بررسی تنوعات ریخت‌سنجی جمعیت‌های گونۀ Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 (Pseudoscorpiones: Chernetidae) در غارهای رشته‌‌کوه زاگرس، ایران

مقدمه

جانوران دارای دامنۀ پراکنش گسترده، اغلب یکسری تفاوت‌های ریخت‌‌شناختی نسبت به تنوع فاکتورهای زنده و غیرزندۀ موجود در دامنۀ پراکنش خود نشان می‌‌دهند (Ennen et al., 2014). تاکنون، روابط نزدیک و تنگاتنگی بین محیط و تعداد زیادی از متغیرهای جغرافیایی شناخته شده است. متغیرهای جغرافیایی هر گونه، بازتاب اجتناب‌‌ناپذیری از تغییرات جغرافیایی محیط است و هر گونه باید نسبت به نیازهای محیطی موضعی در هر قسمت از دامنۀ پراکندگی خود سازگاری پیدا کند. در این محیط، ریخت هر جمعیت به‌‌طور مداوم با فشارهای گزینشی متعددی درگیر است. دو گروه از عوامل اصلی، فشار گزینشی بر فنوتیپ‌ها را ایجاد می‌‌کنند که یکی از این عوامل، شرایط آب و هوایی و عامل دیگر وجوه حیاتی و زیستگاهی است. عوامل آب و هوایی به‌‌طور معمول در محدوده‌‌های وسیع به‌‌صورت تدریجی تغییر می‌‌کند (به‌‌جز عواملی که مربوط به ارتفاع است). عوامل زیستی و زیستگاهی نیز اغلب موضعی و نامنظم است (Mayr, 1991).

شبه‌عقرب‌ها راسته‌ای کوچک و جالب توجه متعلق به ردۀ عنکبوتیان و شاخۀ بندپایان است. بدن آنها از سطح پشتی – شکمی، پهن است. رنگ عمومی آنها از قهوه‌‌ای روشن تا قهوه‌‌ای تیره متمایل به قرمز و در پاره‌‌ای از آنها سیاه‌‌رنگ، متغیر است (Buddle, 2010). این گروه از موجودات، مخفی و منزوی هستند و با اندازۀ بدنی 8-1 میلی‌‌متر در محیط‌‌های سربسته‌ای همچون غارها، زیر سنگ و زیر تنۀ درختان زندگی می‌‌کنند (Murienne et al., 2008). آنها دارای دامنۀ پراکنش بسیار وسیعی هستند و تنوع جغرافیایی بسیاری دارند. عامل اصلی این گستردگی جغرافیایی رخداد پدیدۀ مسافرت (phoresy) است که ازطریق اتصال آنها به بدن بندپایان، پرندگان و خفاش‌ها رخ می‌دهد (Del-Claro & Tizo-Pedroso, 2009). این گروه به‌‌دلیل روش زندگی‌‌ در شرایط طبیعی ( بیشتر به‌‌صورت مخفی و منزوی)، ویژگی‌‌های فیزیولوژیکی و ریخت‌شناختی ویژه‌‌ای برای زندگی در غار کسب کرده‌‌اند (Harvey, 2007). از آنجایی که تعداد چشمگیری از عقرب‌‌های کاذب به‌‌صورت اجباری یا اختیاری غارزی هستند، بررسی آنها از دیدگاه غارشناسی و زیست‌شناسی غارها نیز دارای اهمیت زیادی است (Culver & Pipan, 2009). غارها حفره‌‌هایی هستند که به‌‌طور معمول تحت فرآیندهای زمین‌شناسی همچون ترکیب فرآیندهای شیمیایی مختلف، فرسایش در اثر آب، نیروهای زمین‌ساختی، ریزموجودات زنده، فشار و تأثیرات جوی ایجاد می‌‌شوند (Culver & Pipan, 2009; Ford & Williams, 2013). غارها به‌‌دلیل دارابودن شرایط زیستی خاص، تهویۀ اندک، شرایط اکولوژیکی (نور، دما، تبخیر و رطوبت) به‌‌نسبت ثابت طی فصول مختلف از طول سال، فقدان نور و وجود رطوبت زیاد، اکوسیستم‌هایی بسیار حساس، تخصص‌‌یافته و منحصربه‌‌فرد به شمار می‌آیند (Medeiros et al., 2009; Romero, 2009). غارها اندازه‌‌های مختلفی دارند؛ ولی به‌‌طور کلی محیط داخلی آنها براساس ارتباط با بیرون به سه قسمت ناحیۀ روشن (ورودی غار یا اندوژن (Endogean))، ناحیۀ گرگ‌‌ومیش (پاراهیپوژن (Parahypogean)) و ناحیۀ تاریک (هایپوژن (Hypogean)) تقسیم می‌‌شود (Romero, 2009).

خانوادۀ Chernetidae Menge, 1855 یکی از خانواده‌های بزرگ در راستۀ شبه‌عقرب‌ها است. از جنس‌های مهم این خانواده به جنس Megachernes Beier, 1932 اشاره می‌‌شود که در افغانستان، آذربایجان، ایران، قرقیزستان، پاکستان، روسیه، تاجیکستان و ترکمنستان پراکنش دارد. این جنس دارای 27 گونه، ازجمله گونۀ M. pavlovskyi Redikorzev, 1949 است (https://wac.nmbe.ch) که این گونه‌‌ها به‌‌طور عمده در محیط‌‌ غار و به‌‌ویژه همراه گوانوخفاش زندگی می‌کنند (Christophoryová et al., 2013; Harvey et al., 2012). در ایران، این گونه نخستین‌‌بار از محیط غار ده‌‌شیخ در استان کهگیلویه و بویراحمد (Christophoryová et al., 2013) و سپس از برخی غارهای استان‌های ایلام، لرستان، کرمانشاه، فارس و چهارمحال و بختیاری گزارش شد (Darvishnia, 2018). در ایران مطالعات کمی روی عقرب‌های کاذب صورت گرفته است و نخستین مطالعۀ فونستیک درزمینۀ شبه‌عقرب‌‌های ایران در سال 1918 توسط Redikorzev انجام شد (Redikorzev, 1918)؛ سپس Beier مطالعات تخصصی دربارۀ عقرب‌‌های کاذب ایران انجام داد و تعداد 9 خانواده و 21 جنس را از ایران گزارش کرد (Beier, 1951, 1971). در سال‌‌های بعد از آن گزارش‌‌های موردی از عقرب‌‌های کاذب ایران ارائه شد (Christophoryová et al., 2013; Harvey, 2013). عمدۀ مطالعات تخصصی دربارۀ این گروه در ایران مربوط به مطالعات Nassirkhani و همکاران است که عقرب‌‌های کاذب محیط بیرون از غار در بخش‌هایی از ایران را مطالعه کردند (Nassirkhani & Takallo Zadeh, 2013; Nassirkhani, 2014, 2015; Nassirkhani & Vafai Shoushtari, 2017; Nassirkhani & Zamani, 2017; Kahrarian et al., 2021). در مطالعه‌ای که اخیراً صورت گرفته مشخص شده است که 71 گونۀ شبه‌عقرب‌ در ایران پراکنش دارند (Nassirkhani, 2022).

از علل اصلی تمایل‌‌نداشتن بسیاری از پژوهشگران علوم زیستی به مطالعه درزمینۀ زیست‌شناسی و تنوع ریختی عقرب‌‌های کاذب، زیستگاه پنهانی و اندازۀ کوچک آنهاست که سبب شده است زیست‌شناسی آنها به‌طور دقیق و گسترده مطالعه و بررسی نشده باشد و اطلاعات جامعی از این گروه به‌‌ویژه گونه‌‌های غارزی دردسترس ‌نباشد. بر این اساس هدف از این مطالعه بررسی تغییرات ریخت‌سنجی جمعیت‌های گونۀ M. pavlovskyi Redikorzev, 1949 در غارهای رشته‌‌کوه زاگرس در غرب ایران است.

مواد و روش‌ها

منطقه و غارهای مطالعه‌‌شده

کشور پهناور ایران در جنوب غرب آسیا (منطقۀ خاورمیانه) با وسعت 1648000 کیلومتر مربع، هجدهمین کشور پهناور دنیا است. منطقۀ مطالعاتی در این پژوهش، شامل شماری از غارهای رشته‌‌کوه زاگرس (بخشی از لکۀ داغ تنوع زیستی ایران - آناتولی)، واقع در غرب فلات ایران بین طول 45 تا 57 درجۀ شرقی و عرض 26 تا 36 درجۀ شمالی است (شکل 1).

شکل 1- نقشۀ پراکنش Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 در غارهای مطالعه‌‌شده در رشته‌‌کوه زاگرس، غرب و جنوب غرب ایران. غار ملک (A)، غار بت‌خانه (B)، غار سراب (C) و غار پلنگان (D). تعداد کل غارهای مطالعه‌‌شده که دست‌‌کم دارای یک نمونه از گونۀ‌ مطالعه‌‌شده بودند با علامت ستاره مشخص شده است.

Figure 1- Distribution map of Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 in the studied caves in the Zagros mountain range, west and southwest of Iran. Malek Cave (A), Betkhaneh Cave (B), Sarab Cave (C) and Palangan Cave (D). The total number of studied caves that had at least one specimen of the studied species is marked with an asterisk.

رشته‌‌کوه زاگرس بخشی از سیستم آلپ - هیمالیا است که مانند دیوارۀ عظیمی از ناحیۀ شمال غرب ایران شروع شده و به سمت جنوب شرق ایران تا تنگۀ هرمز گسترش یافته است. این رشته‌‌کوه‌‌ به‌‌دلیل موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی ویژه، یکی از مناطق زیستی مهم در جهان و ازجمله غنی‌‌ترین زیست‌‌بوم‌‌های ایران ازنظر تنوع زیستی است. ازنظر زمین‌شناسی، زاگرس به سه بخش زاگرس شمالی، میانی و جنوبی تفکیک می‌‌شود (Jedari Eyvazi, 2002). در مطالعۀ حاضر، چهار غار دارای تعداد کافی نمونۀ شبه‌عقرب، بررسی شد. این غارها شامل غار پلنگان در زاگرس جنوبی، غار سراب در زاگرس مرکزی و غارهای ملک و بت‌خانه در زاگرس شمالی است (شکل 2).

شکل 2- دهانۀ ورودی غارهای مطالعه‌‌شده و نمای کلی از محیط داخلی غار. غار ملک (A)، غار بت‌خانه (B)، غار پلنگان (C) و غار سراب (D).

Figure 2- The entrance of the studied caves and a general view of the cave's interior environment. Malek Cave (A), Botkhaneh Cave (B), Palangan Cave (C) and Sarab Cave (D).

جمع‌‌آوری، نگهداری و آماده‌سازی نمونه‌‌ها

به‌‌دلیل شرایط خاص پژوهش روی غارها، ابتدا اطلاعات لازم دربارۀ غارهای مطالعه‌‌شده از گروههای غارنوردی، افراد محلی و منابع موجود به دست آمد. پس از اخذ مجوزهای لازم از سازمان‌‌های مربوط و تهیۀ وسایل لازم، نمونه‌‌های عقرب کاذب در بهار، تابستان و پاییز سال 1397 از تمام نقاط غار، شامل نواحی اندوژن، پاراهیپوژن و هیپوژن جمع‌آوری شد. نمونه‌های عقرب کاذب به‌‌وسیلۀ دست، قلم‌‌مو یا پنس ظریف از زیر سنگ­ها و فضولات حیوانی، لابه‌‌لای گوانوخفاش و در سطح زمین کف غار جمع­آوری و در ظروف حاوی اتانول 96 درصد قرار داده شد. هم‌‌زمان با نمونه‌‌برداری، فاکتورهای محیطی غارها ازجمله دمای هوا، درصد رطوبت و میزان گاز دی‌اکسیدکربن (CO₂) و همچنین اسیدیته (pH) و دمای آب (در صورت وجود آب) اندازه‌‌گیری شد. تعداد نمونه‌های جمع‌‌آوری‌‌شده و فاکتورهای محیطی ثبت‌‌شده برای هر غار در جدول 2 آورده شده است. اطلاعاتی همچون تاریخ جمع‌‌آوری، نام جمع‌‌آوری‌‌کننده/کنندگان، مختصات جغرافیایی، محل جمع‌‌آوری داخل غار، روش جمع‌‌آوری وآدرس غار ثبت و از محل جمع‌‌آوری نمونه‌‌ها برای هر غار نیز عکس‌‌برداری شد. نمونه‌‌های جمع­آوری‌‌شده در موزۀ جانورشناسی بخش زیست‌‌شناسی دانشگاه شیراز (Zoological Museum, Collection of Biology Department, Shiraz University با نام اختصاری ZM-CBSU) نگهداری شد.

آماده‌‌سازی نمونه‌‌ها

مشاهدۀ ویژگی‌‌های ریختی و صفات کلیدی عقرب‌های کاذب تنها با تهیۀ اسلاید مناسب و بررسی میکروسکوپی نمونه ممکن است؛ پس بدین‌‌منظور ابتدا نمونه‌ها در اتانول 75 درصد قرار داده شد و جداسازی قطعات با استفاده از سوزن‌‌های بسیار ریز اتالۀ حشرات صورت گرفت؛ سپس شفاف‌سازی نمونه‌‌ها در میکروتیوب محتوی اسیدلاکتیک 67 درصد در آون با دمای 45 درجۀ سانتی‌‌گراد صورت گرفت. پس از شفاف‌سازی نمونه‌‌ها، قطعات روی لام قرار داده شد (شکل 3).

به‌‌منظور بررسی تفاوت‌‌های ریخت‌سنجی بین جمعیت‌‌های یک گونه در غارهای مختلف و اینکه آیا این تغییرات از الگوی شیب تغییرات صفات (کشانه یا کلاین) تبعیت می‌‌کند، گونۀ ‌‌Megachernes pavlovskyi انتخاب شد؛ زیرا دارای پراکنش مناسبی در غارهای رشته‌‌کوه زاگرس بود (شکل 1). نمونه‌ها از 11 غار جمع‌آوری شد؛ ولی با توجه به محدودبودن تعداد نمونه و نیز نقاط نمونه‌‌برداری، امکان مطالعات کشانه‌‌ای وجود نداشت و فقط تفاوت‌‌های ریخت‌‌سنجی نسبی این گونه در چهار غار که تعداد بیشتری نمونه از آن جمع‌آوری شده بود با تحلیل داده‌ها و تجزیه و تحلیل‌های آماری ANOVA، MANOVA، PCA و DFA و تحلیل خوشه‌ای ارزیابی شد (شکل 1). با استفاده از دوربین نوری Nikon Eclipse 80i Digital Imaging Head، عکس‌‌برداری از قسمت‌‌های مختلف بدن نمونه‌‌ها صورت گرفت و سپس اندازه‌گیری قسمت‌های مختلف با نرم‌‌افزار ImageJ ver.1.8.0 انجام و اطلاعات ثبت شد (Rasband, 2018). بدین‌‌منظور ابتدا طول و عرض 14 صفت قابل اندازه‌گیری شامل بندهای تشکیل‌دهندۀ پاهای اول و چهارم (پی‌ران، ران، ساق و پنجه)، پدیپالپ‌ها (پی‌ران، ران، زانو و دست از اندام انبرک‌مانند)، کلیسر و سپر اندازه‌‌گیری و سپس نسبت طول به عرض (L/W) آنها محاسبه شد (شکل 3). علاوه‌‌بر عکس‌برداری، از استریومیکروسکوپ ZEISS Stemi V11 و میکروسکوپ نوری ZEISS برای بررسی دقیق نمونه‌‌ها استفاده شد.

شکل 3- اندازه‌گیری نسبی (طول به عرض) بخش‌های مختلف بدن عقرب کاذب Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949. شکل A: نمونۀ کامل عقرب کاذب مطالعه‌‌شده، شکل B: 1 و 2: طول و عرض سپر، شکل C: 1 و 2: طول و عرض پنجۀ پای I، 3 و 4: طول و عرض ساق پای I، 5 و 6: طول و عرض ران پای I و 7: طول پی‌ران پای I و شکل D: 1 و 2: طول و عرض اندام انبرک‌مانند.

Figure 3- Relative measurements (length to width) of different parts of the body of the false scorpion Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949. Figure A: the complete specimen of the studied false scorpion, Figure B: 1 and 2: length and width of the shield, Figure C: 1 and 2: length and width of foot I, 3 and 4: length and width of leg I, 5 and 6: length and width of thigh of leg I and 7: length of thigh of leg I and figure D: 1 and 2: length and width of pincer-like organ.

تحلیل‌های آماری

روش‌های آماری متنوعی برای آنالیز داده‌های اکولوژیک، سیستماتیک و مولکولی وجود دارد. در پژوهش حاضر، تحلیل داده‌‌های ریخت‌شناسی لازم با استفاده از نرم‌افزار SPSS 25 و با تجزیه و تحلیل آماری شامل تحلیل واریانس یک‌‌طرفه (ANOVA)، تحلیل واریانس چندمتغیره (MANOVA)، آزمون تحلیل مؤلفه‌‌های اصلی (PCA)، آزمون تحلیل ممیزه (DFA) و تحلیل خوشه‌ای (ClusterAnalysis) انجام شد. در تحلیل واریانس یک‌طرفه و چندمتغیره، آزمون معنی‌داربودن تفاوت صفات نسبی ریختی بین جمعیت‌های گونۀ مطالعه‌‌شده و نیز بین الگوی تغییر شکل جمعیت‌ها انجام شد. در این روش‌ها، مقیاس اندازه‌گیری باید به‌‌صورت نسبی یا عددی باشد؛ همچنین متغیرها توزیع نرمالی داشته باشد. آزمون PCA روشی برای استخراج متغیرهای مهم (به شکل مؤلفه) از مجموعۀ بزرگی از متغیرهای موجود در یک مجموعۀ داده است. در این روش مهم‌‌ترین اطلاعات از میان داده‌ها استخراج و نتایج به‌‌صورت گرافیکی بیان می‌شود؛ به گونه‌ای که نخستین مؤلفۀ اصلی استخراج‌‌شده، بیشترین مقدار پراکندگی داده‌ها را در کل مجموعۀ داده‌ها در نظر می‌گیرد و از آنجایی‌ که برخی از صفات ریختی ممکن است در ایجاد اختلافات نقش بیشتری داشته باشند، به کمک این آنالیز کل صفات اندازه‌گیری‌‌شده به چند مؤلفه تقسیم و صفاتی مشخص شد که بیشترین تأثیر را در جداکردن جمعیت غارهای مطالعه‌‌شده از همدیگر دارند. برای مشخص‌‌کردن درصد اختلاف بین افراد جمعیت‌های مختلف و نیز دسته‌بندی صحیح گروهها از روش تابع ممیزه استفاده ‌شد. به‌‌منظور بررسی تفاوت بین جمعیت‌های مطالعه‌‌شده، نمودار پراکنش نقطه‌ای جمعیت براساس مؤلفه‌های اصلی ترسیم شد. تحلیل‌های ریخت‌شناختی تنها برای بررسی شیب تغییرات جغرافیایی و در بین غارهای ملک، پلنگان، بت‌‌خانه و سراب، با داشتن یک گونۀ مشترک و تعداد دست‌‌کم 20 نمونه انجام شد.

نتایج

در این پژوهش، در کل 97 غار طبیعی واقع در رشته‌‌کوه زاگرس بازدید و بررسی شد. از این غارها، 11 غار مأمن دست‌‌کم یک نمونه از گونۀ Megachernes pavlovskyi بود. از این تعداد، چهار غار شامل غار ملک (در استان ایلام)، بت‌‌خانه (در استان لرستان)، سراب (در استان چهارمحال و بختیاری) و پلنگان (در استان فارس) دارای تعداد کافی نمونه برای مطالعۀ تغییرات ریخت‌‌سنجی بود (شکل 1 و 2). کمینۀ دمای ثبت‌‌شده در بین چهار غار مطالعه‌‌شده مربوط به غار سراب در استان چهارمحال و بختیاری در اردیبهشت‌‌ماه با دمای 5/13 درجۀ سانتی‌‌گراد و بیشینۀ دما مربوط به غار ملک در استان ایلام در خردادماه با دمای 1/18 درجۀ سانتی‌‌گراد بود. بیشترین درصد رطوبت ثبت‌‌شدۀ غارهای مطالعه‌‌شده مربوط به غار بت‌خانۀ استان لرستان در آبان‌‌ماه با رطوبت 83 درصد و نیز بیشترین میزان غلظت CO₂ ثبت‌‌شده در غارهای مطالعه‌‌شده، 2170 ppm و مربوط به غار بت‌خانۀ استان لرستان در تیرماه بود. بیشترین میزان جمع‌‌آوری نمونة عقرب کاذب از درون غارهای مطالعه‌‌شده در دمای 15 تا 17 درجۀ سانتی‌‌گراد صورت گرفت (جدول 2).

گونۀ M. pavlovskyi یکی از بزرگ‌‌ترین گونه‌های عقرب کاذب در ایران است. این گونه دارای سپر قهوه‌‌ای روشن تا قهوه‌‌ای تیره و به‌‌شدت گرانوله است و طول بدن آن به 5 تا 8 میلی‌‌متر می‌‌رسد. اندازه‌گیری بخش‌های مختلف بدن نمونه‌های بررسی‌‌شده در جدول 1 آورده شده است.

جدول 1- اندازه‌‌های حداقل و حداکثر (به میلی‌‌متر) و نسبت‌‌های ریخت‌شناختی 95 نمونۀ عقرب‌ کاذب متعلق به گونۀ Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 در چهار غار مطالعه‌‌شده.

Table 1- Minimum and maximum sizes (in mm) and morphological ratios of 95 specimens of false scorpion belonging to the species Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 in the four studied caves.

زیستگاه

این گونه بیشتر درون فضولات خفاش‌ها و پرندگان در ورودی و درون غار، مابین ریشه‌‌ها، در لانۀ جوندگان، زیر سنگ‌‌ها و بین چوب و الوارها یافت می‌‌شود (Dashdamirov, 2005; Harvey et al., 2012; Christophoryová et al., 2013; Nassirkhani & Vafaei Shoushtari, 2017). در این پژوهش، گونۀ یادشده از زیر سنگ، زیر چوب و لابه‌لای فضولات خشک‌‌شدۀ حیوانی جمع‌‌آوری شد.

بررسی تغییرات ریخت‌شناختی

با استفاده از تحلیل واریانس یک‌‌طرفه (ANOVA)، تحلیل واریانس چندمتغیره (MANOVA)، تحلیل تجزیه به مؤلفه‌‌های اصلی (PCA)، روش تابع ممیزی (DFA) و تحلیل خوشه‌ای، تمایزات ریخت‌شناختی جمعیت‌‌های گونۀ M. pavlovskyi ارزیابی شد. تمام نمونه‌های عقرب کاذب از نواحی نوری اندوژن و پاراهیپوژن غار‌های مطالعه‌‌شده جمع‌آوری شد و هر چهار غار دارای کلونی‌هایی از خفاش و تجمعات فضولات آنها بود. داده‌‌های به‌‌دست‌‌آمده از غارهای مطالعه‌‌شده در جدول 2 آورده شده است.

جدول 2- تعداد نمونه‌های بررسی‌‌شده و پارامترهای به‌‌دست‌‌آمده از غارهای ملک، پلنگان، سراب و بت‌خانه در بررسی تغییرات ریخت‌‌شناختی نسبی عقرب‌‌های گونۀ Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949.

Table 2- The number of examined samples and parameters obtained from Malek, Palangan, Sarab and Botkhaneh caves in the study of relative morphological changes of scorpions of the species Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949.

تحلیل واریانس یک‌‌طرفه به‌‌منظور آزمون معنی‌‌داربودن تفاوت صفات نسبی ریخت‌سنجی بین چهار جمعیت مربوط به گونۀ M. pavlovskyi از غارهای پلنگان، بت‌‌خانه، سراب و ملک انجام شد. نتایج به‌‌دست‌‌آمده نشان می‌دهد در صفات ریخت‌‌سنجی، از 14 صفت نسبی استفاده‌‌شده، بین 12 صفت (به‌‌جز نسبت L/W ران اندام انبرک‌مانند و پی‌ران پای IV) اختلاف معنی‌‌دار دیده می‌شود (p<0.05). براساس آزمون تحلیل واریانس چندمتغیره، تفاوت معنی‌‌داری بین الگوهای تغییر شکل جمعیت‌‌ها دیده شد (p<0.05).

از آنجایی‌‌ که برخی صفات ریخت‌سنجی در ایجاد اختلافات بین جمعیت‌ها نقش بیشتری دارد، به کمک تحلیل تجزیه به مؤلفه‌‌های اصلی (PCA)، کل صفات اندازه‌‌گیری‌‌شده به چند مؤلفه تقسیم و صفات دارای بیشترین تأثیر در جداکردن جمعیت غارهای مطالعه‌‌شده از همدیگر، مشخص شد. تحلیل مؤلفه‌‌های اصلی منجر به استخراج سه مولفۀ معنی‌‌دار ازلحاظ آماری شد. این سه مؤلفه‌‌ درمجموع 98/64 درصد واریانس را به خود اختصاص داده است. مؤلفۀ اول شامل صفات نسبی ران پای IV، ساق پای IV، پنجۀ پای IV، ساق پای I، پنجۀ پای I، ران و دست اندام انبرک‌مانند، مؤلفۀ دوم شامل صفات نسبی زانوی اندام انبرک‌مانند و کلیسر و مؤلفۀ سوم شامل ران پای I، پی‌ران پای IV و پی‌ران پای I است. این مؤلفه‌ها و صفات قرارگرفته در آن بیشترین نقش را در جداکردن جمعیت‌های هر غار از همدیگر داشتند. به‌‌منظور بررسی تفاوت بین جمعیت‌‌های مطالعه‌‌شده، نمودار پراکنش نقطه‌ای جمعیت‌‌ها (Scatter plot) براساس مؤلفه‌‌های اصلی ترسیم شد (شکل 4). مطابق گروه‌‌بندی ارائه‌‌شده، جمعیت‌‌های بت‌‌خانه و سراب به‌‌خوبی از جمعیت‌‌های ملک و پلنگان جدا شده است؛ ولی بین جمعیت بت‌‌خانه و سراب و نیز جمعیت ملک و پلنگان هم‌‌پوشانی وجود دارد.

شکل 4- تحلیل مؤلفۀ اصلی (PCA) صفات نسبی در جمعیت‌‌های Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 در چهار غار مطالعه‌‌شده در رشته‌‌کوه زاگرس، غرب و جنوب غرب ایران (دایرۀ آبی: غار ملک، دایرۀ سبز: غار پلنگان، دایرۀ قرمز: غار بت­خانه و دایرۀ نارنجی: غار سراب).

Figure 4- Principal component analysis (PCA) of relative traits in populations of Megachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949 in four caves studied in the Zagros mountain range, west and southwest of Iran (blue circle: Malek cave, green circle: Palangan cave, red circle: Botkhaneh cave) Orange house and circle: mirage cave).

برای مشخص‌‌کردن درصد اختلاف بین افراد جمعیت‌‌های مختلف از روش تابع ممیزی استفاده شد. تحلیل کل صفات ریخت‌شناسی نسبی اندازه‌‌گیری‌‌شده برای چهار جمعیت مطالعه‌‌شدۀ M. pavlovskyi به روش تابع ممیزه نشان داد 98 درصد گروهها به‌‌طور صحیح دسته‌‌بندی شده است (شکل 5).

شکل 5- تحلیل تابع ممیزی (DFA) کل صفات ریخت‌شناسی نسبی جمعیت‌‌های Megachernes pavlovskyi در غارهای ملک (دایرۀ آبی)، بت‌‌خانه (دایرۀ قرمز)، پلنگان (دایرۀ سبز) و سراب (دایرۀ صورتی).

Figure 5- Audit function analysis (DFA) of all relative morphological traits of Megachernes pavlovskyi populations in Malek (blue circle), Botkhaneh (red circle), Palangan (green circle) and Sarab (pink circle) caves.

براساس تحلیل خوشه‌‌ای ویژگی‌‌های ریخت‌شناسی نسبی، نمونه‌‌های مطالعه‌‌شده به دو خوشۀ اصلی تقسیم شد: خوشۀ اول مشتمل‌‌بر جمعیت‌‌های غارهای ملک در استان ایلام و پلنگان در استان فارس و خوشۀ دوم مشتمل‌‌بر جمعیت غارهای بت‌‌خانه در استان لرستان و سراب در استان چهار محال و بختیاری. دندروگرام مربوط به جمعیت‌‌ها برای داده‌‌های قابل اندازه‌گیری نشان داد جمعیت‌‌های غار ملک و غار پلنگان از جمعیت‌های غار بت‌‌خانه و غار سراب جدا شده و در یک دسته قرار گرفته است (شکل 6).

شکل 6- دندروگرام ترسیم‌‌شده براساس اندازه‌‌های نسبی صفات ریخت‌شناختی گونۀ Megachernes pavlovskyi در غارهای ملک، بت‌‌خانه، سراب و پلنگان.

Figure 6- Dendrogram drawn based on the relative sizes of morphological traits of Megachernes pavlovskyi species in Malek, Botkhaneh, Sarab and Palangan caves.

بحث

پژوهش حاضر، تغییرات ریخت‌سنجی جمعیت‌هایی از شبه‌عقربMegachernes pavlovskyi Redikorzev, 1949  را بررسی کرده است. در بین تمام غار‌های مطالعه‌‌شده در رشته‌‌کوه زاگرس تنها 11 غار دارای دست‌‌کم یک نمونه از شبه‌عقرب M. pavlovskyi بود که نمونه‌‌ها‌ از آنها جمع‌آوری و بررسی شد. غار کیله‌‌سفید در استان کرمانشاه با ارتفاع 594 متری و غار سراب در استان چهارمحال و بختیاری با ارتفاع 2377 متری دهانۀ غار از سطح دریا دارای کمترین و بیشترین ارتفاع از سطح دریا بودند. از این تعداد غار، فقط غارهای ملک، بت‌‌خانه، سراب و پلنگان دارای فراوانی مناسبی از این گونۀ شبه‌عقرب برای بررسی تغییرات ریخت‌سنجی بودند.

ممکن است یک اکوسیستم واجد چندین جمعیت از یک گونه باشد. روش‌های متفاوتی برای مقایسه یا شناسایی جمعیت‌های مختلف یک گونه وجود دارد که یکی از آنها بررسی صفات نسبی - اندازشی است؛ بنابراین با مطالعۀ صفات ریخت‌سنجی و به‌کارگیری روش‌های آماری، اطلاعات مناسبی از تنوعات ریختی جمعیت‌ها حاصل می‌شود (Wootton, 1991). براساس نتایج حاصل از تحلیل ANOVA، اختلاف معنی‌‌داری بین عمدۀ صفات نسبی دیده شد؛ ولی دربارۀ نسبت L/W ران اندام انبرک‌مانند (پدی‌‌پالپ) و پی‌ران پای IV اختلاف معنی‌‌دار نبود. در تحلیل مؤلفه‌‌های اصلی، سه مؤلفۀ معنی‌‌دار استخراج شد و درمجموع 98/64 درصد واریانس کل را به خود اختصاص داد. مؤلفۀ اول شامل نسبت L/W ران و دست اندام انبرک‌مانند، ساق و پنجۀ پای I و ران، ساق و پنجۀ پای IV است. مؤلفۀ دوم شامل L/W زانوی اندام انبرک‌مانند و کلیسر و مؤلفۀ سوم شامل نسبت L/W ران و پی‌ران پای I و پی‌ران پای IV است. براساس سه مؤلفۀ ارائه‌‌شده، جمعیت‌‌های بت‌‌خانه و سراب به‌‌خوبی از جمعیت‌‌های ملک و پلنگان جدا شده است؛ ولی بین خودشان هم‌‌پوشانی وجود دارد. وینرایت و شاو اظهار داشتند که ویژگی‌های ریخت‌سنجی ممکن است نسبت به تغییرات محیطی انعطاف‌پذیر باشد. در این پژوهش جداشدن جمعیت‌های شبه‌عقرب‌ها ممکن است به‌‌دلیل تشابه فاکتورهای محیطی همچون رطوبت نسبی و دمای غارهای سراب و بت‌خانه نسبت به غارهای ملک و پلنگان باشد (Wainwright & Shaw, 1999).

براساس نمودار پراکندگی تحلیل تابع ممیزی، گروهها به‌‌درستی دسته‌‌بندی شده بود و همچنین بین ریخت‌‌شناسی نسبی نمونه‌‌های عقرب کاذب جمع‌‌آوری‌‌شده از چهار غار واقع در رشته‌‌کوه زاگرس تفاوت وجود دارد (شکل 5). جمعیت غارهای ملک و پلنگان در یک خوشۀ دندروگرام و جمعیت غارهای بت‌‌خانه و سراب در خوشه دیگر قرار گرفت (شکل 6). نتایج دندروگرام با تحلیل متغیرهای کانونی هم‌‌خوانی دارد. ناحیۀ پاراهایپوژن (ناحیۀ حد واسط دو ناحیۀ تاریک و روشن غار) غار سراب و بت‌‌خانه دارای رطوبت بیشتر و دمای کمتری نسبت به غارهای ملک و پلنگان است؛ همچنین میزان غلظت CO₂ غار بت‌‌خانه خیلی بیشتر از سه غار دیگر است. هرچند توضیح علل به وجود آمدن این تفاوت‌های ریختی میان جمعیت‌‌ها بسیار دشوار است، گونه‌هایی از عقرب‌‌های کاذب، به‌‌ویژه گونۀ مطالعه‌‌شده، ممکن است تفاوت‌‌های ریختی نشان دهند (Christophoryová et al., 2013; Nassirkhani & Vafaei Shoushtari, 2017). برخلاف تصورات گذشته مبنی­بر این باور که تغییرات ریختی تنها از ژنتیک تأثیر می­گیرد، امروزه اثبات شده است که علاوه‌‌بر عوامل ژنتیک، عوامل محیطی نیز بر صفات ریختی تأثیر می­گذارد (Akbarzadeh et al., 2009). با توجه به اینکه صفات ریختی از عوامل اکولوژیک نیز تأثیر می‌‌گیرند، تفاوت‌‌ در اندازه‌های نسبی صفات ریختی ممکن است به‌‌دلیل اختلاف در نوع اکوسیستم مطالعه‌‌شده و پاسخ‌های متفاوت گونه‌ها به شرایط زیست‌‌محیطی باشد (Safaei et al., 2014). در این مطالعه نیز اختلاف در اندازۀ نسبی صفات ریختی بین جمعیت‌های مطالعه‌‌شده ممکن است به‌‌علت تفاوت ویژگی‌‌های زیستگاهی باشد که این جمعیت‌‌ها در آن ساکن هستند و جمعیت ساکن هر غار ممکن است با انعطاف‌پذیری ریختی، شانس پایداری خود را در آن زیستگاه افزایش دهد. چون عقرب‌های کاذب نیازمند زیستگاهی با استتار مناسب، دمای متعادل، رطوبت مطلوب و منابع غذایی کافی هستند، بیشتر محیط غار را انتخاب می‌کنند. هرچند محیط غار دارای محدودیت‌های غذایی است، این جانوران با استفاده از پاهای روندۀ خود در نقاطی از غار ساکن می‌شوند که تراکم بیشتری از بقایای پوسیدۀ گیاهی و فضولات حیوانی، به‌‌ویژه گوانوخفاش داشته باشد (Culver & Pipan, 2009).

تفاوت‌های مورفومتریک در بین جمعیت‌هایی از یک گونه ممکن است بیانگر اختلافات بین زیست‌بوم آن جمعیت‌ها باشد (Mohagheg, 2005). مطالعات مختلفی فاکتورهای محیطی مؤثر بر تغییرات ریختی جانوران (به‌‌طور عمده مهره‌‌داران) را بررسی کرده است و ریخت را فاکتوری می‌‌داند که همواره در تعامل با فاکتورهایی زیست‌‌محیطی است که به‌‌صورت مستقیم یا غیرمستقیم روی شکل بدن موجودات اثر می‌‌گذارد و با انتخاب صفات مطلوب در محیط، شانس بقا و تولیدمثل آنها را بیشتر می‌‌کند که این پدیده سبب ایجاد جمعیتی جدید یا گاهی سبب گونه‌‌زایی می‌‌شود (Baptista et al., 2014; Souto-Lima & Millien, 2014). انعطاف‌‌پذیری ریختی جانوران به‌‌طور معمول پاسخی به شرایط محیطی است و به‌‌صورت تغییرات ریخت‌‌شناسی، فیزیولوژیکی و رفتاری ظاهر می‌‌شود (Mayr, 1991). تفاوت عوامل محیطی محل زیست آنها مثل دما، رطوبت، غلظت CO₂، حضور خفاش‌‌ها و میزان انباشت گوانو و نیز وجود خردزیستگاههای مناسب از عوامل تأثیرگذار در ایجاد تفاوت‌‌های ریخت‌شناسی بین جانوران ساکن غارها ازجمله عقرب‌‌های کاذب است. در مطالعۀ حاضر، در غارهای سراب و بت‌‌خانه با اینکه ازنظر فاصله از هم دور هستند و ازلحاظ ارتفاع دهانۀ غار از سطح دریا متفاوت هستند، به‌‌دلیل تشابه فاکتورهای محیط داخل غار همچون دارابودن میزان رطوبت بیشتر، کمتربودن دما و انباشت بیشتر فضولات خفاش‌ها، شرایط مشابهی برای زیست این گونه فراهم شده است و همین عوامل در تشابه بیشتر جمعیت این دو غار نسبت به غارهای ملک و پلنگان تأثیرگذار است.

با جمع‌بندی نتایج به‌‌دست‌‌آمده این فرضیه مطرح می‌شود که فاکتورهای محیطی مثل دمای محیط غار، میزان رطوبت و جنس بستر ممکن است فاکتورهای مهم و تأثیرگذار بر ریخت گونۀ M. pavlovskyi تلقی شود و بیانگر تفاوت‌های مشاهده‌‌شده باشد. مطالعات مولکولی و جزئیات بیشتری از فاکتورهای محیطی مربوط به غار و ریززیستگاههای آن لازم است تا به‌‌طور دقیق‌‌تری عوامل مسئول تفاوت‌‌های ریخت‌‌شناختی بین زیستگاههای مختلف شناسایی و دربارۀ اینکه تنوع جغرافیایی بین جمعیت‌‌های یک گونه منجر به تمایز زیرگونه شده است، اظهار نظر شود. مطالعاتی که اشاره به حضور شیب تغییرات ریخت‌شناسی در امتداد گرادیان‌‌های محیطی دارند، پیشنهاد می‌‌کنند که تاکسونومی خیلی از گروهها ممکن است به‌‌شدت از این پدیده تأثیر بگیرد (Kohler et al., 2017; Whitney et al., 2018).

به‌‌دلیل حضور اعضای متعلق به جنس Megachernes با تعداد زیاد و با تنوع ریخت‌شناختی در محیط غار، وجود شرایط اکولوژیکی خاص غارها و همچنین با توجه به اینکه تاکنون مطالعۀ مقایسه‌ای براساس ریخت‌‌شناسی و نیز توالی‌‌یابی ژنتیکی انجام نشده است، پیشنهاد می‌‌شود با مطالعات دقیق‌‌تر به تبعیت این تغییرات از الگوی کلاینی پی برده شود.

سپاسگزاری

نویسندگان از آقایان دکتر یاسر بخشی و میثم داشن از دانش‌آموختگان دانشگاه شیراز، آقای دکتر امیرارسلان کاویانی‌فرد عضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور و آقایان صادق هواسی و امیر درویش‌نیا که در پیمایش غارهای مطالعه‌‌شده و مراحل مختلف جمع‌آوری نمونه‌ها همکاری داشته‌اند، سپاسگزاری و قدردانی می‌کنند.