نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

علف کش متری بوزین از گروه تریازینون ها است که بطور گسترده ای در کنترل علف های هرز استفاده دارد و به سادگی به محیط های آبی وارد می شود. متری بوزین تاثیرات متفاوت زیست شناختی بر جلبک ها در آبهای باسختی مختلف دارد. در این تحقیق اثرات ترکیبی سختی های مختلف (غلظت های صفر، 50 ،150 و200 میلی گرم در لیترکربنات کلسیم) وعلف کش متری بوزین (صفر،1، 5 و10 میلی گرم در لیتر) بر پویایی جمعیت، رشد و میزان کلروفیل a در جلبک سندسموس کوادریکودا (Scenedesmus quadricauda) در شرایط آزمایشگاهی دمای 2± 22 درجه سانتی گراد، فتوپریود 12 ساعت نور : 12 ساعت تاریکی و شدت نور 80 میکرومول فوتون برمتر مربع بر ثانیه بررسی گردید. آزمایش در مدت 14روز با 16 تیمار و سه تکرار درقالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که بیشترین تراکم جمعیت در سختی 200 میلی گرم در لیتر است در حالیکه مقدار کلروفیل ‌a 73/6 میلی گرم در لیتر در سختی 150 میلی گرم در لیتر بدست آمد که تفاوت معنی داری با سایر تیمارها نشان داد (P<0.05). کمترین تراکم سلولی (106 × 1 سلول در میلی لیتر) و کلروفیل a (66/0 میلی گرم در لیتر) در تیمار صفر (کنترل) بدست آمد. سختی مناسب برای جلبک S. quadricauda 150 میلی گرم در لیتر از کربنات کلسیم است که نشان دهنده کاهش عملکرد متری بوزین می باشد. بطور کلی،این مطالعه نشان داد که جلبک S. quadricauda توانایی رشد را در غلظت بالای متری بوزین درآبهای با سختی اندک (یا بدون سختی) دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Combined Effect of Water Hardness and Metribuzin Herbicides on Some Population Parameters of Microalgae Scenedesmus quadricauda

چکیده [English]

Metribuzin (Met) is a triazinone herbicide that is widely used for the control of grasses and easily arrived to aquatic ecosystems. Met has different biological effects in the various waters with different water hardness. In this research, combined effects of different water hardness (0, 50, 150, and 200 mg/l as CaCO3) and Met (0, 1, 5 and 10 mg/l) were investigated on population dynamic, growth, and chlorophyll a in green microalgae Scenedesmus quadricauda under laboratory conditions of temperature of 22±2 ºC, photoperiod of 12 hours light : 12 hours dark, and light intensity of 80 µmol photons/m2/s. The experiment was carried out as completely randomized design with three replications for a 14 days period. Results showed that the maximum population density was obtained at hardness of 200 mg/L CaCO3 and 0, 1 and 5 mg/l of Met while the highest amount of chlorophyll a was 6.73 mg/L at hardness of 150 mg/L CaCO3 and 0 mg/l of Met that had significant differences with other treatments. For chlorophyll a content, there were not significant differences among 0, 1, 5 and 10 mg/l of Met at hardness of 0 while significant and considerable reduction was observed due to different hardness. Generally, the suitable hardness for S. quadricauda was obtained 150 mg/L CaCO3. In addition, this study illustrated that S. quadricauda has capability of growth on high concentration of Met and low (or without) water hardness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metribuzin
  • Water Hardness
  • Green algae
  • Scenedesmus quadricauda

تاثیر ترکیبی علف کش متری بوزین و سختی آب بر برخی خصوصیات جمعیت جلبک سبز Scenedesmus quadricauda 

امیدوار فرهادیان*، احمدرضا پیرعلی زفره یی و حسین مولایی

اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی

تاریخ دریافت: 20/5/93                تاریخ پذیرش: 26/1/94

چکیده 

علف کش متری بوزین از گروه تریازینون ها است که بطور گسترده ای در کنترل علف های هرز استفاده دارد و به سادگی به محیط های آبی وارد می شود. متری بوزین تاثیرات متفاوت زیست شناختی بر جلبک ها در آبهای باسختی مختلف دارد. در این تحقیق اثرات ترکیبی سختی های مختلف (غلظت های صفر، 50 ،150 و200 میلی گرم در لیترکربنات کلسیم) وعلف کش متری بوزین (صفر،1، 5 و10 میلی گرم در لیتر) بر پویایی جمعیت، رشد و میزان کلروفیل a در جلبک سندسموس کوادریکودا (Scenedesmus quadricauda Berb) در شرایط آزمایشگاهی دمای 2± 22 درجه سانتی گراد، فتوپریود 12 ساعت نور :12 ساعت تاریکی و شدت نور 80 میکرومول فوتون برمتر مربع بر ثانیه بررسی گردید. آزمایش در مدت 14روز با 16 تیمار و سه تکرار درقالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که بالاترین تراکم جمعیت در سختی  200 میلی گرم در لیتر  از غلظت های صفر، 1 و 5 میلی گرم در لیتر از متری بوزین است در حالیکه مقدار کلروفیل ‌a  73/6   میلی گرم در لیتر در سختی 150 میلی گرم در لیتر بدست آمد که تفاوت معنی داری با سایر تیمارها نشان داد (P<0.05). محتوای کلروفیل a، تفاوت معنی داری در غلظت های مختلف صفر، 1، 5 و 10 میلی گرم در لیتر از متری‌بوزین در سختی صفر (کنترل) نشان نداددر حالیکه کاهش قابل ملاحظه و معنی داری در ارتباط سختی های مختلف مشاهده گردید. بطورکلی سختی مناسب برای جلبک
S. quadricauda  150 میلی گرم در لیتر از کربنات کلسیم بدست آمد. همچنین این مطالعه نشان داد که جلبک
S. quadricauda توانایی رشد را در غلظت بالای متری بوزین درآبهای با سختی اندک (یا بدون سختی) دارد.

واژه های کلیدی: علف کش متری بوزین، سختی‌آب،جلبک Scenedesmus quadricauda

* نویسنده مسئول، تلفن: 03133913564 ،  پست الکترونیکی: omfarhad@cc.iut.ac.ir

مقدمه

 

علف کش ها از جمله مواد شیمیایی هستند که به طور معمول برای کنترل علف های هرز و فعالیت های کشاورزی به طور وسیعی استفاده می شوند. علی رغم برخی مشکلات زیست محیطی که به لحاظ مصرف علف کش ها گزارش شده است،‌امروزه به منظور مدیریت علف های هرز در تمام دنیا استفاده می شود. در سالیان اخیر سهم مصرف علف کش ها از کل سموم آفت کش در دنیا بیشتر بوده است.  برای مثال در سال 1993 حدود 68 درصد از سموم فروش رفته در بخش کشاورزی آمریکا به علف کش ها اختصاص دارد (20). در ایران بر اساس زند و همکاران 1388 در حال حاضر بیشترین علف کش ها به ترتیب به بازدارنده های فتوسنتز در فتوسیستم II با 23 علف کش و بازدارنده های استیل کوانزیم آ کربوکسیلاز با 16 علف کش میباشد(3).

علف کش ها به طورمداوم از طریق رواناب های سطحی به محیط های آبی تخلیه می شوند. مطالعات نشان داده است که گیاهان و جلبک های سبز واکنش های مشابهی نسبت به حضور موادشیمیایی مختلف دارند. گزارش های زیادی در مورد اثرات سمیت  علف کش ها بر گونه های مختلف جلبک صورت گرفته است (25). اگرچه عملکرد علف کش ها بر جلبک ها و ارگانیسم ها مهم است اما نقش کلیدی را که در فعالیت های کشاورزی ایفا می کنند اهمیت آنها را چندین برابر می نماید. استفاده زیاد از علف کش ها اثراتی را بر ارگانیسم های غیرهدف ازجمله جلبک های میکروسکوپی آبها می گذارد. جلبک ها مواد آلی و انرژی مورد نیاز بی مهرگان و ماهی ها را در بیشتر اکوسیستم های آبی فراهم می کنند. ازطرفی دیگر واکنش جلبک ها به موادشیمیایی سمی خیلی گسترده است (10).

در محیط های آب شیرین جلبک ها از پایه های اساسی در زنجیره های غذایی هستند این تولیدکنندگان اولیه از نور به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند و CO2 را به مواد آلی تبدیل می کنند که منبع اصلی غذا برای مصرف کنندگان اولیه است(9). جلبک ها حساسیت خود را به طیف های وسیع آلودگی از قبیل علف کش ها، فلزات وآفت کش های ارگانوکلر وموادآلی صنعتی نشان می دهند. بنابراین استفاده از جلبک ها برای بررسی این  آلودگی ها مرسوم می باشند (6). از آنجاییکه انرژی نورانی بوسیله کلروفیل در ارگانیسم های فتوسنتزکننده جذب می شود. بنابراین جلوگیری از آسیب به  فتوسنتز در برابر آلودگی های زیست محیطی همواره  یکی از پژوهش های مهم  در علوم زیست محیطی  می باشد (12).

از سوی دیگر کاربردهای اکولوژیک بسیاری در خصوص حساسیت گسترده جلبک‌ها به آفت‌کش‌ها متفاوت وجود دارد. در اکوسیستم‌های آب شیرین، جلبک‌هاغذا را برای جوامع زئوپلانکتونی و بیمهرگان صافی خوار فراهم مینمایند. بسته به نوع علف‌کش آلودگی محیط های آبی متفاوت است. برای مثال، دیکوات (Diquat) برای جلبک های سبز-آبی و دیاتوم ها به شدت سمی است در حالیکه برای جلبک های سبز Scendesmus و Selenastrum چندان سمی نیست (19).

از مهمترین علف‌کش‌ها متری‌بوزین است که نام آن 4-amino-6-tert-butyl-3-methylthio-1,2,4-triazin-5(4H)-on  و فرمول شیمیایی  C8H14N4OS  می باشدو به منظور دفع آفات در مزارع کشاورزی استفاده می شود (24). علف کش متری بوزین از گروه تریازینون ها می باشد که بطور گسترده ای برای کنترل علف های هرز ودرمراحل کشت سویا، نیشکر، گندم وسیب زمینی استفاده می شود. این علف کش بالاترین سمیت رادرگیاهان آبزی و جلبک های آب شیرین دارد (6). متری‌بوزین مشابه دیگر علف کش های تریازین وتریازونین دررواناب های سطحی وجود دارد. قابلیت حلالیت مناسب در آب (1220 میلی گرم در لیتر) و زمان اثربخشی آن در خاک (30 روز) ازمهمترین ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن است (6). متری‌بوزین با پروتئینD1 کمپلکس (Photosystem) PSII پیوند برقرارنموده و به عنوان بازدارنده فتوستنز شناخته می شود (9).

جلبک سبز سندسموس کوادریکودا (Scenedesmus quadricauda) از متداولترین جلبک های آب شیرین است که قابلیت  استفاده برای نشان دادن تاثیرات آلایندگی علف کش ها در محیط های آبی را دارد. مطالعات زیادی در ارتباط با سمیت ترکیبات آلی و معدنی بر جلبک quadricauda S. صورت گرفته است که می تواند به علت فراوانی این جلبک در محیط های آب شیرین و همچنین به لحاظ نقش آن در زنجیره غذایی آب شیرین است (25). ارزیابی گونه های جلبکی استفاده شده نشان می دهد که واکنش جلبک ها نسبت به موادشیمیایی خیلی گسترده است. حساسیت های گوناگون ترکیب گونه های جلبک می تواند سبب تغییرات در جوامع  جلبکی شود. بدین وسیله ممکن است منجر به تغییرات در کارکرد و ساختار ها در اکوسیستم های آبی بشود (11).

 با توجه به اینکه تاثیرات سمی علف کش ها بر اساس سختی آب متفاوت است لذا مطالعات در ارزیابی اثرات سختی آب (کلسیم یا منیزیم) بر سمیت فلزات برجلبک های تک سلولی نشان داده که سمیت فلزات بواسطه سختی آب کاهش پیدامی کند و در واقع یونهای کلسیم و منیزیم برای باند شدن در سطح دیواره سلولی جلبک ها با هم رقابت می کنند (5). هدف ازاین مطالعه بررسی تاثیرات ترکیبی علف کش متری بوزین و سختی آب برعملکرد جلبک سبز quadricauda S. با تاکید بر پویایی جمعیت، میزان رشد و تغییرات میزان کلروفیلa است.

مواد و روشها

تهیه ذخیره اولیه جلبک: جمع­آوری اولیه نمونه­های جلبکی از آب استخرهای خاکی پرورش ماهی انجام گردید. سپس با استفاده از میکرو­پیپت سلول­های فیتوپلانکتونی را جدا نموده و با بهره­گیری از محیط کشت جامد و تجدید مداوم کشت ذخیره خالص اولیه تهیه گردید. جهت تهیه محیط کشت جامد 2 گرم آگار(Agar-Agar) جامد به 250 میلی لیتر آب مقطر و محیط کشت BBM اضافه شد. محیط کشت تهیه شده در دمای 121 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه اتوکلاو گردید. نمونه ناخالص تهیه شده از استخرهای پرورش ماهی را روی محیط کشت قرار داده  تا کلنی­های جلبکی بعد از 5 روز تشکیل شوند. پس از تشکیل کلونی­ها و مشاهده آنها در زیر میکروسکوپ، کلونی های جلبک­ به محیط کشت مایع منتقل گردید. جلبک­ها بعد از کشت­های متوالی در محیط کشت مایع خالص گردید. برای اطمینان از خالص­سازی 1 میلی لیتر از نمونه جلبکی در غلظت های 1-10 تا 6-10 رقیق گردید و سپس بر روی محیط کشت جامد نوترینت آگار (NA) کشت داده شد. سپس از هر کلونی بر روی محیط کشت NA، کشت صورت گرفت و نمونه ها به مدت 24 تا 48 ساعت در انکوباتور با دمای 28 درجه سانتی گراد نگهداری شد. پس از اطمینان پرورش جلبک quadricauda S. در ارلن مایرهای دو لیتری با محیط کشت BBM بطور انبوه کشت داده شد. ترکیب محیط کشت BBM مورد استفاده در این تحقیق شامل NaNO3 (25 گرم)، K2HPO4 (10 گرم)، KH2PO4 (15 گرم)، MgSO4. 7H2O (5/7 گرم)، NaCl (5/2 گرم)، CaCl2 (5/2 گرم)، MnCl2 (44/1 گرم)،  ZnSO4 (82/8 گرم)، MoO3 (71/0 گرم)، Co(NO3)2. 6H2O (49/0 گرم)، H3BO4 (4/11 گرم)، KOH (31 گرم)، FeSO4. 7H2O (98/4 گرم) و EDTA (50 گرم) که تماما در یک لیتر آب مقطر ریخته و pH آن را قبل از اتوکلاو نمودن با استفاده از HCl 1/0 نرمال و یا NaOH 1/0 نرمال در 8/6 تنظیم گردید (14).

نحوه انجام آزمایش: جهت بررسی اثرات ترکیبی سختی(صفر،50،150و200 میلی گرم در لیترکربنات کلسیم) و غلظت متری بوزین (صفر،1،5 و10 میلی گرم در لیتر) آزمایش با 16 تیمار بصورت کاملا تصادفی طرح گردید. خلاصه ای از تیمارها در جدول 1 ارایه شده است. علف کش متری بوزین از شرکت ژکم ساخت کشور چین با درجه خلوص 70% تهیه گردید که در این آزمایش به صورت 100% محاسبه و لحاظ گردید. تمامی تیمارهای مورداستفاده در این تحقیق در محیط کشت پایهBBM وذخیره اولیه با مقدارثابت جلبک در نظر گرفته شد.

آزمایش در دمای آب 2±21درجه سانتی گراد در شرایط نوری12ساعت تاریکی و12ساعت روشنایی و شدت نور 60 میکرومول فوتون  برمترمربع برثانیه بمدت 14 روز نگهداری شد.

در این تحقیق شمارش جلبک‌ها با استفاده از لام هموسیتومتری و با روش پیشنهادشده توسط Martinez  و Chakaroff (1975) بعد از تثبیت نمونه‌ها در محلول لوگل ایدین (مقدار 1/0 میلی‌لیتر در هر 3 میلی‌لیتر نمونه) انجام شد (13). میزان رشد ویژه (SGR) از رابطه /T SGR= (Ln Nt-Ln No)  محاسبه شد (17)، که در آن SGR = میزان رشد ویژه جمعیت جلبک S. quadricauda بر حسب در روز،  Nt = جمعیت نهایی جلبک S. quadricauda بعد از زمان T ، و N0 = جمعیت اولیه  جلبک S. quadricauda در آغاز معرفی به محیط کشت. برای اندازه گیری کلروفیل a 100 میلی لیتر از محلول جلبکی توسط کاغذ صافی واتمن فیلتر شده و سپس فیلترها به مدت 24 ساعت درون استون %90 نگهداری شدند. سپس نمونه­ها به مدت 10دقیقه با 4000 دور بر دقیقه سانتریفیوژ شده(Centurion Scientific Ltd) و  پس از آن میزان جذب نوری (OD= Optical Density) آن­ها با اسپکتروفتومتر (مدل جنوی) در طول موج های 470، 653 و 666 نانومتر به روش شرح داده شده توسط Parsons و همکاران (1984) انجام شد (18).

جدول1- مقادیر ترکیبی سختی آب وعلف کش متری بوزین درمحیط کشت BBM برای تیمارهای مختلف آزمایشی .

تیمارها

میزان سختی آب

(mg/L)

میزان متری بوزین

(mg/L)

محیط کشت پایه

1

صفر

صفر

BBM

2

50

صفر

BBM

3

150

صفر

BBM

4

200

صفر

BBM

5

صفر

1

BBM

6

50

1

BBM

7

150

1

BBM

8

200

1

BBM

9

صفر

5

BBM

10

50

5

BBM

11

150

5

BBM

12

200

5

BBM

13

صفر

10

BBM

14

50

10

BBM

15

150

10

BBM

16

200

10

BBM

آنالیز آماری: آنالیز آماری داده ها با تجزیه واریانس یک طرفه (One- way ANOVA) انجام شد. مقایسه میانگین ها با استفاده از آزمون دانکن درسطح معنی دار5 درصد انجام شد. کلیه آنالیزهای آماری با استفاده از نرم افزارآماریSPSS نسخه 16 صورت گرفت.

نتایج

تغییرات درپویایی‌ جمعیت جلبک: پویایی جمعیت جلبک S. quadricauda  در تیمارهای مختلف از ترکیب سم متری بوزین و سختی آب در شکل 1 ارائه شده است. بالاترین تراکم سلولهای جلبک S. quadricauda  درغلظت های صفر، 1و 5 میلی گرم در لیترمتری‌بوزین در  سختی 200 میلی گرم در لیتر به ترتیب 106×39/1،  106×48/1و  106×34/1سلول در هرمیلی لیتر در روز 8 پرورش بدست آمد در حالیکه بالاترین تراکم جلبک  S. quadricauda (106×48/1سلول در هرمیلی لیتر) در غلظت 10 میلی گرم در لیتر از متری‌بوزین در سختی 50 میلی گرم  در لیتر در روز 10 پرورش بدست آمد.

نتایج ارائه شده در شکل 1 همچنین نشان داد که جمعیت جلبک سندسموس در تمام تیمارها (صفر، 1 و 5 میلی گرم در لیتر) به استثنای 10 میلی گرم در لیتر از متری بوزین با افزایش سختی آب در رور 8 پرورش نشان می دهد. در حالیکه در غلظت 10 میلی گرم در لیتر سختی آب تاثیر مثبت بر تراکم جمعیت در 50 میلی گرم در لیتر سختی در روز 10 پرورش دارد.

درطی 14 روز پرورش دو پیک در رشد جمعیت جلبک
S. quadricauda در روزهای مختلف در تیمارهای آزمایشی (شکل 1) رخ داد که پیک اصلی و ماکزیمم جمعیت در حد فاصل روزهای 8 و 10 پرورش به وقوع پیوست.

میزان رشد ویژه و کلروفیل a : بیشترین میزان رشد ویژه (تقریبا 21/0-20/0 در روز)برای جلبک سندسموس به ترتیب در صفر، 1 و 5 میلی گرم در لیتر از متری‌بوزین در سختی 200 میلی گرم در لیتر،‌ در حالیکه بالاترین رشددر غلظت 10 میلی گرم در لیتر ازمتری‌بوزین در سختی صفر بدست آمد (شکل 2-الف).

 

شکل 1- میانگین  تراکم تغییرات جمعیت  در جلبک S. quadricauda  در غلظت های مختلف از متری بوزین و سختی های مختلف

روزهای  پرورش 

روزهای  پرورش 

روزهای  پرورش 

روزهای  پرورش 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بطور کلی نتایج نشان داد که در غلظت های پایین از متری‌بوزین یعنی صفر، 1 و 5 میلی گرم در لیتر تاثیرات سختی آب بر رشد ویژه جمعیت افزایشی است در حالیکه در غلظت های 10 میلی گرم در لیتر متری‌بوزین سختی آب تاثیرات کاهشی بر میزان رشد ویژه نشان داد (شکل 2-الف). در پایان دوره آزمایش (روز 14) تفاوت معنی داری در رشد ویژه جمعیت سندسموس مشاهده نگردید (شکل 2-ب). 

 

 

شکل 2: میانگین (± خطای استاندارد) میزان رشد ویژه در جمعیت جلبک S. quadricauda  در غلظت های مختلف از متری بوزین و سختی های مختلف. الف: رشد ویژه در پیک جمعیت، ب: رشد ویژه جمعیت در پایان دوره پرورش. میانگین های دارای لااقل یک حرف مشابه از نظر آماری در سطح 5 درصد باهم اختلاف معنی داری ندارند.

 

غلظت های مختلف متری بوزین (میلی گرم در لیتر) 

a

b

c

b

b

a

b

c

c

c

a

c

b

b

a

a

الف 

غلظت های مختلف متری بوزین (میلی گرم در لیتر) 

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

ب



 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



تغییرات میزان کلروفیلa در پایان دوره آزمایش مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن بصورت اندازه گیری کلروفیل  a در شکل  3 ارائه شده است. نتایج  نشان داد که تفاوت معنی داری بین میزان کلروفیل a به لحاظ غلظت های مختلف متری بوزین و سختی آب وجود دارد. در سختی صفر تفاوت معنی داری در محتوای کلروفیل‌a در غلظت های مختلف صفر، 1، 5 و 10 میلی گرم در لیتر از متری‌بوزین وجود نداشت در حالیکه روند کاهشی قابل ملاحظه و معنی داری در غلظت های مختلف سموم مشاهده گردید. بطورکلی نتایج مبین این است که کاهش کلروفیل‌a در جمعیت رخ داده است.

 

 

شکل 3- میانگین (± خطای استاندارد) میزان کلروفیل a در جمعیت جلبک S. quadricauda  در غلظت های مختلف از متری بوزین و سختی های مختلف. میانگین های دارای لااقل یک حرف مشابه از نظر آماری در سطح 5 درصد باهم اختلاف معنی داری ندارند.

 

 

غلظت های مختلف متری بوزین (میلی گرم در لیتر)

b

a

d

b

d

d

c

c

c

d

c

d

c

b

d

c



 
 

 

 

 

 

 

 

 


بحث

جلبک ها از نظر اقتصادی در تولید مواد پروتئینی اهمیت زیادی دارند،آنها بطور مستقیم یا غیر مستقیم در زنجیره غذایی آبزیان، بخصوص ماهی ها و همچنین انسان قرار می گیرند. جلبک ها با عمل فتوسنتز بر اکسیژن محیط افزوده، از این راه موجب تصفیه آب های آلوده و فاضلاب ها می شوند(2).‌ عواملی نظیر دما، pH و به خصوص سختی آب تاثیرات کاملاً معنی داری بر مقاومت و حساسیت موجودات آبزی در مقابل آفت کشها دارند (1). حساسیت با آفت کش ها و یا علف کش ها یا بطور کلی آلودگی ها نه تنها به فیلو‍ژنی گیاهی مرتبط است بلکه به نوع پارامترهای مورد بررسی و قابل اندازه گیری بستگی دارد (22). تفاوت ها در حساسیت ارگانیسم های فتوسنتز کننده به مواد شیمیایی بخصوص و معین را می توان از طریق تفاوت ها در خصوصیاتی از قبیل مرفولوژی، فیزیولوژی و ژنتیک تشریح نمود. مثلا ضخامت دیواره سلولی و محتوای چربی سلولی در جلبک ها را می توان از عوامل القاءکننده در نظر گرفت (15 و16). از آنجائیکه نوسانات رشد و دینامیک جمعیت، زمان پیک تولید مثلی جمعیت و میزان کلروفیل همواره در جلبک های میکروسکوپی متاثر از شرایط زیستی و محیطی است لذا در این پ‍ژوهش تاثیرات سختی آب و غلظت های متفاوت علف کش متری بوزین مورد بررسی قرار گرفت.

در این مطالعه با افزایش غلظت علف کش متری‌بوزین، توانایی رشد جلبک S. quadricauda در تیمار بدون سختی (کنترل) وجود داشت. اما در غلظت های پایین سم متری بوزین ،جلبک S. quadricauda بیشترین رشد را در سختی های بالا نشان داد. مهدی نژاد و همکاران(1390) (4) بیان نمودند که افزایش غلظت سم اکسادیارژیل به صورت تصاعدی باعث کاهش جمعیت در جلبک Scenedesmus sp. نمی شود، هرچندکه غلظت های بالا می تواند اثراتی شدیدتر را در محیط آبی بگذارد. Ma و همکاران (2002) (11) نیز نشان دادند که تاثیر 30 نوع علف کش گوناگون برای جلبک Scenedesmus obliquus دامنه گسترده و تحمل بیشتری در مقایسه باجلبک Chlorella pyrenoidosa داشت. همچنین Fairchild و همکاران در سال1998 (6) تخمین زدند که سمیت حاد متری بوزین در 10 گونه غیرهدف جلبک وماکروفیت در غلظت‌های بین 152-14میکروگرم‌در‌لیتراست ومیانگین سمیت متری‌بوزین در گیاهان آبزی 31 میکروگرم‌در‌لیتر بوده‌است. علاوه براین آنها سمیت متری‌بوزین را بیشتر از دیگرعلف کش های مانندآترازین،آلاکلر ومتاکلر بیان نمودند.

Rai و همکاران در سال 1981 (21) گزارش کردند که غلظت کل فلزات سنگین در محلول بواسطه کربنات و یا کمپلکس های هیدروکسید نامحلول که عمدتا سختی محسوب شده سبب کاهش سمیت فلزات سنگین از قبیل روی می شود. در مطالعات Amanda و همکاران در سال2002 (5) به ارزیابی سختی آب بر سمیت اورانیوم در جلبک آب شیرین .Chlorella sp پرداختند و مشاهده کردند میزان رشدChlorella sp. با افزایش اورانیوم به هیچ وجه کاهش پیدا نمی کند چون سمیت اورانیوم با افزایش سختی کاهش پیدا می کند. در این پژوهش میزان رشد ویژه در 7 روز اول نسبت به 7 روز دوم بیشتر بود و تقریبا روند تغییرات مشابه تراکم جمعیت جلبک
S. quadricauda بود. در طی 7 روز دوم آزمایش و روزهای پایانی  با توجه به تراکم کشت و محدودیت در عناصر غذایی برای تولید مثل (به لحاظ مصرف در آغاز دوره پرورش)رشد وی‍ژه جمعیت کاهش یافت. با بررسی آنالیزهای آماری اختلاف معنی داری در رشد ویژه بین تیمارهای مختلف با شاهد (صفر میلی گرم در لیترعلف کش و سختی) مشاهده نشد که بیانگر عدم تخریب سلولهای جلبک سندسموس است که می تواند بدلیل اثرآنتاگونیسم بین سختی و متری‌ بوزین باشد.

علاوه بر جذب سم متری بوزین توسط جلبک سندسموس  کاملا منطقی است که استنباط کنیم بخشی از سختی آب نیز از طریق جذب از محیط کشت حذف گردد که این میزان در سختی های بالاتر بیشتر است. بطور نسبتا مشابهی،Sivasubramanian و همکاران در سال 2012 (23) در بررسی استفاده از جلبک در کاهش سختی کل آب در فاضلاب های صنعتی و پساب ها گزارش دادند که جلبک Chlorococcum humicola حدود 71درصد باعث کاهش سختی کل محیط کشت شده است و میزان کلسیم و منیزیم را به طورمعنی داری کاهش یافت. علاوه بر این‌، Amanda و همکاران در سال 2002 (5) بیان کردند که کلسیم می تواند بیشتر از منیزیم تاثیر  سمیت فلزات در آب شیرین را کاهش دهد.

از آنجاییکه گمان می رود که عملکردعلف کش متری بوزین سبب اختلال در فرآیندهای فتوسنتز گیاهان می شود لذا با بررسی میزان کلروفیلa در تیمارهای مختلف، انتظار تفاوت های قابل ملاحظه وجود دارد. چنین تفاوت هایی نشان دهنده تغییرات مشهود سختی وسم متری بوزین بر فتوسنتز نسبت به تراکم سلولی و رشددر جلبک
 S. quadricaudaمیباشد. یافته های این تحقیق نشان داد که بطور کلی سختی 150و 200 میلی‌گرم ‌در ‌لیتر کربنات ‌کلسیم سبب افزایش میزان کلروفیل a می شود که در واقع به اثربازدارندگی سختی آب برعملکرد سم متری‌بوزین در جلبک  S. quadricaudaمی تواند مرتبط باشد. Wong در سال 2000  (25) بیان نمود که غلظت کم علف کش های glyphosate 2,4-D  و پاراکوات باعث تحریک رشد
 S. quadricauda می شود که به ترتیب در غلظت های 20 و 200 میلی‌گرم‌در‌لیتر رشد را کاملا متوقف می نمایند. بعبارت دیگر، کاهش یا افزایش در غلظت سم باعث تحریک یا توقف رشد جلبک میشود. همچنین در مطالعه دیگری، ‌Fargaova در سال1994 (7) هم به مقاوم بودن
S. quadricauda در برابر آلودگی های آب در مقایسه با گروههای دیگر فیتوپلانکتونی پرداخت و بیان نمود که چنین این تغییرات در پویایی جمعیت و رشد و میزان کلروفیل تحت تاثیر تعدادی از فاکتورهای محیطی و تغذیه ای نظیر دما، pH، دسترسی به منبع کربن ومیزان هوادهی، میزان وشدت نور می باشد که می تواند بخشی از تفاوت ها را توجیه نماید.

بعنوان نتیجه گیری کلی می توان بیان نمود که تغییرات در شرایط زیستی و زیستگاهی اغلب به‌طور مشخصی و به‌سرعت توسط موجودات تک‌سلولی نظیر جلبک‌های میکروسکوپی قابل ارزیابی است و عکس‌العمل سریع‌تری نسبت به موجودات با ساختار پیچیده­تر دارد. ارزیابی تأثیرات سمیت ناشی از سموم با استفاده از ریز جلبک‌ها سریع و کم‌هزینه است و می‌تواند به‌طور مؤثر در ارزیابی عناصر و ترکیبات سمی حتی در غلظت‌های بسیار کم سموم مورداستفاده قرار گیرد. جلبک سبز S. quadricauda گونه ای با دامنه تحمل وسیع نسبت به تغییرات علف کش ها و فاکتورهای محیطی مانند سختی است که این تاثیرات ترکیبی را در خصوص جلبک های میکروسکوپی برای استفاده  در خودپالایی سیستم های آبی همواره باید در نظر داشت. در این مطالعه مشخص گردید که در ترکیب سختی و سم متری بوزین نقش هر دو عامل مهم است اما سختی تاثیر مهم تری در رشد، پویایی جمعیت و کلروفیل دارد و مناسب ترین سختی 150 میلی گرم در ایتر از کربنات کلسیم می باشد.

تشکر وقدردانی

بدینوسیله ازمعاونت پژوهشی و تحصیلات تکمیلی دانشکده منابع طبیعی دانشگاه صنعتی اصفهان به لحاظ فراهم آوردن بودجه و امکان تحقیق سپاسگزاری می شود.

  1. پیری، م. نظامی بلوچی، ش. و اوردوگ و .1377. بررسی سموم دیازینون و مالاتیون وماچتی وساترن بر روی مرگ ومیرماهی سفید، مجله شیلات ایران، سال هفتم، شماره4،صص9-19.
  2. حیدری، ص.، فرهادیان، ا. و محبوبی صوفیانی، ن.1390. اثرات سطوح مختلف نیترات وآمونیوم در محیط کشت برای رشد جلبک سبز  Scenedesmus quadricauda، مجله منابع طبیعی ایران، دوره64، شماره 1، صص 29-40.
  3. زند، ا.، باغستانی، م.ع.، نظام آبادی، ن.، مین باشی معینی، م.،هادیزاده، م.ح. 1388. مروری بر آخرین فهرست علف کش ها و علف های هرز مهم ایران.مجله پژوهش علف های هرز، جلد1، شماره 2، صص 83-100.
  4. مهدی نژاد،ک. ،مهدی نژاد، م. و شریعتی فیض آبادی، ف. 1390. بررسی اثرات سمی غلظت های مختلف علف کش اکسادیارژیل مزارع برنج بر جلبک سبز سندسموس در منابع آبی، مجله علوم زیستی واحد لاهیجان، سال پنجم، شماره دوم،صص95-105.
    1. Amanda, L., Charles S.J., Markich, J. L., and Stauber, L.F. 2002. The effect of water hardness on the toxicity of uranium to a tropical freshwater alga (Chlorella sp.). Aquatic Toxicology 60: 61–73
    2. Fairchild, J.F, Ruessler, D.S. and Carlson, A.R.1998. Comparative sensitivity of five species of macrophytes and six species of algae to atrazine, metribuzin, alachlor, and metolachlor. Environmental Toxicology and Chemistry 17:1830–1834
    3. Fargaova, A. 1994. Toxicity determination of plant growth hormones on aquatic alga, Scenedesmus quadricauda. Environmental Contamination and Toxicology 52:706-711
    4. Lavens, P. and Sorgeloos, P., 1996. Manual on the production and use of live food for aquaculture. FAO Fisheries Technical, 295pp.
    5. Lurling, M. and Roessink, I. 2006. On the way to cyanobacterial blooms: Impact of the herbicide metribuzin on the competition between a green alga (Scenedesmus) and a cyanobacterium (Microcystis). Chemosphere 65:618–626
    6. Ma, J., 2002. Differential sensitivity to 30 herbicides among populations of two green alga Scenedesmus obliquus and Chlorella pyrenoidosa. Environmental Contamination and Toxicology 68: 275–281.
    7. Ma, J., Lin, F., Wang, S. and Xu, L., 2004. Acute toxicity assessment of 20 herbicides to the green alga Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. Environmental Contamination& Toxicology 72: 1164–1171
    8. Mallick, N. and Mohn, F.H. 2003.Use of chlorophyll fluorescence in metal-stress research: a case study with the green microalga Scenedesmus. Ecotoxicology and Environmental Safety 55: 64–69
    9. Martinez, M.P., Chakroff, J.B.P. 1975. Direct phytoplankton counting technique using using the hemacytometer. Philippine Agriculture Science 59: 43-50.
    10. Nichols, H.W. 1973. Growth media–freshwater. In: Stein, J. R. (Editor), Handbook of Phycological Methods–Culture Methods and Growth Measurements, Cambridge University Press Cambridge, p. 7–24.
    11. Kasai, F., Hatakeyama, S. 1993. Herbicide susceptibility in two green algae, Chlorella vulgaris and Selenastrum capricornutum. Chemosphere 27: 899-904.
    12. Kent, R.A., Currie, D. 1995. Predicting algal sensitivity to a pesticide stress. Environmental Toxicology and Chemistry 14: 983-991.
    13. Omori, M., Ikeda, T. 1984. Methods in Marine Zooplankton Ecology. John Wiley and Sons Inc., New York, 332pp.
    14. Parsons, T.R. Maita, Y., Lalli, C.M. 1984. A manual of chemical and biological methods for seawater analysis. Pergamon Press, Oxford, 173 pp.
    15. Peterson, H.G., Boutin, C., Martin, P.A., Freemark, K.E., Ruecker, N.J. and Moody, M.J. 1994. Aquatic phyto-toxicityof 23 pesticides applied at expected environmental concentrations. Aquatic Toxicolology 28: 275-292.
    16. Prado, R. D., Jorrin, J. and Torres, L.G. 1997. Weed and Crop Resistance to Herbicide. Kluwer Academic Publishers.
    17. Rai, L.C., Gaur, J. P. and Kumar, H. D .1981. Phycology and heavy metal pollution. Biological Reviews 56: 99-151.
    18. Rojickova-Padrtova, R., Marsalek, B. 1999. Selection and sensitivity comparisons of algal species for toxicity testing. Chemospher 38: 3329-3338.
    19. Sivasubramanian, V., Subramanian, V., Muthukumaran, M. and Murali, R. 2012 Algal technology for effective reduction of total hardness in wastewater and industrial effluents. Phykos 42: 51– 58
    20. Weed Society of America. 1994. Herbicide Handbook, 6th ed. Champaign, IL, USA.
    21. Wong, P.K. 2000. Effects of 2, 4-D glyphosate and paraquat on growth, photosynthesis and chlorophyll a synthesis of Scenedesmus quadricauda Berb. Chemosphere 41:177-182