بررسی تاکسونومیک گونه Thymus eriocalyx (Ronniger) Jalas در ایران با تأکید بر نشانگر فلوریستیک و استفاده از روش تعیین زیستگاه ویژه

مقدمه

جنس آویشن (Thymus L.) یکی از جنس‌های مهم خانواده نعناع (Lamiaceae) و از مشهورترین جنس‌های متعلق به گیاهان اسانس‌دار است. جنس Thymus متعلق به طایفه Mentheae و زیر خانواده Nepetoideae است (Jalas, 1971). در مورد تعداد گونه‌های آویشن از نظر تاکسونومیک گزارش‌های متفاوتی وجود دارد، اما با در نظر گرفتن کمترین تنوع ریخت‌شناختی، 215 گونه از این جنس به وسیله Morales (2002) و 350 گونه به وسیله Bown (1995) گزارش شده است. بنا به عقیده Jalas (1971) جنس Thymus به 8 بخش تقسیم شده است. به نظر می‌رسد منطقه غرب مدیترانه، مرکز اصلی و مبدأ این جنس باشد (Morales, 1997). از میان گونه‌های آویشن 18 گونه از ایران شناسایی شده است (جمزاد، 1388) که از این تعداد قبلاً 14 گونه و زیرگونه توسط Rechinger (1982) در فلورا ایرانیکا گزارش شده بود. جنس Thymus یکی از مشکل‌ترین جنس‌‌های خانواده Lamiaceae است و به دلایل متعدد شناسایی و تعیین موقعیت تاکسونومیک گونه‌ها دشوار است. یکی از این دلایل، هیبریداسیون بین گونه‌ای در این جنس است. علاوه بر هیبریداسیون، تنوع ریخت‌شناختی موجود در گونه‌ها نیز مسأله شناسایی را دشوار می‌کند (جمزاد، 1373). تنوع ریخت‌شناختی بالای موجود در میان جمعیت‌ها به علت توان جریان ژنی در میان جمعیت‌ها و وجود پدیده ماده-دوجنسی (gynodioecious) یا پلی‌مورفیسم جنسی بوده که خود ناشی از ملاقات تعداد زیادی از گونه‌های راسته پروانه‌ها (Lepidoptera) در بین گونه‌های آویشن است (Thompson, 2002). تنوع از نظر رنگ گل، میزان پوشش کرک، شکل، اندازه برگ‌ها و سایر صفات ریخت‌شناختی به چشم می‌خورد که عامل مهمی در پیچیدگی تاکسونومی، شناسایی گونه‌ها، تعیین حدود و مرز ودر نهایت رده‌بندی آنهاست. اصولاً شناسایی گونه‌ها تنها بر اساس نمونه‌های هرباریومی و بدون در اختیار داشتن طیف وسیعی از گونه‌های یک منطقه مشکل است. 14 گونه از این جنس در غرب و شمال غرب ایران پراکنش دارند (جمزاد، 1388). گونه Thymus eriocalyx (Ronniger) Jalas در استان‌های کردستان، کرمانشاه، مرکزی، همدان و لرستان می‌روید و در خارج از ایران در شمال کشور عراق نیز گزارش شده است. تاکنون مطالعات تاکسونومیک خاصی روی این گونه صورت نگرفته است و این بررسی در نوع خود جدید است. ولی مطالعاتی به شرح زیر روی دیگر گونه‌های جنس آویشن در ایران صورت گرفته است:

یاوری و همکاران (a1389) برخی از عوامل بوم‌شناختی، ویژگی‌های ریختی، سطح پلوئیدی و ترکیب اسانس آویشن کرک‌آلود و آویشن آذربایجانی (یاوری و همکاران، b1389) را بررسی کردند و ارتباط خصوصیات ریختی و بازده اسانس را ارزیابی نمودند. در تحقیقی دیگر، میرزایی‌ندوشن و همکاران (1385) با تجزیه مسیر در صفات مؤثر بر اسانس گیاه
T. pubescens گزارش نمودند که میزان همبستگی بین صفات ریخت‌شناختی و اسانس، رابطه معنی‌داری وجود دارد، به نحوی که تعداد روزنه و طول برگ بیشترین تأثیر مستقیم بر افزایش اسانس را از خود نشان دادند. تنوع زیستی که نتیجه وجود عوامل بوم‌شناختی مختلف در زیستگاه‌های متفاوت است، ظرفیت و توانایی زیستی هر ناحیه را نشان می‌دهد. یکی از مهم‌ترین ذخایری که به تنوع زیستی منجر می‌شود، تنوع درون و بین‌گونه‌ای است. ایجاد تنوع درون و بین‌گونه‌ای منشأ اصلی و ذخیره‌گاه گونه‌زایی است و به غنای تاکسون‌ها در یک منطقه منجر می‌شود (Atri et al., 2007). از طرفی ویژگی‌های ریخت‌شناسی، بیشترین ویژگی‌های مورد استفاده در طبقه‌بندی گیاهان به شمار می‌روند و مدت زمان زیادی است که به‌کار می‌روند (singh, 2001). همچنین، این ویژگی‌ها منبع اصلی شواهد تاکسونومیک از آغاز سیستماتیک گیاهی تاکنون بوده‌اند. صفات ریخت‌شناسی به آسانی مشاهده می‌شوند و در کلیدها وتوصیف‌ها کاربرد عملی دارند (جود و همکاران، ۱۳۸۲). بر این اساس، هدف این تحقیق، علاوه بر شناخت وجود تغییرات ریخت‌شناسی درون‌گونه‌ای از جنبه تاکسونومیک، بررسی عوامل بوم‌شناختی مؤثر بر آن نیز هست. در این راستا، از روش تعیین زیستگاه ویژه (D.S.S., Determination of Special Station) برای جمع‌آوری داده‌ها استفاده شد، که این روش، الهام گرفته از جامعه‌شناسی گیاهی است. برای یک گونه گیاهی معین، در جامعه‌های گیاهی مختلف زیستگاه‌های مشابهی می‌تواند وجود داشته باشد. این وضعیت، باید در مورد بسیاری از گونه‌های همراه صادق باشد. با وجود این، این زیستگاه‌ها نباید آنچنان مشابه و یکسان باشند، زیرا دست‌کم یکی از مؤلفه‌های زیست‌محیطی؛ یعنی ترکیب رُستنی‌ها متفاوت است؛ با ربط دادن این امر با آنچه که از پویایی ژنتیک جمعیت‌ها می‌دانیم، جمعیت‌هایی که یک گونه به واسطه آنها در جامعه‌های گیاهی مختلف حضور می‌یابد، به احتمال زیاد دارای ترکیب زادمونه‌ای (ژنوتیپیک) کاملاً مشابه با یکدیگر نیستند. با این حال، در اکثر موارد تفاوت‌های موجود برای تشخیص رخ‌مونه‌ای (فنوتیپیک) به اندازه کافی متمایزکننده نیستند؛ ولی در دراز مدت، در رابطه با تحول‌یابی و تکامل، چنین تفاوت‌های آشکاری امکان‌پذیر است (گینوشه، ١۳٧٥). در روش زیگماتیست، معیار تعیین فرد جامعه، ترکیب رُستنی‌هاست. به بیان دیگر، در مرحله تعیین محل استقرار قطعه نمونه جامعه‌شناختی، تنها بر یکنواختی ترکیب رُستنی‌ها تأکید می‌شود (poore, 1955). برای اطمینان از این که تنها با یک فرد جامعه سر و کار داریم، تعیین حدود سطحی یکنواخت از رُستنی‌ها، شرطی لازم، ولی ناکافی است (به دلیل مشاهده نشدن برخی از گونه‌ها، به دلیل چیرگی یک یا چند گونه گیاهی) (گینوشه، ١۳٧٥). بررسی‌های نشان داده است که لازم است برای دقت و صحت، از معیار بوم‌شناختی نیز استفاده شود. این امر به نگرشی موسوم به نئوزیگماتیست بر می‌گردد که در آن برای تعیین محل استقرار قطعه نمونه جامعه‌شناختی، سه معیار فیزیونومیک، فلوریستیک و اکولوژیک (سیمای ظاهری، ترکیب رُستنی‌ها و بوم‌شناختی) به کار می‌رود (عطری، ١۳٧٥؛ Nazarian et al., 2004).

استفاده از معیار بوم‌شناختی، در مرحله تعیین تابلوی جامعه‌شناسی، این اصل مهم را به اثبات رساند که گونه‌های چندزیستگاهه (Ubiquist) که افراد آنها در زیستگاه‌های مختلف با شرایط بوم‌شناختی متفاوت حضور دارند، در آنالیز داده‌ها در گروه‌های مختلف گروه‌بندی می‌شوند. به بیان دیگر، افراد این گونه‌های گیاهی در زیستگاه‌های مختلف با ترکیب گونه‌ای خاص و متفاوتی همراه هستند. حضور این افراد مختلف در زیستگاه‌های متفاوت، مبین وجود تنوع درون‌گونه‌ای است. بدین ترتیب، تعیین زیستگاه ویژه به عنوان روشی در تعیین تنوع درون و بین‌گونه‌ای ارائه شد (عطری و همکاران، ۱۳٨٦؛ Atri et al., 2009). برای تعیین سطح و نوع تنوع، از نشانگرهای مختلف (ریخت‌شناسی، ترکیبات شیمیایی، مولکولی و ...) استفاده می‌شود، در پژوهش حاضر از ویژگی‌های ریخت‌شناسی استفاده شد.

روش تحقیق

منطقه مورد مطالعه، پنج استان غربی ایران (استان‌های لرستان، مرکزی، همدان، کرمانشاه و کردستان) بود. محل پراکنش جغرافیایی جمعیت‌های مورد مطالعه T. eriocalyx در شکل ۱ نشان داده شده است.

شکل 1- پراکنش جغرافیایی جمعیت‌های مطالعه شده گونه
T. eriocalyx در ایران

جمع‌آوری گیاهان از طبیعت به روش تعیین زیستگاه ویژه شکل گرفت. در این روش تاکسون‌هایی بررسی می‌شوند که چندزیستگاهه بوده، پراکندگی و گسترش زیادی داشته، در زیستگاه‌هایی با شرایط بوم‌شناختی مختلف حضور داشته باشند. ابتدا با استفاده از منابع در دسترس نسبت به تعیین پراکنش تاکسون مورد نظر اقدام نموده، سپس با مراجعه به نقاط تعیین شده در مناطق مورد بررسی نسبت به تعیین زیستگاه‌های عمومی تاکسون مورد بررسی اقدام می‌شود، در گام بعدی در هر یک از زیستگاه‌های عمومی بر اساس حضور فرد گونه مورد بررسی و با استفاده از از روش سطح-گونه یا Cain (Cain and Castro, 1959)، زیستگاه‌های ویژه افراد گونه مورد بررسی تعیین می‌شود. روش D.S.S. بر این مبنا و اصل استوار است که مجموع گونه‌هایی که دارای سرشت بوم‌شناختی یکسانی هستند، با ترکیب گونه‌ای ویژه‌ای در یک زیستگاه معین گرد هم می‌آیند. بنابراین ترکیب گونه‌ای یکنواخت سطحی از پوشش گیاهی که بر اساس حضور فرد یا افراد یک گونه معین در شرایط بوم‌شناختی یکسان، تعیین می‌گردد، می‌تواند به عنوان زیستگاه ویژه فرد مورد بررسی در نظر گرفته شود. در این مرحله 5 فرد از گونه T. eriocalyx در مرحله گل‌دهی در هر یک از زیستگاه‌های ویژه (در اینجا 10 زیستگاه ویژه) برای مطالعات مورفومتری و کلیه گونه‌های گیاهی همراه گونه مورد نظر برای شناسایی وآنالیز فلوریستیک جمع‌آوری شد. همچنین، عوامل بوم‌شناختی مانند: ارتفاع، جهت و درصد شیب نیز یادداشت‌برداری و شاخص‌های اقلیمی مناطق مورد مطالعه نیز استخراج شد. نمونه‌هایی از خاک هر زیستگاه ویژه تا عمق 30 سانتی‌متری جهت شناسایی بافت خاک و تعیین برخی خصوصیات آن، نمونه‌برداری شد. نمونه‌های خاک برداشت شده از هر منطقه جهت آنالیز به آزمایشگاه خاک‌شناسی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان منتقل شدند و از لحاظ برخی از خصوصیات کمّی و کیفی مانند اسیدیته، هدایت الکتریکی (EC)، درصد مواد خنثی‌شونده، درصد کربن آلی، فسفر و پتاسیم قابل و بافت خاک ارزیابی شدند (جدول‌های 1، 2، 3 و 4).

کلیه نمونه‌های گیاهی (ترکیب رُستنی) هر زیستگاه ویژه شناسایی شد. در ترکیب رُستنی‌های زیستگاه‌های مورد مطالعه، در مجموع 148 گونه گیاهی شناسایی شد. تعداد گونه‌های گیاهی همراه هر زیستگاه ویژه در جدول 1 ذکر شده است (از ذکر نام آنها خودداری شد). نمونه‌های جمع‌آوری شده در هرباریوم مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان نگهداری می‌شوند و شناسایی آنها با استفاده از منابع موجود انجام گردید (اسدی و همکاران، 1367-1389؛ صفی‌خانی، 1384؛ صفی‌خانی، 1380؛ قهرمان، 1354-1386؛ جمزاد، 1388؛ مبین، 1376-1379؛ معصومی، 1365-1384؛ Davis, 1965-1988; Townsed and Guest, 1965-1985; Rechinger, 1963-2010). سپس زیستگاه‌های ویژه بر اساس ترکیب رُستنی‌ها (به عنوان نشانگر فلوریستیک) با استفاده از نرم‌افزار MVSP، به روش PCO با ضرایب فاصله میانگین تاکسونومیکی (average taxonomic distance) و مربع اقلیدسی (squared Euclidean) آنالیز و گروه‌بندی گردید. در بررسی‌های ریخت‌شناسی، 33 ویژگی، شامل ویژگی‌های رویشی و زایشی، کمّی و کیفی برای تاکسونومی عددی انتخاب شد (جدول 5). به منظور انجام آنالیزهای آماری چند متغیره، ویژگی‌های کیفی به صورت ویژگی‌های دو یا چند حالته کد‌گذاری شدند و برای ویژگی‌های کمّی، میانگین اندازه‌گیری‌ها در افراد (٥ فرد از هر جمعیت) استفاده شد. آنالیز با نرم‌افزار MVSP به روش‌های PCO و UPGMA (با ضریب فاصله میانگین تاکسونومیکی) انجام شد. در نهایت، برای تعیین چگونگی تأثیر عوامل بوم‌شناختی بر تنوع درون‌گونه‌ای از نرم‌افزار MVSP و روش CCA استفاده شد.

جدول 5- صفات ریخت‌شناسی کمّی و کیفی

نتایج

آنالیز زیستگاه‌های ویژه بر اساس ترکیب رُستنی‌ها (به عنوان نشانگر فلوریستیک)، به گروه‌بندی زیستگاه‌ها در 6 گروه متمایز منجر شد. زیستگاه‌های 4 و 10 در گروه یک، زیستگاه‌های 6 و 8 در گروه دو، زیستگاه‌های 7 و 9 در گروه سه، زیستگاه‌های 2 و 5 در گروه چهار و زیستگاه‌های 1 و 3 هر کدام در گروه‌های جداگانه قرار گرفتند (شکل‌های 2 و 3). این گروه‌بندی، بیانگر وجود تنوع درون‌گونه‌ای در گونه
T. eriocalyx در مناطق مورد بررسی است. در دندروگرام حاصل از نرم‌افزار MVSP با روش UPGM و ضریب فاصله میانگین (average distance) که بر اساس کلیه ویژگی‌های ریخت‌شناسی کمّی و کیفی و بر اساس میانگین صفات در افراد هر جمعیت، حاصل شده است، اگر خط فرضی حد فاصل 12/0 و 15/0 رسم شود، جمعیت‌ها در پنج گروه اصلی قرار می‌گیرند که گروه اول، شامل جمعیت 3، گروه دوم شامل جمعیت‌های 2 و 5، گروه سوم شامل جمعیت‌های 7 و 9، گروه چهارم شامل جمعیت‌های 4 و 10 و گروه پنجم دربرگیرنده جمعیت‌های 1، 6 و 8 است. گروه‌های فنتیکی حاصل از PCO نیز این گروه‌بندی را نشان داد (شکل‌های 4 و 5).

نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل عوامل بوم‌شناختی با روش CCA نشان داد که عوامل بوم‌شناختی مختلفی در گروه‌بندی و ایجاد تنوع زیستگاه‌های ویژه نقش دارند که در میان آنها عوامل: ارتفاع، جهت شیب، نفوذپذیری و بافت خاک در گروه‌بندی زیستگاه‌ها و ایجاد گروه‌های فنتیکی مؤثر است (شکل‌های 6-الف و 6-ب).