Ecology of Iranian Forests

fa تغییرات فراوانی و زی‌توده کرم‌های خاکی زیر پوست‌زی در جنگل‌های شرق هیرکانی Variations in the Frequency and Biomass of Corticolous Earthworms in the Eastern Hyrcanian Forests اکولوژی جنگل اکولوژی جنگل پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: کرم‌های خاکی، که بخش عمده‌ای از زیست‌توده بی‌مهرگان خاک را تشکیل می‌دهند، نقش اساسی در بهبود ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک ایفا می‌کنند. این جانداران با تغییر ساختار خاک و تجزیه مواد آلی، موجب بهبود عملکرد بوم &lrm;سازگان و افزایش تولید اولیه می‌شوند. کرم‌های خاکی براساس رفتار و تغذیه به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به کرم‌های اپی&lrm;ژئیک، آنسیک و اندوژئیک اشاره کرد. علاوه‌بر این، برخی کرم‌ها، مانند گونه‌های درخت‌زی و زیر پوست‌زی، در زیستگاه‌های غیرمعمول زندگی می‌کنند. هدف اصلی این پژوهش بررسی تأثیر خشکه‌دارها بر تنوع زیستی، فراوانی و زی‌توده کرم‌های خاکی زیرپوست‌زی در جنگل‌های شرق هیرکانی است. در این راستا، شناسایی و طبقه‌بندی انواع کرم‌های خاکی موجود در زیرپوست خشکه‌دارها (چهار گونه) انجام و تلاش شد تا تأثیر گونه‌های مختلف خشکه‌دار و درجات پوسیدگی آن‌ها بر شاخص‌های مختلف تنوع زیستی و یکنواختی کرم‌های خاکی تحلیل شود. هم‌چنین، با بررسی و مقایسه فراوانی و زی‌توده کرم‌های خاکی در زیر تاج‌پوشش جنگل و روشنه‌ها سعی شد تا تأثیر موقعیت‌های مکانی مختلف در جنگل‌های معتدله خزان‌کننده شرق هیرکانی مورد ارزیابی قرار گیرد. مواد و روش&lrm; ها: منطقه مورد مطالعه در سری یک طرح جنگل‌داری دکتر بهرام‌نیا واقع در جنگل‌های شرق هیرکانی قرار دارد. این پژوهش در پارسل &lrm;های 1، 4، 7، 8، 31 و32 انجام شد، این پارسل&lrm; ها به&lrm; ترتیب شامل تیپ &lrm;های پوشش درختی بلوط- ممرز، بلوط- ممرز، ممرز _انجیلی، ممرز_ انجیلی، راش_ممرز و راش_ممرز هستند. در این مطالعه، 119 نمونه از خشکه‌دارهای افتاده از چهار گونه راش، ممرز، بلوط و انجیلی به &lrm;صورت تصادفی از زیر تاج‌پوشش جنگل و روشنه‌ها در دو ارتفاع 150 و 950 متری انتخاب و بر اساس ویژگی‌های فیزیکی به چهار درجه پوسیدگی تقسیم شدند. پس از جداسازی پوست با چاقوی تیز، کرم‌های خاکی زیر آن جمع‌آوری و ابتدا در اتانول 15 و سپس 75 درصد نگهداری، و بعد از یک روز به محلول فرمالین 4 درصد منتقل شدند. کرم‌ها تا سطح جنس با کلیدهای شناسایی موجود شناسایی شدند و سپس زی‌توده پس از خشک‌شدن 48 ساعته در آون با دقت 0/0001 گرم اندازه‌گیری شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها شامل محاسبه شاخص‌های تنوع (شانون و سیمپسون)، یکنواختی (پایلو) و غنا (مارگالف و منهنیک) برای بررسی تنوع کرم‌های خاکی انجام شد. بررسی شاخص‌های تنوع با استفاده از نرم‌افزار PAST(3.04) و آزمون‌های آماری نیز برای بررسی تنوع، فراوانی و زی&lrm;توده کرم &lrm;های خاکی بین متغیرها با استفاده از نرم‌افزار SPSS انجام شد. یافته &lrm;ها: در بررسی چهار گونه خشکه &lrm;دار (ممرز، راش، بلوط و انجیلی)، چهار جنس کرم خاکی زیرپوست‌زی شاملEisenia, Dendrobaena, Dendrodrillus, و  Apporecoeda با درصدهای فراوانی به&lrm; ترتیب 32، 20/46، 45/94 و 1/60 شناسایی شدند. قابل ذکر است که بیشترین فراوانی و زی&lrm;توده کرم‌های خاکی زیرپوست‌زی، مربوط به جنس Eisenia بود که در خشکه‌دار ممرز مشاهده شد. تأثیر گونه &lrm;های خشکه‌دار بر تنوع زیستی کرم‌های&lrm; خاکی زیرپوست‌زی معنادار بود، اما تفاوت معناداری در فراوانی و زی‌توده کرم‌های خاکی دیده نشد. بیشترین مقادیر شاخص‌های تنوع شانون و سیمپسون در گونه بلوط (0/16 و 0/23) و کمترین مقادیر این شاخص&lrm; ها در گونه انجیلی (0/02 و 0/03) مشاهده شد. هم‌چنین، در گونه ممرز و انجیلی بیشترین و کمترین شاخص غنای مارگالف با مقادیر به &lrm;ترتیب 0/14 و 0/01 مشاهده شد. شایان ذکر است که بیشترین فراوانی و زی‌توده کرم‌های خاکی زیرپوست‌زی به&lrm; ترتیب مربوط به گونه‌های ممرز، بلوط، راش و انجیلی بود. شاخص‌های یکنواختی پایلو و غنای منهنیک در مراحل مختلف پوسیدگی خشکه‌دارها تفاوت معناداری نشان دادند. بیشترین مقادیر شاخص‌های تنوع شانون (0/34)، غنای منهنیک (0/32) و مارگالف (0/24) در خشکه‌دارهای گونه ممرز با درجه پوسیدگی ۲ مشاهده شد، به &lrm;طوری&lrm;که تمام شاخص‌های تنوع زیستی بررسی‌شده در بین درجات مختلف پوسیدگی این گونه تفاوت معناداری داشتند. نتایج تحلیل واریانس نیز نشان داد که درجه پوسیدگی تاثیر معناداری بر فراوانی زی‌توده کرم‌های خاکی زیرپوست‌زی داشت. بیشترین و کمترین فراوانی و زی‌توده کرم‌های خاکی زیرپوست‌زی به &lrm;ترتیب در درجات پوسیدگی ۳ و ۱ مشاهده شدند. نتیجه&lrm; گیری: در بین متغیرهای این پژوهش، شامل نوع گونه خشکه&lrm; دار، درجه پوسیدگی خشکه &lrm;دار، موقعیت قرارگیری زیرتاج‌پوشش جنگل یا روشنه&lrm; های تاجی و ارتفاع از سطح دریا، تنها درجه پوسیدگی خشکه &lrm;دار بر تغییرات فراوانی و زی&lrm;توده کرم&lrm; های خاکی زیرپوست&lrm;زی تاثیر معنی &lrm;دار داشت. این موضوع نشان می&lrm;دهد که بر خلاف خاک &lrm;های جنگلی، که پراکنش عمودی و افقی کرم&lrm; های خاکی در آن بسیار متنوع است، کرم &lrm;های خاکی زیرپوست&lrm;زی پراکنش نسبتاً یکنواختی دارند که نشان‌دهنده شرایط همگن و مناسب زیرپوست خشکه &lrm;دار برای زیست کرم خاکی است. با توجه به وقوع تغییرات اقلیمی از یک &lrm;سو و آشفتگی‌های ناشی از دخالت &lrm;های انسانی به &lrm;نظر می &lrm;رسد که نگهداری هر نوع خشکه&lrm; دار در هر دامنه ارتفاع از سطح دریا و موقعیت&lrm; های تاج پوشش متفاوت قادر است به حفظ تنوع زیستی کرم &lrm;های خاکی کمک شایان توجهی نماید.  </div> <div style="text-align: justify;"> </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Earthworms make up a significant portion of the soil's invertebrate biomass and play a vital role in enhancing the physical, chemical, and biological characteristics of the soil. Earthworms enhance ecosystem performance and boost primary production by altering the soil structure and decomposing organic matter. Earthworms are classified into different categories based on their behavior and feeding habits. The most important ones include epigeic, anecic, and endogeic earthworms. Additionally, some earthworms, such as arboreal and corticolous species, inhabit unusual environments. This study aims to investigate the effect of dead wood on the biodiversity and abundance of corticolous earthworms in the forests of the eastern Hyrcanian region. In this regard, earthworm species found beneath the bark of deadwood (four species) were identified and classified  in this research. Additionally, an attempt was made to analyze the effect of different deadwood species and their degrees of decay on various indices of earthworm biodiversity and evenness. To evaluate the impact of different locations within the deciduous temperate forests of eastern Hyrcania, the abundance of earthworms was examined and compared under the forest canopy and in forest gaps. Methods: The study area is located in District-1 of Dr. Bahramnia Forestry Project, the eastern part of Hyrcanian forests. The research was conducted in parcels 1, 4, 7, 8, 31, and 32, which respectively include tree cover types of oak-hornbeam, ironwood-hornbeam, hornbeam-ironwood, beech-hornbeam, and beech-hornbeam. In this study, 119 samples of fallen deadwood from four species (beech, hornbeam, oak, and ironwood) were randomly selected from beneath the forest canopy and forest gaps at two elevations, 150 and 950 meters. These samples were classified into four degrees of decay based on their physical characteristics. After separating the bark with a sharp knife, the earthworms underneath were collected and initially stored in 15% ethanol, then transferred to 75% ethanol after one day, and finally to a 4% formalin solution. The earthworms were identified to the genus level using available identification keys. Their mass was measured after drying in an oven for 48 h, with an accuracy of 0.0001 g. Data analysis included the calculation of diversity indices (Shannon and Simpson), evenness (Pielou), and richness (Margalef and Menhinick) indices to investigate the diversity of earthworms. Diversity indices were analyzed using PAST (version 3.04) software. Statistical tests were conducted using SPSS to assess the diversity, abundance, and biomass of earthworms across variables. Results: In a study of four deciduous tree species (hornbeam, beech, oak, and ironwood), four genera of corticolous earthworms were identified: Eisenia, Dendrobaena, Dendrodrillus, and Apporecoeda, with respective abundance percentages of 32%, 20.46%, 45.94%, and 1.6%. Notably, Eisenia showed the highest abundance and biomass among corticolous earthworms, primarily in hornbeam trees. The impact of tree species was significant on corticolous earthworm biodiversity, though differences in earthworm abundance and biomass were not statistically significant. The highest Shannon and Simpson diversity indices were recorded for oak (0.16 and 0.23, respectively), while the lowest values were found in ironwood (0.02 and 0.03). The Margalef richness index was highest in hornbeam (0.14) and lowest in ironwood (0.01). Notably, the greatest abundance and biomass of corticolous earthworms were associated with hornbeam, followed by oak, beech, and ironwood. The Pielou evenness and Menhinick richness indices varied significantly across different stages of deadwood decay. The highest values for Shannon diversity (0.34), Menhinick richness (0.32), and Margalef richness (0.24) were found in hornbeam deadwood at decay stage 2, indicating that biodiversity indices differed significantly across decay stages in this species. ANOVA results also showed that the degree of decay significantly affected the abundance and biomass of corticolous earthworms, with the highest abundance and biomass observed at decay stage 3 and the lowest at stage 1. Conclusion: Among the study variables, including deadwood species type, decay stage, canopy cover (under the forest canopy or in canopy gaps), and altitude, only the degree of deadwood decay significantly influenced changes in the abundance and biomass of subcortical earthworms. This suggests that, unlike forest soils where earthworm distribution is highly variable both vertically and horizontally, subcortical earthworms exhibit a relatively uniform distribution. This uniformity points to the consistent, favorable conditions beneath deadwood bark for earthworm survival. Given the impacts of climate change and human disturbances, maintaining various types of deadwood at different altitudes and canopy positions can play a crucial role in supporting earthworm biodiversity.  </div> خشکه‌دار, درجه پوسیدگی, روشنه, کرم‌ خاکی زیرپوست‌زی Corticolous Earthworm, Deadwood, Decay Stage, Forest Gap 72 84 http://ifej.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-810-1&slc_lang=fa&sid=1 Masoumeh Izadi معصومه ایزدی M.izadi460@yahoo.com 100319475328460010297 100319475328460010297 Yes Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه جنگل ‎شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Hashem Habashi هاشم حبشی habashi@gau.ac.ir 100319475328460010298 100319475328460010298 No Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه جنگل ‎شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Fatemeh Rafiee فاطمه رفیعی rafiee.f@gmail.com 100319475328460010299 100319475328460010299 No Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه جنگل ‎شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Shohreh Kazemi شهره کاظمی shohreh.kazemi86@gmail.com 100319475328460010300 100319475328460010300 No Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran گروه جنگل ‎شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران