Πρότυπα βιοποικιλότητας και εκτίμηση της οικολογικής κατάστασης σε περιοχές με ιχθυοκαλλιεργητική δραστηριότητα

Abstract

The present study aims to investigate the effect of aquaculture activity on the marine environment in a semi - enclosed bay at NE Aegean Sea, for the first time in scientific literature. The study was divided in three major thematic parts concerning structure and dynamics of macrobenthic communities, structure and dynamics of species trophic net and species geographic range size affinity as well as species biodiversity (a-,b-,γ- diversity, functional diversity) correspondingly. In this concept, the first thematic part included the investigation of benthic macrofauna response to the established environmental gradient, induced by the presence of an aquaculture unit, in a spatio-temporal scale. Spatial extent of aquaculture impacts on the marine environment was also detected whereas factors governing the magnitude of the impacts were also examined. The trophic net which is formed by benthic organisms was considered at the second thematic part as well as predators’ response to the environmental gradient. Concerning species zoogeography, variation of species geographical range size towards the environmental gradient was examined. A new methodology was also proposed concerning the assessment of environmental impacts in cases of disturbance which is based on species feeding and zoogeographical attributes. The third thematic part of this study targets to the investigation of macrobenthic biodiversity patterns (a-,b-,γ- diversity, Functional diversity) across the established environmental gradient by means of various diversity indices and theoretical approaches. The main results which occurred from this study revealed a severe modification of benthic communities’ structure and dynamics towards the most disturbed areas of the environmental gradient. Negative impacts of aquaculture activity were found to be restricted in a distance of fifty meters from the fish cages especially during summer and autumn. However, the environmental disturbance which was detected in the study area should not be attributed exclusively to the aquaculture activity. It was evident that the study area consist a deposit basin for the polluted sediments which are located in the central part of Gera’s Bay and which are arriving in the study area through the sediment transport paths of the Bay. Furthermore, endemic (local) species populations seemed to be gradually replaced by the more resilient populations of Boreal and Atlanto-Mediterranean species with increasing disturbance levels. The use of species feeding habits and species dispersal ability as indicators of disturbance effects proved to be a robust impact assessment technique since it was able to distinguish areas subjected to different levels of environmental stress in the study area. Investigation of diversity patterns in the study area revealed that the commonly used diversity indices weren’t sufficient for the comparison of the biocommunities. Macrobenthic functional diversity seemed to decline linearly with disturbance levels due to the loss of certain functionally important species across the environmental gradient. Rare species, which their vast majority was species with low dispersal ability and resistance, were found to vanish faster than other species and consequently to modify functional diversity levels in the study area.

Η παρούσα μελέτη διερευνά την επίδραση της ιχθυοκαλλιεργητικής δραστηριότητας στο θαλάσσιο περιβάλλον και ιδιαίτερα σε περιοχές ημίκλειστων παράκτιων κόλπων στο ΒΑ Αιγαίο, για πρώτη φορά στην επιστημονική βιβλιογραφία. Στο πλαίσιο της προσέγγισης αυτής ορίσθηκαν τρεις μεγάλες θεματικές ενότητες που αφορούν στην δομή και την δυναμική των μακροπανιδικών βιοκοινοτήτων, στην δομή και την δυναμική του τροφικού δικτύου και του ζωογεωγραφικού εύρους εξάπλωσης των ειδών και τέλος στην βιοποικιλότητα των ειδών (α-,β-,γ-, λειτουργική ποικιλότητα). Στην πρώτη ενότητα εξετάσθηκε η χωρική και εποχιακή απόκριση της βενθικής μακροπανίδας στην περιβαλλοντική διαβάθμιση που προκαλείται από την παρουσία μιας μονάδας ιχθυοκαλλιέργειας. Επίσης, εκτιμήθηκε η χωρική έκταση των αρνητικών επιπτώσεων των ιχθυοκαλλιεργειών στο θαλάσσιο περιβάλλον και προσδιορίστηκαν οι παράγοντες που ελέγχουν την ένταση των επιπτώσεων αυτών. Στην δεύτερη ενότητα, εξετάσθηκε το τροφικό δίκτυο που συγκροτούν οι βενθικοί οργανισμοί και μελετήθηκε η απόκριση των θηρευτών στην περιβαλλοντική διαβάθμιση. Σχετικά με την ζωογεωγραφία των ειδών, μελετήθηκε η μεταβλητότητα του γεωγραφικού εύρους εξάπλωσης των οργανισμών κατά μήκος της περιβαλλοντικής διαβάθμισης. Για πρώτη φορά στην βιβλιογραφία, επίσης προτείνεται μια μεθοδολογία που εκτιμά τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, σε περιπτώσεις διατάραξης των οικοσυστημάτων, μέσω της χρήσης των τροφικών και ζωογεωγραφικών χαρακτηριστικών των ειδών. Το τρίτο μέρος της μελέτης, επικεντρώνεται στην διερεύνηση της βιοποικιλότητας της μακροπανίδας (α-β-,γ-, λειτουργική ποικιλότητα) κατά μήκος της περιβαλλοντικής διαβάθμισης με την χρήση ποικίλων τεχνικών και διαφορετικών θεωρητικών προσεγγίσεων. Τα κυριότερα αποτελέσματα που προέκυψαν φανέρωσαν μια έντονη τροποποίηση της δομής και της δυναμικής των βενθικών κοινοτήτων με την αύξηση της περιβαλλοντικής διατάραξης. Οι επιπτώσεις των ιχθυοκαλλιεργειών βρέθηκαν να περιορίζονται σε απόσταση πενήντα μέτρων από τους ιχθυοκλωβούς, οι οποίες μάλιστα ήταν εντονότερες την εποχή του καλοκαιριού και του φθινοπώρου. Ωστόσο, η περιβαλλοντική διατάραξη στην περιοχή μελέτης δεν θα πρέπει να αποδοθεί αποκλειστικά στην παρουσία της μονάδας ιχθυοκαλλιέργειας. Φάνηκε ότι ο υδροδυναμισμός και η ιζηματομεταφορά στον κόλπο της Γέρας καθιστούν την περιοχή που εδρεύουν οι ιχθυοκλωβοί μια λεκάνη απόθεσης ρυπαρών ιζημάτων που προέρχονται από το εσωτερικό τμήμα του κόλπου και δέχονται πιέσεις από ποικίλες ανθρωπογενείς δραστηριότητες κατά μήκος των ακτών του κόλπου. Η αύξηση του βαθμού της περιβαλλοντικής διατάραξης κατά μήκος της περιβαλλοντικής βαθμίδας προκάλεσε την σταδιακή αντικατάσταση των ενδημικών ειδών της Μεσογείου από τους πληθυσμούς των ειδών Βόρειας και Ατλαντο-Μεσογειακής προέλευσης, που εν γένει εμφανίζουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα αλλά και προσαρμοστικότητα στις περιβαλλοντικές μεταβολές. Η προσέγγιση της χρήσης των τροφικών δικτύων και της βιογεωγραφικής προέλευσης των ειδών φάνηκε να αποτυπώνει με πολύ μεγάλη ακρίβεια τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις στην περιοχή μελέτης. Η μακροπανιδική λειτουργική ποικιλότητα μειώνεται με έναν έντονα γραμμικό χαρακτήρα όσο αυξάνει και αριθμός των λειτουργικά σημαντικών ειδών που εκλείπουν κατά μήκος της περιβαλλοντικής διαβάθμισης. Kατά μήκος της περιβαλλοντικής διαβάθμισης τα σπάνια είδη που στην πλειοψηφία τους ήταν είδη με μικρή ικανότητα διασποράς και ανθεκτικότητας φάνηκε να επηρεάζουν σημαντικά τα επίπεδα λειτουργικής ποικιλότητας