Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε σε τέσσερα στάδια. Αρχικώς
περιγράψαμε τις βιοκοινωνίες των βενθικών ασπονδύλων σε μια παράκτια
λιμνοθάλασσα καθώς και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που τις διαμορφώνουν.
Συγχρόνως εκτιμήθηκε η Οικολογική τους ποιότητα σύμφωνα με τους δείκτες που
καθορίζονται για τη Μεσόγειο από την Οδηγία Πλαίσιο για τα Υδατα. Κατόπιν, μέσω
της ποικιλότητας-β, μελετήθηκε η μεταβλητότητα των βιοκοινωνιών σύμφωνα με μια
πολυμεταβλητή προσέγγιση. Προκειμένου να διερευνηθεί περαιτέρω ο ρόλος της
πολυπλοκότητας του ενδιαιτήματος χρησιμοποιήσαμε τη διάσταση των
μορφοκλασματικών συνόλων ως εκφραστή της πολυπλοκότητας. Τέλος, διερευνήσαμε το
τροφικό πλέγμα των βενθικών ασπονδύλων σε σχέση με ανθρωπογενείς εισροές.
Η περιοχή μελέτης είναι η κυρίως λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου, μια ανοικτή
λιμνοθάλασσα που επικοινωνεί με την ανοικτή θάλασσα μέσω ενός ανοικτού και
ρηχού μετώπου. Για το σκοπό της διατριβής επιλέχθηκαν 7 σταθμοί που καλύπτουν
τα κύρια βενθικά ενδιαιτήματα της λιμνοθάλασσας. Τα βενθικά δείγματα
συλλέχθηκαν εποχικά (Ιανουάριο, Απρίλιο, Ιούλιο και Νοέμβριο) το 2013.
Συγχρόνως συλλέχθηκαν δείγματα ιζημάτων για κοκκομετρική ανάλυση και ανάλυση
του περιεχομένου σε άνθρακα. Σε μία συμπληρωματική δειγματοληψία που έγινε τον
Νοέμβριο του 2014, συλλέχθηκαν από τρία ενδιαιτήματα βενθικοί οργανισμοί και η
πιθανή τροφή τους (πλαγκτό, οργανικό υλικό από το ίζημα και φυτικοί οργανισμοί)
για ανάλυση σταθερών ισοτόπων.
Η λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου είναι μια ευάλυη λιμνοθάλασσα που δεν
παρουσιάζει πρότυπο περιορισμού. Υποστηρίζει μια από τις υψηλότερες
ποικιλότητες αντίστοιχων περιοχών της Μεσογείου, γεγονός που μπορεί να
ερμηνευθεί από τη μεγάλη της έκταση και την ποικιλία των ενδιαιτημάτων της. Ο
τύπος ενδιαιτήματος είναι η κύρια συνιστώσα τόσο της ταξινομικής όσο και της
λειτουργικής σύνθεσης των βιοκοινωνιών. Η βιομάζα των φυτών, το ποσοστό της
άμμου και η συνολική ποσότητα του άνθρακα είναι οι κύριες μεταβλητές που
διαμορφώνουν τις βιοκοινωνίες των ασπονδύλων. Τρεις από αυτές τις βιοκοινωνίες
συνδόνται με φυσικά ενδιαιτήματα, (δηλ. Καλυπτόμενα από βλάστηση, θαλάσσια,
χωρίς βλάστηση) και ένα που επηρεάζεται από τη γειτνίαση με την έξοδο του
αγωγού επεξεργασίας λυμάτων του Αιτωλικού. Η οικολογική ποιότητα των βενθικών
ενδιαιτημάτων που εκτιμήθηκε με τους δείκτες BENTIX,AMB
Ι and M-AMBΙ, παρουσιάστηκε γενικώς ως «καλή», αν και δύο σημεία παρουσίασαν
χαμηλότερους δείκτες με περιβαλλοντική κατάσταση από «μέτρια» ως «κακή».
Υπάρχει μια ελαφρά ασυμφωνία μεταξύ των δεικτών, με τον ΒΕΝΤΙΧ να είναι ο πλέον
συντηρητικός.
Γνωρίζοντας ότι ο τύπος του ενδιαιτήματος είναι ο κύριος παράγοντας που
διαμορφώνει τις βιοκοινωνίες των βενθικών ασπονδύλων διερευνήσαμε το ρόλο της
πολυπλοκότητας του. Τεκμηριώσαμε τη χρησιμότητα των δεικτών της διάστασης
fractal ως εκφραστών της πολυπλοκότητας. Οι δείκτες παρουσίασαν τόσο
δυνατότητες όσο και μεθοδολογικούς περιορισμούς. Επισημάναμε την ανάγκη
επιλογής της κατάλληλης κλίμακας ανάλογα με τον μελετώμενο οργανισμό και τα
βιολογικά του χαρακτηριστικά. Οι οργανισμοί, αν και μπορεί να ανήκουν στην ίδια
ομάδα,π.χ. μειοπανίδα, μακροπανίδα, μεγαπανίδα, παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία
προτιμήσεων, σωματικών διαστάσεων, κινητικότητας, αναπαραγωγής, διασποράς
προνυμφών. Η συμπερίληψη οργανισμών με διαφορετικά χαρακτηριστικά στην ίδια
κλίμακα μπορεί να δώσουν ανακριβή αποτελέσματα. Στο επίπεδο της βιοκοινωνίας,
υπήρξε υψηλή συσχέτιση του αριθμού των ειδών, της αφθονίας και τη ποικιλότητας,
με την πολυπλοκότητα των δειγμάτων. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν πόσο
σημαντικό είναι να λαμβάνεται υπ΄όψη και η πολυπλοκότητα του ενδιαιτήματος μαζί
με τις συνηθισμένες περιβαλλοντικές παραμέτρους κατά τη μελέτη των βιοκοινωνιών
των ασπονδύλων. Πάντως, απαιτείται πολλή έρευνα ακόμη, μέχρι να καθοριστούν τα
όρια των δεικτών των μορφοκλασματικών συνόλων.
Μελετήθηκε επίσης, η διακύμανση των βενθικών βιοκοινωνιών σε χωρική και χρονική
κλίμακα. Η β-ποικιλότητα, μελετήθηκε τόσο σε ταξινομικό επίπεδο όσο και σε
επίπεδο λειτουργικών χαρακτηριστικών, και βρέθηκε να συσχετίζεται χαλαρά με το
δεύτερο. Επίσης η λειτουργική β-ποικιλότητα εμφανίζεται πιο εύκολο να
μεταβληθεί (Redundant) από την ταξινομική β-ποικιλότητα, αν και, στις
περιπτώσεις εμπλουτισμού με ανθρωπογενές οργανικό υλικό, η αντικατάσταση
ταξινομικών ομάδων ήταν μεγαλύτερη από αυτή των λειτουργικών. Το τμήμα αυτό της
διατριβής φωτίζει τη σημασία και την από κοινού μελέτη ταξινομικής και
λειτουργικής ποικιλότητας για την καλύτερη κατανόηση των οικολογικών
διεργασιών. Βρέθηκε επίσης ότι, παρά την αναμενόμενη σύνδεση μεταξύ των
λιμνοθαλάσσιων πληθυσμών, τα ενδιαιτήματα της λιμνοθάλασσας του Μεσολογγίου
παρουσιάζουν εποχικά πρότυπα ανεξάρτητα μεταξύ τους. Είναι πιθανό , λοιπόν, οι
ταξινομικές και λειτουργικές συγκεντρώσεις να καθορίζονται από διαφορετικές
διεργασίες.
Μέσω της ανάλυσης των ισοτόπων βρήκαμε ότι, γενικώς, οι μελετούμενοι οργανισμοί
και οι πηγές τροφής τους είχαν πολύ χαμηλό αποτύπωμα δ15N, ευρισκόμενο ανάμεσα
στα χαμηλότερα που αναφέρονται για αντίστοιχους Μεσογειακούς τύπους. Επιπλέον,
14 ταξινομικές ομάδες από αυτές που μελετήθηκαν παρουσίασαν εμπλουτισμό σε δ15N
σε περιοχές κοντά στα αποστραγγιστικά κανάλια στο δυτικό τμήμα της
λιμνοθάλασσας Μεσολογγίου. Παρ’ολο που το σχετικό τροφικό επίπεδο των
ασπονδύλων ήταν παρόμοιο σε όλα τα υπόλοιπα σημεία μελέτης, αυτές οι δύο
περιοχές παρουσίασαν διαφορετική σύνθεση.
Τα αποτελέσματα αυτής της διατριβής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καλύτερη
διαχείριση της λιμνοθάλασσας από αυτούς που παίρνουν τις αποφάσεις, ενώ
επεκτείνουν την επιστημονική γνώση σχετικά με τις βενθικές βιοκοινωνίες των
λιμνοθαλάσσιων οικοσυστημάτων της Μεσογείου.
(EL)
The present research was developed in four stages. Originally, we described the
benthic invertebrate communities and the environmental variables structuring
them, in a coastal lagoon. At the same time, the Ecological Quality Status
(EQS) was assessed, using indices fulfilling the Water Framework Directive
requirements for the Mediterranean region. Then, the natural The variability of
the benthic communities in both spatial and temporal scale was also studied. By
means of a β-diversity approach, at both functional and taxonomic levels, we
found a slight correlation of variability of the the functional β-diversity
with environmental heterogeneity. Besides, functional β-diversity appears more
redundant than taxonomic β-diversity, even though a low taxonomic replacement
but a high functional replacement was recorded in a habitat enriched by
anthropogenic organic matter. With this piece of our work we highlight the
importance and complementarity of studying both, taxonomic and functional
diversity to better understand the ecological processes. Besides, despite the
anticipated high connectivity across the macroinvertebrate lagoonal
populations, with this work we have demonstrated that in the lagoon of
Messolonghi the studied habitats present independent seasonal patterns. Thus,
different processes may shape the functional and taxonomic assemblages.
By means of isotope analysis we found that, overall, the studied organisms and
food sources had a rather low δ15N signature, which is one of the lowest
mentioned for similar types in Meditrranean coastal lagoons. Moreover, across
the studied locations 14 macroinvertebrate taxonomic groups reflected the δ15N
enrichment at a relatively short distance from a canal introducing irrigation
and runoff waters in the north-west part of the main lagoon of Messolonghi.
Although, the relative trophic level for the macroinvertebrates remained
similar across the studied locations, the two sites presented different
structure.
The results obtained within the framework of this PhD project contribute to
1st, support decision makers in order to improve the management of the lagoon
sector at the Marine Protected Area of Messolonghi. 2nd expand the scientific
knowledge about Mediterranean lagoonal ecosystems and the benthic
macroinvertebrate communities. communities was studied, by means of β-
diversity, following a multi scale approach. In order to investigate further
the role of the habitat complexity we applied fractal dimension indices as
complexity proxies. Finally, we investigated the food web of the benthic
invertebrates in relation to anthropogenic inputs.
The area of study is the main lagoon of Messolonghi, which is an open lagoon
communicating with the sea through a shallow and wide frontal area. To develop
this PhD project we set up a network of 7 stations covering the main benthic
habitats across the whole lagoon. Collection of benthic samples took place four
times during 2013 (January, April, July and November). At the same time
additional sediment samples were collected at each site, for granulometry and
total carbon analysis. At each sampling site, salinity, temperature, pH and
dissolved oxygen were monitored close to the bottom using a multi-probe meter.
A separate campaign was carried in November 2014 for the study of the food web.
Benthic animals were collected from three different habitats together with
their potential food sources (plankton, organic matter in the sediment, and
vegetation) for isotope analysis
The lagoon of Messolonghi is a eualine Mediterranean lagoon with no confinement
pattern identified. It supports one of the most diverse lagoonal benthic
communities in the Mediterranean, a fact which may be explained by the high
surface area and the variety of habitats. Habitat type constitutes the major
component of variation for both taxonomic and functional macroinvertebrate
assemblages. The vegetation biomass, the percentage of sand fraction and the
total carbon in sediment are the main variables structuring the benthic
macroinvertebrates communities. Four main type of communities were identified:
three of them are characterized by natural habitt types (i.e. vegetated, marine
and unvegetated) and a forth affected by the sewage treatment outflow from
Aetoliko. The Ecological Quality Status of the benthic habitats as estimated by
BENTIX, AMBI and M-AMBI is overall good, yet there are 2 sites which present
lower EQS rating form moderate to poor depending on the used indicator. There
is a slight disagreement amongst the applied indicators, BENTIX being, in
general, the most conservative.
Based on the findings that habitat type is the major factor structuring the
macroinvertebrate communities we explored the role of habitat complexity. We
documented the usefulness of fractal dimension indices as complexity proxies,
revealing strengths but also presenting methodological limitations. We pointed
out the need of choosing an ecologically meaningful scale to address the
habitat complexity according to the organism studied. The biological traits of
the specific organism should be taken into account. Organisms belonging to the
same group, e.g. meiofauna, macrofauna, megafauna, cover a wide variety of
habitat preferences, body size, motility, reproduction, larval dispersal. The
aggregation of organisms with different traits within the same scale may lead
to imprecise answers. At the community level macroinvertebrate species
richness, abundance and diversity, highly correlated with the complexity of the
samples. A greater variability in the body size of the macroinvertebrate
organisms correlated with the increase of the habitat complexity. These
outcomes reveal the significance of considering habitat complexity in addition
to the traditional environmental variables for the study of macroinvertebrate
communities. Yet, more research is needed to set detection limits for fractal
indices.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
