طول زمان همراه هستند، بیشتر احساس می­شود.

سپاسگزاری

بدین­وسیله کلیه نگارندگان مراتب قدردانی و سپاس خود را از حمایت­های ارزنده دانشگاه تهران در راستای اجرای این پروژه اعلام می­نمایند.

  1. رادخواه، ع.ر.، ایگدری، س.، پورباقر، ه.، شمس، ی.، 1399. بررسی فون ماهیان و عوامل محیطی موثر بر تنوع زیستی در رودخانه زرینه­رود، حوضه دریاچه ارومیه (استان آذربایجان غربی)، مجله علمی شیلات ایران، دوره 29، شماره 1، صفحات 91-81.
  2. رادخواه، ع.ر.، ایگدری، س.، و پورباقر، ه.، 1399. شناسایی عوامل موثر بر کاهش جمعیت لامپری خزری (Caspiomyzon wagneri Kessler, 1870) و لزوم اتخاذ سیاست­های مدیریتی- حفاظتی. دومین همایش ملی حفاظت از ماهیان بوم­زاد ایران؛ با تاکید بر ماهیان حوضه آبریز دریای خزر، دانشگاه گیلان و انجمن ماهی­شناسی ایران، صفحات 101-93.
  3. شرکت سهامی آب منطقه­ای کرمانشاه، 1400. اطلاعات آماری استان کرمانشاه، آدرس وبسایت: http://www.kshrw.ir، (تاریخ دسترسی: 14 /2/1400).
  4. عبدلی، 1.، 1395. راهنمای میدانی ماهیان آب­های داخلی ایران، انتشارات ایران­شناسی (چاپ اول)، 272 صفحه.
  5. طباطبایی، ن.، ایگدری، س.، هاشم­زاده، ا.، و زمانی، م.، 1394. بررسی محدوده زیستگاهی سگ­ماهی جویباری سفیدرود Oxynoemacheilus bergianus در رودخانه کُردان (حوضه دریاچه نمک، استان البرز) در فصل پاییز، مجله پژوهش­های جانوری، دوره 28، شماره 3، صفحات 370-361.

 

  1. Ahmadi-Nedushan, B., ST-Hilare, A., Berube, M., Robichaud, E., Thiemonge, N., and Bobeea, B., 2006. A review of statistical methods for the evaluation of aquatic habitat suitability for instream flow assessment. River Research and Applications, 22, PP: 503-523.
  2. Coad, B.W., 2021. Freshwater Fishes of Iran, Website address: http://www.briancoad.com. (access date: 03.09.2021).
  3. Esmaeili, H.R., Sayyadzadeh, G., Eagderi, S., and Abbasi, K., 2018. Checklist of freshwater fishes of Iran. FishTaxa, 3, PP: 1-95.
  4. Froese, R., and Pauly, D., 2021. FishBase, World Wide Web electronic publication, Website address: www.fishbase.org, (access date, 03,10,2021).
  5. Gebrekiros, S.T., 2016. Factors affecting stream fish community composition and habitat suitability. Journal of Aquaculture and Marine Biology, 4, PP: 00076. DOI: 10.15406/jamb.2016.04.00076.
  6. Guisan, A., and Zimmermann, N.E., 2000. Predictive habitat distribution models in ecology. Ecological Modeling. Ecological Modelling, 135, PP: 147-186. DOI: 10.1016/S0304-3800(00)00354-9.
  7. Hastie, T.J., and Tibshirani, R.J., 1990. Generalized additive models. 1st edition. Chapman and Hall/CRC, 352 p.
  8. Hoghoghi, M., Eagderi, S., and Shams-Esfandabad, B., 2015. Habitat use of Alburnoides namaki in the Jajroud River (Namak Lake basin, Iran). International Journal of Aquatic Biology, 3, PP: 390-397.
  9. Iran Fish Database., 2021. Kermanshah stone loach (Sasanidus kermanshahensis). Website address: http://fishbase.ir, (access date: 10.17.2021).
  10. Jungwirth, M., Muhar, S., and Schmutz, S., 2002. Re-establishing and assessing ecological integrity in riverine landscapes, Freshwater Biology, 47, PP: 867-887.
  11. Kottelat, M., and Freyhof, J., 2007. Handbook of European freshwater fishes. Publications Kottelat, Cornol and Freyhof, Berlin, 646 p.
  12. Link, J.S., and Garrison, L.P., 2002. Trophic ecology of Atlantic cod Gadus morhua on the northeast US continental shelf. Marine Ecology Progress Series, 227, PP: 109-123. DOI:10.3354/meps227109.
  13. Mitsch, W.J., and Gosselink, J.G., 2000. Wetlands. (3rd edn), John Wiley and Sons, New York, 52, PP: 395-414.
  14. Murase, H., Nagashima, H., Yonezaki, S., Matsukura, R., and Kitakado, T., 2009. Application of a generalized additive model (GAM) to reveal relationships between environmental factors and distributions of pelagic fish and krill: a case study in Sendai Bay, Japan, ICES Journal of Marine Science, 66, PP: 1417-1424.
  15. Nye, J.A., Link, J.S., Hare, J.A., and Overholtz, W.J., 2009. Changing spatial distribution of fish stocks in relation to climate and population size on the North-east United States continental shelf, Marine Ecology Progress Series, 393, PP: 111-129.
  16. Oberdorff, T., Pont, D., Hugueny, B., and Chessel, D., 2001. A probabilistic model characterizing fish assemblages of French rivers: a framework for environmental assessmen, Freshwater Biology, 46, PP: 399-415.
  17. Pati, A.K., and Agrawal, A., 2002. Studies on the behavioural ecology and physiology of a hypogean loach, Nemacheilus evezardi, from the Kotumsar Cave, India. Current Science, 83(9), PP: 1112-1116.
  18. Radkhah, A.R., Eagderi, S., and Poorbagher, H., 2019. Book Review: Schmutz, S., Sendzimir, J.: Riverine ecosystem management: science for governing towards a sustainablefuture (Aquatic Ecology Series). Journal of Landscape Ecology, 11(3), 3 p.
  19. Rezaei, R., and Sengül, H., 2018. Development of generalized additive models (GAMs) for Salmo rizeensis endemic to North-Eastern streams of Turkey. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 19, PP: 29-39.
  20. Rifflart, R., Carrel, G., Coarer, Y., and Fontez, B.N.T., 2009. Spatio-temporal patterns of fish assemblages in a large regulated alluvial river. Freshwater Biology, 54, PP: 1544-1559.
  21. Sagarese, S.R, Frisk, M.G, Cerrato, R.M, Sosebee K.A, Musick, J.A., and Rago, P.J., 2014. Application of generalized additive models to examine ontogenetic and seasonal distributions of spiny dogfish (Squalus acanthias) in the Northeast (US) shelf large marine ecosystem, Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 71, PP: 1-31.
  22. Schmiing, M., Afonso, P., Tempera, F., and Santos, R.S., 2013. Predictive habitat modelling of reef fishes with contrasting trophic ecologies. Marine Ecology Progress Series, 474, PP: 201-216.
  23. Vasil'eva, E.D., and Vasil'ev, V.P., 2006. Cobitis pontica sp. nova—a new spined loach species (Cobitidae) from the Bulgarian waters. Journal of Ichthyology, 46, PP: 15-20.
  24. Vlach, P., Dusek, J., Svatora, M., and Moravec, P., 2005. Fish assemblage structure, habitat and microhabitat preference of five fish species in a small stream, Folia Zoological, 54, PP: 421-431.
  25. Walser, C.A., and Bart, H.L., 1999. Influence of agriculture on instream habitat and fish assemblage structure in Piedmont watersheds of the Chattahoochee River system, Ecology of Freshwater Fish, 8, PP: 237-246.
  26. Walsh, C.J., Fletcher, T.D., and Ladson, A.R., 2005. Stream restoration in urban catchments through redesigning storm water systems: looking to the catchment to save the stream, Journal of the North American Benthological Society, 24, PP: 690-705.
  27. Wootton, R., 1992. Fish Ecology (Tertiary Level Biology), Champion and Hall, New York, Blackie USA, 212 p.
Journal of Animal Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 35, Issue 3
October 2022
Pages 265-281
  • Receive Date: 17 October 2021
  • Revise Date: 08 February 2022
  • Accept Date: 26 April 2022