Οικολογικά πρότυπα και συμβολή στη μελέτη της γενετικής διαφοροποίησης των πολυχαιτών σε περιοχές σκληρού υποστρώματος στην Κρήτη

Abstract

In the present PhD thesis, the polychaete community assemblages and the genetic population structure of the abundant species Hermodice carunculata from two hard substrate sites in Crete are investigated. Samples were collected in two successive years, in 2007 and 2008 from Alykes and Elounda, following the NaGISA sampling protocol. According to this protocol in each sampling sites 5 replicates units are collected: (i) from the 3 intertidal sub-zones and, (ii) from 5 subtidal depths. Sample collection was made by means of an underwater suction device. During the sampling procedure, it was made clear that a new sampler should be designed, developed and tested. The new sampler is called ManOSS (Manually Operated Suction Sampler) and it combines attributes from both suction samplers and slurp guns. The preliminary results showed that ManOSS has important advantages over the other two sampler types, which were hitherto in use. The analyses from community level showed that both sampling sites can be considered as representative for the Mediterranean Sea, under certain assumptions. Using the taxonomic distinctness indices (average and variation), randomization tests were performed. The results from those tests indicated that at small spatial observation scales (replicate unites and sampling depth), subtidal polychaete assemblages of the syllids seem to be formed at random from the pool of species hosted in the larger observational scales (e.g. sampling sites and Mediterranean Sea). The latter suggests that local processes such as species interaction are the major factor shaping these assemblages. The only factor that seems to impact the regional pattern of the Mediterranean intertidal sites, based on their polychaete inventories, was the ID of the data sets. This factor, however, inevitably includes a whole group of other factors which imply variability and bias in how research projects are carried out, from the sampling design through to data collection and analysis. For the genetic population analysis 80 individuals from Hermodice carunculata (40 from each sampling site) were analyzed. A significant divergence in haplotype distribution was recorded since only one was found to be shared in common by the two sampling sites while the others were equally allocated to both sites. Certainly, the values calculated for the population divergence of H. carunculata and beta diversity, derived from the whole polychaete taxo-communities, were almost identical, a fact supporting the hypothesis that the intra-specific genetic population structure of a single species may potentially be a sensible indicator of the ecological divergence of the community structure between the sampling sites.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετώνται οι οργανισμικές συνευρέσεις της ταξοκοινωνίας των Πολυχαίτων αλλά και η πληθυσμιακή γενετική δομή ενός από τα πλέον άφθονα είδη, σε δύο περιοχές σκληρού υποστρώματος. Δύο διαδοχικές δειγματοληπτικές προσπάθειες πραγματοποιήθηκαν τα έτη 2007-2008 στις περιοχές Αλυκές και Ελούντα (βόρεια κεντρική και ανατολική ακτή της Κρήτης αντίστοιχα) με βάση το πρωτόκολλο του προγράμματος NaGISA. Σύμφωνα με το συγκεκριμένο πρωτόκολλο από κάθε περιοχή πέντε επαναληπτικά δείγματα συλλέγονται από τρεις περιοχές της μεσοπαραλιακής και από πέντε βάθη της υποπαραλιακής ζώνης. Η συλλογή των οργανισμών πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια υποθαλάσσιας αναρροφητικής συσκευής. Από τα προβλήματα στη χρήση της, προέκυψε η ανάγκη κατασκευής νέου δειγματοληπτικού εργαλείου. Ο νέος δειγματολήπτης που κατασκευάστηκε, ονομάζεται ManOSS (Manually Operated Suction Sampler) και συνδυάζει χαρακτηριστικά από τους δειγματολήπτες τύπου ΣΑΝΑ (συσκευή αναρρόφησης με αέρα) και ΥΔΑ (υδραυλική αντλία). Τα πρώτα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο ManOSS εμφανίζει αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα έως τώρα δειγματοληπτικά εργαλεία. Από τις αναλύσεις στο βιοκοινοτικό επίπεδο προέκυψε ότι οι δύο περιοχές δειγματοληψίας είναι δυνατόν να θεωρηθούν αντιπροσωπευτικές της Μεσογείου, μόνο κάτω από ορισμένες προϋποθέσεις. Παράλληλα με τη βοήθεια των δεικτών της ταξινομικής διακριτότητας (μέσος όρος και μεταβλητότητα), βρέθηκε ότι τα πρότυπα κατανομής των ειδών με βάση την πιο άφθονη οικογένεια της υποπαραλιακής ζώνης (Syllidae), είναι δυνατόν να θεωρηθούν τυχαία μόνο στα μικρά επίπεδα χωρικής παρατήρησης (επαναληπτικό δείγμα και δειγματοληπτικό βάθος). Η ταυτότητα των δεδομένων αποτέλεσε το μόνο παράγοντα που βρέθηκε να επηρεάζει τα πρότυπα κατανομής της πολυχαιτοπανίδας των μεσοπαραλιακών περιοχών της Μεσογείου. Ουσιαστικά, ο παράγοντας αυτός περικλείει ένα σύνολο άλλων παραγόντων, που επηρεάζουν όλη τη δομή της έρευνας από τα αρχικά επιστημονικά ερωτήματα μέχρι την ερμηνεία των αποτελεσμάτων και τα εξαγόμενα συμπεράσματα. Για την πληθυσμιακή γενετική ανάλυση εξετάστηκαν 80 άτομα του είδους Hermodice carunculata (40 από κάθε περιοχή). Βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στη κατανομή των απλοτύπων, αφού από τους συνολικά 15 απλότυπους μόνο ένας εμφανίζεται κοινός, ενώ οι υπόλοιποι κατανέμονται ισομερώς στις δύο περιοχές. Τέλος, παρατηρήθηκε ότι ο δείκτης ποικιλότητας κίνησης, bw, ο οποίος υπολογίστηκε με βάση την ταξοκοινωνία των Πολυχαίτων από τις δύο περιοχές δειγματοληψίας, και ο γενετικός δείκτης FST , ο οποίος υπολογίστηκε με βάση τη συχνότητα εμφάνισης των αλληλόμορφων του είδους H. carunculata στις δύο περιοχές μελέτης, λαμβάνουν σχεδόν ταυτόσημες τιμές. Το εύρημα αυτό είναι δυνατόν να αποτελέσει μια πρώτη ένδειξη για τη συσχέτιση του βαθμού διαφοροποίησης όπως αυτή παράγεται από το επίπεδο της δια - πληθυσμιακή γενετική δομή ενός είδους και της ταξοκοινωνίας.