Βιοποικιλότητα υποθαλάσσιων σπηλαίων στο Βόρειο Αιγαίο

Abstract

Marine caves constitute typical ecosystems of the Mediterranean rocky coasts. However, scientific data on their biodiversity is fragmented and little information exists for the eastern Mediterranean basin. In the present study, 4 marine caves of the North Aegean Sea with different topographic features were surveyed. In order to visualize the cave morphology, a rapid and cost efficient method with minimum requirements regarding equipment and number of dives was developed. The outputs of this method were three-dimensional cave models which were used for the depiction of cave communities. Biodiversity of the studied caves was recorded qualitatively; in two of the caves spatial heterogeneity of sessile benthos was studied quantitatively with a non-destructive method (photoquadrats). Sponge samples were also collected from different cave zones to investigate their role as ecosystem engineers in this habitat. In total, 296 taxa were found. The results concerning the synthesis of the studied communities revealed differences from marine caves in other Mediterranean areas, such as species endemic to the eastern basin, absence of octocoral facies and dominance of sponges. Distance from the entrance and position in the caves had a significant effect on community structure. These results combined with the three-dimensional cave models revealed a marked spatial heterogeneity, highlighting the significance of topography for the recorded patterns. Porifera dominated in the studied communities in terms of species richness and spatial coverage and they could be used as a surrogate taxon for the study of spatial community variability. Sponge morphological diversity could function as a surrogate measure for describing spatial patterns of the overall benthic community, outreaching limitations in the taxonomic identification when photographic methods are used. Additionally, sponges were found to maintain their functional role as ecosystem engineers across the different cave zones, providing a microhabitat to numerous symbiotic species. Meta-analysis of the available data on Mediterranean marine cave biodiversity (307 studies) was performed in an effort to examine the significance of the cave habitat for the Mediterranean ecosystem. Biodiversity data from the present study combined with data derived from the literature revealed that caves constitute reservoirs of biodiversity, supporting a large number of taxa (2,167 taxa belonging to 58 major groups) and considerable percentage of the Mediterranean diversity for particular taxonomic groups. Mediterranean sponges were highly represented in marine caves at the species (46.7%), generic (70%), and family level (88%). Sponge species richness and taxonomic diversity varied among Mediterranean areas, while geography was more influential than illumination level across the different ecological cave zones. The marine cave environment seems to favour the development of rich communities with a broad taxonomic range as well as several exclusive, rare, bathyal, protected, and commercial species. The record of 56 alien species in caves, mainly in the southeastern Mediterranean, highlights the need for monitoring their communities. Differences between marine cave communities from different geographical areas combined to the marked spatial heterogeneity due to the site-specific cave topography indicate the need to protect different morphological types of caves in every biogeographical region.

Τα υποθαλάσσια σπήλαια αποτελούν χαρακτηριστικό οικοσύστημα των βραχωδών ακτών της Μεσογείου. Ωστόσο, η επιστημονική πληροφορία σχετικά με τη βιοποικιλότητά τους είναι κατακερματισμένη ενώ υπάρχουν ελάχιστα στοιχεία από την ανατολική Μεσόγειο. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκαν 4 υποθαλάσσια σπήλαια του Βόρειου Αιγαίου με διαφορετικά τοπογραφικά χαρακτηριστικά. Για την αναπαράσταση της μορφής των σπηλαίων αναπτύχθηκε μια ταχεία και οικονομική μέθοδος με ελάχιστες απαιτήσεις σε εξοπλισμό και αριθμό καταδύσεων, από την οποία προέκυψαν ψηφιακές τρισδιάστατες αναπαραστάσεις που χρησιμοποιήθηκαν για την απεικόνιση των βιοκοινοτήτων. Έγινε ποιοτική καταγραφή της βιοποικιλότητας σε όλα τα σπήλαια και σε δύο από αυτά διερευνήθηκαν ποσοτικά τα πρότυπα διαβάθμισης των βιοκοινοτήτων με χρήση μη καταστρεπτικής μεθόδου (φωτογραφικά πλαίσια). Επίσης, προκειμένου να διερευνηθεί o ρόλος των σπόγγων ως μηχανικών οικοσυστήματος συλλέχθηκαν δείγματα από διαφορετικές θέσεις των σπηλαίων. Συνολικά, καταγράφηκαν 296 τάξα. Τα αποτελέσματα της έρευνας ανέδειξαν διαφορές σε σχέση με τα σπήλαια άλλων μεσογειακών περιοχών, όπως η παρουσία ενδημικών ειδών της ανατολικής Μεσογείου, η απουσία φάσεων οκτωκοραλλίων και η συντριπτική επικράτηση των σπόγγων. Η διαβάθμιση στη δομή των βιοκοινοτήτων φάνηκε να ερμηνεύεται από τη συνδυαστική δράση της απόστασης από την είσοδο των σπηλαίων και της θέσης εντός αυτών. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με την τρισδιάστατη απεικόνιση της μορφής των σπηλαίων ανέδειξαν τη χωρική ετερογένεια και τη σημασία της τοπογραφίας στην οικολογική διαβάθμιση. Οι σπόγγοι, που αποτελούσαν βασικό συστατικό των κοινοτήτων από πλευράς αριθμού ειδών και επιφάνειας κάλυψης φάνηκε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκαταστάτες για τη μελέτη της κατανομής των κοινοτήτων των σπηλαίων. Ειδικότερα, η μορφολογική ποικιλότητα των σπόγγων λειτούργησε πολύ καλά ως υποκαταστάτης για την εκτίμηση των προτύπων κατανομής των βιοκοινοτήτων συμβάλλοντας στην αντιμετώπιση των περιορισμών του ταξινομικού προσδιορισμού που προκύπτουν κατά τη χρήση φωτογραφικών μεθόδων. Επίσης, οι σπόγγοι διατηρούν το ρόλο τους ως μηχανικοί οικοσυστήματος στις διαφορετικές ζώνες των σπηλαίων παρέχοντας ενδιαίτημα σε πλήθος συμβιωτών. Τέλος, η μετα-ανάλυση της επιστημονικής πληροφορίας που συγκεντρώθηκε από τη βιβλιογραφία (307 μελέτες), αξιοποιήθηκε για την ανάδειξη της σημασίας των υποθαλάσσιων σπηλαίων για το θαλάσσιο οικοσύστημα της Μεσογείου. Τα δεδομένα βιοποικιλότητας της παρούσας έρευνας σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα της βιβλιογραφικής ανασκόπησης έδειξαν ότι τα σπήλαια αποτελούν «ταμιευτήρες βιοποικιλότητας» καθώς φιλοξενούν μεγάλο αριθμό ειδών (2.167 τάξα από 58 ανώτερες ομάδες) και σημαντικό ποσοστό της μεσογειακής βιοποικιλότητας για πολλές ομάδες οργανισμών. Συγκεκριμένα, φιλοξενούν 46,7% των ειδών, 70% των γενών και 88% των οικογενειών των Μεσογειακών σπόγγων. Η ταξινομική ποικιλότητα και ο αριθμός ειδών σπόγγων στα σπήλαια διέφερε ανάμεσα στις περιοχές της Μεσογείου. Ο παράγοντας της γεωγραφικής θέσης φάνηκε να επιδρά σημαντικότερα στην ομαδοποίηση των συνευρέσεων σπόγγων στα Μεσογειακά σπήλαια από ότι η διαβάθμιση του φωτισμού εντός των σπηλαίων. Γενικά το περιβάλλον των υποθαλάσσιων σπηλαίων φάνηκε ότι ευνοεί την ανάπτυξη πλούσιων συνευρέσεων με μεγάλο ταξινομικό εύρος καθώς και είδη αποκλειστικά, σπάνια, βαθύβια, προστατευόμενα και εμπορικά. Η καταγραφή 56 αλλόχθονων ειδών σε σπήλαια, κυρίως της νοτιοανατολικής Μεσογείου, καταδεικνύει την αναγκαιότητα μελέτης τους. Η γεωγραφική διαφοροποίηση στη σύνθεση των βιοκοινοτήτων σε συνδυασμό με τη χωρική ετερογένεια λόγω των μοναδικών τοπογραφικών χαρακτηριστικών κάθε σπηλαίου, δείχνουν την αναγκαιότητα προστασίας διαφορετικών μορφολογικών τύπων σπηλαίων σε κάθε βιογεωγραφική περιοχή.