پایان نامه الگوی رشد و آنتوژنی شکل بدن ماهی کلمه (caspicusRutilus rutilus) در مراحل اولیه تکوین در دوره پرورش لاروی

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی‌ارشد (M.Sc)

در رشته شیلات- گرایش تکثیر و پرورش آبزیان

چکیده

این تحقیق جهت بررسی الگوی رشد، روند تغییرات شکل بدن در طی مراحل اولیه و تحلیل الگوی همبستگی ساختارهای بدن در طی مراحل اولیه رشدی و بررسی نقش عملکردی و کارآیی هر یک از مراحل شکلی ماهی کلمه (Rutilus rutilus caspicus)انجام شد. نمونه‌برداری در مجتمع بازسازی ذخایر ماهیان خاویاری سد وشمگیر از استخر 5/0 هکتاری که یک مزوکوم طبیعی جهت پرورش لارو‌های ماهی کلمه بود صورت گرفت. نمونه‌برداری از لحظه تفریخ شروع شد که در 12 روز ابتدایی به صورت روزانه، از روز 12 تا روز 30 با فواصل یک روزه و از روز 30 تا روز 45 با فواصل دو روزه و از روز 45 تا روز 60 با فواصل 5 روزه و از روز‌ 60 تا روز 80 با فواصل ده روزه صورت گرفت. نمونه‌ها در محلول بافر فسفاته فرمالدهید چهار تا 10 درصد تثبیت گردیدند. تهیه‌ی تصاویر با لوپمجهزبه دوربین کوداک6 مگاپیکسل،ازنیم‌رخ چپ انجام گرفت. اندازه‌ی طول پوزه، طول سر، طول تنه، طول دم، طول کل، قطر چشم، ارتفاع بدن با استفاده از نرم‌افزار ImageJ نسخه p1.44 از تصاویر استخراج شد.ریخت‌سنجی هندسی به روش لندمارک‌گذاری با استفاده از نرم‌افزارTpsDigنسخه 2.16 انجام شد. در ابتدا داده‌های مختصات لندمارک‌هابا استفاده از آنالیزGP[1] رویهم‌گذاری شدند و تغییرات شکلی در طی رشد به صورت شبکه‌ی تغییرات شکلی[2] توسط نرم‌افزارTpsregترسیم شد،همبستگی بین متغیرهای شکلی و طول کل با استفاده از آزمون همبستگی در نرم‌افزار PAST مورد بررسی قرار گرفت. در آنالیز تجزیه به مولفه‌های اصلی، تغییرات وابسته به مولفه‌های جدید انتخاب و خط سیر رشد با رسم محور RWA (بعنوان توصیف کننده شکل بدن) در برابر طول کل ترسیم شد.شکل میانگین شبکه‌ی تغییرات شکلی مربوط به آنها برای هر گروه سنی با استفاده از نرم‌افزار  TPS Splineمحاسبه شد.‌ به منظور خوشه بندی شکل بدن بین گروه‌های سنی آنالیز خوشه ای با استفاده از الگوریتم  Wardانجام شد آزمون چند متغیره با استفاده از داده‌های تبدیل و استاندارد شده به منظور بررسی معنی‌دار بودن یا نبودن اختلافات موجود در صفات آنتوژنیک استفاده شد. نتایج نشان داد آلومتری رشد همه نواحی مورد بررسی بدن ماهی کلمه به جز ناحیه تنه و قطر چشم در طی مراحل اولیه رشدی مثبت است. تغییرات ضرایب رشد نیز سه نقطه عطف را در روزهای سوم و سی‌ام و چهل و یکم پس از تفریخ نشان دادند. بر طبق نتایج آلومتری چند متغیره، ارتفاع بدن و طول پوزه بیشترین ضریب رشد را داشتند. بر طبق نتایج RW، تغییرات عمده‌ای در مناطق تعیین شده یعنی سر و تنه و دم رخ داده است. روند تغییرات RW1 به RW2 و PC1 به PC2 سه گروه شکلی را نشان می‌دهد. بر اساس آزمون پراکندگی اقلیدسی واردز[3] چهار مرحله اصلی بر پایه تغییرات شکلی در دوران زندگی ماهی کلمه از روز صفر تا روز هشتاد پس از تفریخ بدست آمد. بر اساس آزمونCVAسه گروه شکلی که بیان‌گر تغییر شکل ماهی کلمه در طول رشد است و صفات موثر در این روند تغییر مربوط به لندمارک‌های y8, y6 و y9 بر روی محور یک و x1, x6,x7, x8 بر روی محور دو است لندمارک 7 مربوط به ناحیه دمی و لندمارک 6 و 8 مربوط به ناحیه تنه و لندمارک 9 مربوط به ناحیه سر است که بیان کننده افزایش ارتفاع بدن و تغییر شکل بدن دوکی به پهن می‌باشد و افزایش طول پوزه برای تحتانی شدن دهان و پیدا کردن شکل کارآمد برای کف‌زی‌خواری است. تغییرات شکلی استخراجی از TPS Spline حاکی از آن است که تغییرات لندمارک‌های پیکره نه لندمارکی تغییراتی را به وضوح در ناحیه سر، پوزه، دم و ارتفاع بدن شاهد هستیم که در نهایت ما تغییر شکل و روند تبدیل شدن از یک ماهی با شکل کشیده به یک ماهی با ارتفاع بدن بالا را به راحتی می‌بینیم.

1-1- کلیات

افزایش تقاضا برای غلات، حبوبات،مواد پروتئینی و غیره و مسائل محیط زیست از قدیم وجود داشته ودر حال حاضر شدت بیشتری یافته است. با این همه تا یک قرن قبل،اقداماتی که موجب برهم زدن نظام طبیعی محیط زیست شود چندان زیاد نبود. دگرگونی‌های اکولوژیک هنگامی فزونی گرفت که برتعداد جمعیت آدمی وتمرکز وی در نقاط محدود افزوده شد ومیزان تقاضای سرانه ودرنتیجه نیاز بیشتراجتماعات انسانی به منابع طبیعی افزایش یافت.با پیدایش و توسعه صنعت، سپس انقلاب صنعتی و تولید فرآورده‌های مختلف کیفیت زندگی آدمی به نحو بی‌سابقه‌ای بهبود یافت وآدمی در راه یک زندگی بهتر و مرفه‌ترقدم نهاد.ولی انقلاب درصنعت وهدف،سبب پیدایش تدریجی مسائل ومشکلات محیطی گردید.منشاء اصلی این مسائل،کاهش روز ‌افزون منابع طبیعی و ایجاد انواع آلودگی‌ها در محیط است. درحال حاضر،تقاضای سرانه افراد کره‌ی زمین خیلی بیشتر از رشد تولید منابع طیبعی است، به طوری که منابع و مواد اولیه تجدید‌پذیر رو به کاهش گذاشته است ویا روز به روز از دسترس دور می‌گردند. مصرف سوخت‌های فسیلی نسبت به دوران قبل از انقلاب صنعتی افزایش پیدا کرده و موجب دگرگونی‌ها و بحران‌هایی شده است. بهره‌گیری بیش از حد و بدون برنامه از اکوسیستم‌های طبیعی منجر به نابودی منابع طبیعی وسرانجام گسیختگی نظام اکولوژیک می‌شود. ازسوی دیگر محیط زیست تحت فشار انبوه فضولات ناشی از مواد مصرفی و دور ریختنی قرار می‌گیرد که هر چند با عمل تصفیه خود به خود[1] طبیعت هضم و جذب می‌شود. ولی تجمع و انباشتگی وتجزیه ناپذیری برخی از مواد سرانجام محیط را دچار آلودگی می‌کند زیرا کهاکوسیستم جهانی بسته ومحدود است و بی‌انتها نمی‌باشد. دگرگونی‌های اکولوژیک در محیط زیست رابطه‌ی کاملا مستقیمی با بهره‌گیری مفرط از منابع طبیعی دارد و باید ادامه عملیات استفاده و استخراج از این منابع تحت کنترل درآید. منابع طبیعی در ابتدا نامحدود تصور می‌شد وترس از پایان یافتن یا کمبود آنها در میان نبود ولی با استفاده روز افزون از منابع طبیعی برای رفع نیاز‌های تکنولوژیکی، فکر نامحدود بودن این منابع باطل از آب درآمد. ازآنجا که قطع جریان پیشرفت ممکن است نتایج وخیم وحتی فاجعه آمیز را داشته باشد، واز طرفی زیر بنای اقتصادی و جریان پیشرفت در گرو منابع طبیعی است، توجه خاص در امر بهره‌برداری از منابع موجود با اصلاح تکنیک‌ها و اجرای برنامه‌های وسیع صرفه جویی الزام‌آور شد ومعلوم گردیدکه در زمینه استفاده از منابع طبیعی باید شیوه‌ای اختیار کنیم که از حداقل منابع به حداکثر استفاده شود. منابع طبیعی را عموما به دو دسته تقسیم می‌کنند: قابل تجدید مانند جنگل، مرتع، ماهی، حیوانات شکاری غیرقابل تجدید مانند زغال سنگ، نفت، گازطبیعی و کانی‌های دیگر. انسان فقط در صورتی می‌تواند از لحاظ تامین نیازمندی‌های دائمی خود از منابع طبیعی مطمئن گردد که تعداد جمعیت و میزان تقاضا‌های دائمی خود را در سطح متعادلی نگه دارد تا گردش مواد در موجود زنده وخاک به همان سرعتی باشد که مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زمان حاضر که براثر رشد اقتصادی و ازدیاد جمعیت روز به روز برمیزان مصرف و احتیاجات انسان افزوده می‌شود، حفاظت از منابع طبیعی اهمیت دارد مثلا هم اکنون براثر چرای مفرط و به کار بردن روش‌های غلط کشاورزی بسیاری از مزارع سرسبز و حاصلخیز به صحرا‌های بایر و بی‌استفاده تبدیل شده است. رود بزرگ راین چنان آلوده شده که برگشت به حالت اول آن تقریبا امکان پذیر نیست. منبع ماهی موجود در رودخانه‌هاو دریا‌ها نیز روز به روز کاهش می‌یابند و این منبع عظیم تولید پروتئین در جهان به نابودی کشیده می‌شود. خوشبختانه در حال حاضر برنامه‌‌هایی برای حفاظت ازنسل ماهی‌ها و جلوگیری ازآلودگی‌هایی که چنین شکلی را بوجود می‌آورند دربیشترکشورهای جهان دردست تهیه واجراست. از بدو تاریخ، ماهیان به عنوان غذای برای جمعیت انسانی مورد توجه بوده‌اند. گفته می‌شود که ماهیگیری یکی از مشاغل قدیمی نوع بشر بوده است و مدارکی وجود دارد که چینی‌های باستانی روش پرورش ماهی را مدت‌ها قبل از میلاد مسیح می‌دانستند. با این وجود مطالعات علمی ماهیان تاریخ کهنی ندارد. در واقع تا قبل از قرن هجدهم میلادی هیچ گونه مطالعه‌ای وجود نداشته، تا اینکه در این زمان عوامل مختلفی موجب شروع ماهی شناسی و مطالعه علمی ماهیان گردید. از ابتدای قرن بیستم تحقیقات ماهی‌شناسی در زمینه‌های اساسی ذیل توسعه پیدا نموده که عبارتنداز: ١ طبقه‌بندی و پراکنش٢ کالبدشناسی٣ فیزیولوژی و بیو‌شیمی٤ آسیب شناسی٥ ساختار و پویایی جمعیت٦ تکامل وژنتیک٧ حفاظت. این حقیقت به نحوی شناخته شده است که دانش زیست‌شناسی ماهیان بخصوص در شکل شناختی، روابط طول و وزن، فاکتور رشد، تولیدمثل، غذا وعادت‌های غذایی و... بسیارمهم بوده و نه تنها در بالا بردن آگاهی‌های دانشگاهی ما حائز اهمیت است بلکه استفاده از آن درافزایش کارایی فناوری برای موسسات شیلاتی به جهت پیشرفت مدیریت خردمندانه پرورش ماهیان نیز بسیار مهم می‌باشد. ماهیان اهمیت زیادی در زندگی انسان دارند و از منابع طبیعی مهم پروتئینی به شمار می‌آیند. آنها برخی ازفرآورده‌های مفید دیگری را تأمین می‌کنند، همچنین در درآمد اقتصادی برخی ملل نقش دارند.کاهش تدریجی ذخایر ماهیان تجاری ناشی از بهره‌برداری بیش ازحد آنهاست و تغییرات موجود در زیستگاه آنها یکی از دلایل مهم لزوم علم زیست‌شناسی ماهی است (عادلی، 1378).

1-2-ضرورت تحقیق

ماهی کلمه خزر یکی ازگونه‌های ارزشمند دریای خزر بوده وبه علت دارابودن گوشتی خوش طعم به عنوان یک منبع غذایی مهم برای ساکنین نواحی جنوبی دریای خزر محسوب می‌گردد. این ماهی همچنین یک منبع غذایی مهم برای فیل ماهی دریای خزر می‌باشد. که درنواحی جنوبی دریای خزرازنظراقتصادی حایز اهمیت است. بررسی‌ها نشان داده که تکثیر طبیعی این گونه در طی سال‌های اخیرکاهش یافته است درحال حاضربازسازی ذخایر ماهی کلمه از طریق تکثیر مصنوعی صورت می‌گیرد. درطی سال‌های اخیر جمعیت‌های بسیاری از گونه‌ها به دلیل دخالت‌های مستقیم وغیرمستقیم بشردچارتغییرات چشمگیری شده ودرمعرض خطر انقراض می‌باشند. بسیاری ازگونه‌ها جهت ابقا درطبیعت و محفوظ ماندن از خطر انقراض نیاز به تکثیر مصنوعی دارند، به طوریکه امروزه تکثیرحمایتی به طورگسترده به منظور بازسازی، حفاظت و افزایش جمعیت‌های وحشی انجام می‌پذیرد. روش تکثیر حمایتی در برنامه‌های بازسازی ذخایرشامل صید مولدین ازطبیعت،تکثیر در شرایط اسارت و رهاسازی نتایج آنها درطبیعت می‌باشد. درحال حاضر حفاظت وبازسازی ذخایر این ماهی با ارزش ازطریق تکثیر مصنوعی و رهاسازی لارو ٢-١ گرم به آب‌های طبیعی انجام می‌پذیرد (کشیری وهمکاران،١٣٩٠). آنچه رمز موفقیت درتکثیر وپرورش ماهیان به شمار می‌آید بالا بردن بازده تکثیر و تولید بچه ماهیان سالم و قوی جهت پرواربندی می‌باشد. یکی از مشکلات در پرورش ماهیان، پرورش در مرحله نوزادی می‌باشد چرا که در این مرحله لارو‌ها از رشد بطنی برخوردار بوده و با تلفات بالا نیز همراه است. ایجاد شرایط طبیعی بهینه در مرحله نوزادی و جوانی ماهیان به منظور حداکثر نمودن تولیدات پرورشی اهمیت ویژه‌ای دارد (گلشاهی وهمکاران، ١٣٨٨). با توجه به اینکه لارو ماهیان از نظر آناتومی، فیزیولوژیک، رفتاری و اکولوژی از بزرگسالان متفاوت هستند. بنابراین در مطالعات زیست‌شناختی یک گونه، مراحل اولیه را نیز باید مورد بررسی قرار داد تا به یک تصویر کامل از بیولوژی ماهیان منجر شود (بون و مور، 2008). لارو ماهی در طی دوره‌ی تکوینی دچار تغییرات مورفوژنتیکی و تمایزی پیچیده‌ای می‌شود. از آنجاییکه تکوین اعضای بدن و تغییرات آناتومی طی مراحل رشدی مختلف رخ می‌دهد. بنابراین، رشد نسبی بخش‌های مختلف بدن یک ویژگی مشترک تکوینی ماهی‌ها محسوب می‌گردد که در آن ساختارهای بدن به ترتیب اهمیت در طی مراحل اولیه‌ی زندگی توسعه می‌یابند (روسو و همکاران، 2007). در گونه‌های مختلف این تغییرات توسعه‌ای ممکن است به تغییرات در زیستگاه و منابع مورد استفاده نیز مرتبط باشد (ورد-کمپبل و بیامیش، 2005). از اینرو شناخت فرایند توسعه ریختی و الگوی رشد یک ماهی می‌تواند درک بهتر اولویت‌های زیستی در طی مراحل اولیه رشد و روند سازگاری آن در ارتباط با اندازه بخش‌های مختلف بدن را امکانپذیر نموده و دیدگاه‌هایی را در مورد ویژگی‌های زیست شناختی، رفتار و اکولوژی ماهی فراهم سازد (گیزبرت، 1999). از سوی دیگر در طی مراحل اولیه‌ی تکوینی، هر فرد در یک جمعیت با تغییرات عمده‌ای در فاکتورهای محیطی روبروست که فرد را مجاب می‌کند تا عکس‌العمل‌های مناسبی در برابر این تغییرات انجام دهد (پیندر و همکاران، 2005). از این‌رو شناخت ارتباط روند تغییرات در شکل بدن که در طی مراحل اولیه رشد به شدت تغییر می‌کند؛ با عوامل محیطی قابل تغییر، به درک این ارتباط جهت مدیریت دوره‌ی لاروی کمک می‌نماید.

Abstract

This study was conducted to investigate the allometric growth pattern and morphogenesis of the Caspian roach (Rutilus rutilus caspicus) during early developmental stage. For this purpose a 0.5 ha earth pond as mesocom was prepared to semi artificial breeding and rearing larvae. The specimens were sampled daily from hatching up to 12 DPH (days post hatching), then every other days up to 30 DPH, after ward every three days up to 45 DPH and finally every 5 and 10 days up to 60 and 80 DPH, respectively.Specimens were fixed into 4-10% buffered formalin. Left side of specimens were photographed using stereomicroscope equipped to a digital camera (canon, 6MP). The length distances including snout length, total length, trunk length, tail length, eye diameter and body depth were obtained from 2D pictures using ImageJ software (Ver 1.44).The results revealed that growth pattern of body parts were positive but trunk length and eye diameter during early developmental stage. Body shape change based on inflexion points during early development were occurred mostly in 3, 30 and 42 DPH. Based on multivariate allometry, body depth and snout length had higher growth coefficient during ontogeny.

For the morphometric analyses, landmark points were digitized on 2D images using TpsDig2. Non-shape related information was removed from the dataset by applying the Generalised Procrustes Analysis (GPA). The shape variation was explained by total length was tested using tpsReg software by visualizing shape change as deformation grid. In addition, Past software was used to perform a principal component analysis on the partial warp scores, yielding relativewarp scores as descriptors for the variation in shape. Then, RW1 and RW2 as shape descriptors wereregressed by total length to find shape variation explained by size. Consensus shape for each age group was visualized by TPS Spline using deformation grids. The results of landmark based GM, displayed main change in head, trunk and tail regions.

Meanwhile, a cluster analysis was performed using consensus shape of each age group to grouping larval developmental stage. Based on cluster analysis of body shape datain GM technique as well as traditional morphometric method, four larval stages were recognized based on body shape change from hatching up to 80 DPH. Based on CVA analysis, three group recognized based on shape change and the effective characteristics were y6, y8 and y9 on CV1 and x1, x6, x7 and x8on CV2 relating landmark point 7 (related to tail region), landmark points of 6 and 8 (related to trunk region) and landmark point 9 (related to head region). Increasing body depth and snout length (causing a terminal mouth to semi-inferior)during early developmental stage led to functional shape for a benthivorous habitat. The alternation of body shape during early ontogeny displayed change from a carangiform form to a fish with deep body shape.