ارزیابی میزان توافق بین شاخص‌های اکولوژیک در تعیین وضعیت کیفیت رودخانه کرج (استان البرز)

پیشینه و هدف: بررسی ساختار جوامع آبی در اکوسیستم های آبی جایگاه ویژه ای در مطالعات اکولوژیک موجودات آبزی دارد. از جمله شاخص‌های مهم و رایج ماکروبنتیک می‌توان به شاخص‌های اکولوژیک تک متغیره و چند متغیره اشاره کرد که با داشتن مزایا و معایب متفاوت، هم چنان در مطالعات مختلف در آب‌های رودخانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سال های اخیر مطالعاتی با استفاده از شاخص تنوع زیستی و شاخص های زیستی به ویژه شاخص هلسینهوف برای ارزیابی کیفیت آب رودخانه کرج مورد استفاده قرار گرفته است. با فرض وجود توافق بین شاخص‌های اکولوژیک منطقه، پژوهش حاضر میزان سازگاری بین نتایج وضعیت کیفی به‌دست‌آمده از شاخص‌های اکولوژیک مختلف رودخانه کرج را ارزیابی کرد. مواد و روش ها: در این مطالعه در طول 9 ایستگاه و طی چهار فصل (1397-1396)، نمونه برداری از ماکروبنتوزها با نمونه بردار سوربر انجام شد. پس از جداسازی و شناسایی ماکروبنتوزها، شاخص شانون، ept، aspt، bmwp و hfbi محاسبه شد. سپس طبقه بندی وضعیت اکولوژیک ایستگاه ها بر اساس این شاخص ها انجام شد. درصد ایستگاه هایی که وضعیت اکولوژیک آن ها قابل قبول یا غیرقابل قبول بود و هم چنین میزان سازگاری بین این پنج شاخص در منطقه مورد مطالعه محاسبه شد. برای تعیین گرایش مشابه شاخص های مختلف در طبقه بندی ایستگاه ها، میزان همبستگی بین آن ها، با استفاده از آزمون غیرپارامتریک تعیین شد. به منظور تجزیه و تحلیل آماری از نرم افزار  spss23 وexcel  و جهت تعیین شاخص تنوع زیستی از primer6 استفاده شد. برای بررسی توزیع نرمال داده ها، از آزمون شاپیرو- ویلک استفاده شد. به منظور بررسی اختلاف معنی داری بین داده های مورد نظر از آنالیز واریانس یک طرفه و از آزمون کروسکال والیس در سطح معنی داری 0.05 >p استفاده شد. جهت تهیه نقشه ها با روش idw از نرم افزار arcgis10.3 و terrset17.3 استفاده گردید. نتایج: به لحاظ فراوانی، شیرنومیده ها، خانواده غالب بودند. خانواده های baetis، tubifex، micrasema، rhithrogena، eporus، hydropsyche،leptophlebiidae  و simulium، 83 درصد نمونه ها را تشکیل دادند. مقادیر شاخص های h’، ept، aspt، bmwp و hfbi به ترتیب (0.65±2.12)، (2.8±5.6)، (1.0±3.9)، (23.4±48.8) و (1.0±4.6) محاسبه گردید. توافق نسبی در نتایج حاصله از پنج شاخص مورد مطالعه در 67 درصد از ایستگاه ها با کیفیت غیرقابل قبول دیده شد. در صورتی که در 22 درصد از ایستگاه های رودخانه توافق کامل و 11 درصد ایستگاه ها عدم توافق را نشان داده است. تحلیل آماری بیانگر وجود توافق و سازگاری معنی دار بین نتایج وضعیت اکولوژیک حاصل ازept  با aspt،bmwp  و شانون بوده در صورتی که با شاخص  hfbiمتفاوت هستند. هم چنین بر اساس نتایج همبستگی بین طبقه بندی کیفیت اکولوژیک حاصل از شاخص های زیستی (ارتباط مثبت و قوی بین  ept با شانون و bmwp)، نشان دهنده جهت مشابه این شاخص ها در طبقه بندی ایستگاه ها می باشد. بحث: تغییرات ساختاری و جمعیتی ماکروبنتوزها در اکوسیستم‌های آبی در اثر عوامل طبیعی و فعالیت‌های انسانی وجود دارد. با توجه به عدم وجود توافق کامل بین نتایج ارزیابی شاخص‌های پنج‌گانه در این مطالعه، به منظور استفاده از این شاخص‌ها در هر منطقه برای مدیریت محیط زیست، استفاده هم زمان از شاخص‌ها توصیه می‌شود. هم چنین بررسی تطابق بین شاخص های مختلف و انتخاب شاخص اکولوژیک مناسب بسیار مهم است. در نتیجه استفاده از هر یک از این شاخص ها به تنهایی و بدون در نظر گرفتن ملاحظات فوق می تواند منجر به نتایج اشتباه شود. بر اساس نتایج پژوهش حاضر، شاخص هلسینهوف (hfbi) را می توان به عنوان شاخص مناسب تری نسبت به سایر شاخص های مورد مطالعه برای ارزیابی وضعیت اکولوژیک رودخانه کرج معرفی کرد.

evaluation of agreement among ecological indices in determining the quality of karaj river (alborz province)

introduction: the study of the structure of aquatic communities in aquatic ecosystems has a special place in the ecological studies of aquatic organisms. among the important and common macrobenthic indices, we can mention uni- variate and multi-variate ecological indices, which having different advantages and disadvantages, are still used in various studies in riverian waters. in recent years, studies using biodiversity index and bioindices, especially the helsinhof index, were used to assessment of the water quality of the karaj river. assuming that there is agreement between the ecological indices of the region, the present study evaluated the degree of agreement between the quality statuses results obtained from different ecological indices in the karaj river. materials and methods: in this study, we sampled macrobenthic fauna using a sorber sampler in nine stations during 2017-2018, seasonally. after separating and identifying macrobenthos, shannon’s index, ept, aspt, bmwp and hfbi were calculated. then the ecological status of the stations was classified based on these indices. the percentage of stations whose ecological status was acceptable or unacceptable, as well as the compatibility level between these five indices in the study area, were calculated. to determine the similar tendency of the different indices in the classification of stations, the degree of correlation between them was determined using a non-parametric test. spss23 and excel software were used for statistical analysis and primer6 was used to determine biodiversity index. shapiro-wilk test was used to check the normal distribution of the data. in order to determine the significant difference between the desired data, one-way anova and kruskal-wallis tests were used at the significance level of p<0.05. arcgis 10.3 and terrset 17.3 software were used to prepare maps using the idw method. results: in terms of abundance, the shironomide family was dominant. baetis, tubifex, micrasema, rhithrogena, eporus, hydropsyche, leptophlebiidae, and simulium made up 83% of the samples. the values ​​of h’, ept, aspt, bmwp and hfbi were calculated (12.2±0.65), (5.6±2.8), (3.9±1), (48.8±23.34) and (4.6±1), respectively. the relative agreement in the results obtained from the five studied indices was seen in 67% of the stations with unacceptable quality in the case that 22% of the river stations showed complete agreement and 11% of the stations showed disagreement.  the statistical analysis shows that there is a significant agreement between the results of the ecological status obtained from ept with aspt, bmwp and shannon, if they are different with hfbi index. also, based on the results of the correlation between the classification of the ecological quality obtained from the bioindices (positive and strong correlation between the ept and the shannon and bmwp), it indicates the similar direction of these indices in the classification of the stations. discussion: there are structural and population changes of macrobenthos in aquatic ecosystems due to natural factors and human activities. due to the lack of complete agreement between the assessment results of the five indices in this study, in order to use biological indices in each region for environmental management, there is a need to simultaneously use indices. also, it is important to check the agreement between different indices and choose the appropriate ecological index. as a result, using each of these indices alone and without considering the above considerations can lead to wrong results. based on the results of the present study, the helsinhof index (hfbi) can be introduced as a more suitable index than other studied indices to assess the ecological status of the karaj river.