Ορχιδέες της Ελλάδας
Authors: Οικονομίδης Σπυρίδων 
Published: September 2024

Ο στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη της αναπαραγωγικής βιολογίας των ορχιδεών της Ελλάδας, με έμφαση στην βιολογία των σπερμάτων τους. Συλλέγονται νέα πειραματικά δεδομένα για την φύτρωση, την αποθηκευτική συμπεριφορά και την μορφολογία των σπερμάτων της οικογένειας Orchidaceae της χώρας. Παράλληλα συγκεντρώνονται παρατηρήσεις σχετικά με την επικονίαση καθώς και την επίδραση της προέλευσης της γύρης στην ποιότητα των σχηματιζόμενων σπερμάτων. Επίσης, διαμορφώνονται εργαλεία πληροφορικής για την βελτιστοποίηση των παρατηρήσεων πεδίου αλλά και γενικότερα της μελέτης των ορχιδεών της Ελλάδας. Η παρουσίαση των δεδομένων της διατριβής, σε όλη την έκταση του κειμένου, γίνεται με άξονα την εκτός τόπου διατήρησητης οικογένειας Orchidaceae στην Ελλάδα και εκτείνεται από το στάδιο της ανθοφορίας έως το στάδιο της αποθήκευσης των συλλογών στην Τράπεζα Σπερμάτων. Συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 1, διερευνώνται τα χρονικά διαγράμματα ανθοφορίας καιη ακρίβεια των σχετικών βιβλιογραφικών πηγών. Πραγματοποιήθηκε συλλογή στοιχείων ανθοφορίας από πηγές του διαδικτύου σε συνδυασμό με τις παρατηρήσεις πεδίου του συγγραφέα και διαμορφώθηκαν διαγράμματα περιόδου ανθοφορίας για τα taxa των ορχιδεών της Ελλάδας. Τα δεδομένα συγκρίθηκαν αφενός με την πιο πρόσφατη και αφετέρου με την παλαιότερη διαθέσιμη βιβλιογραφική πηγή και εντοπίστηκαν σαφείς διαφορές μεταξύ τους, καθιστώντας την προτεινόμενη μεθοδολογία κατάλληλη για τον προσδιορισμό της περιόδου έναρξης ανθοφορίας και ως επέκταση της in situ μελέτης των Orchidaceae της χώρας. Η επικονίαση στο γένος Ophrys και συγκεκριμένα η ορθότητα της ιδέας του μοναδικούεπικονιαστή ανά είδος Ophrys sp. διερευνάται στο Κεφάλαιο 2. Με την χρήση προσωπικώνπαρατηρήσεων αλλά και αναφορών από φυσιολατρικές ομάδες διαμορφώθηκε μια βάση δεδομένων επισκέψεων, σε μέλη του γένους Ophrys, από δύο οικογένειες κολεοπτέρων (Cleridae, Glaphyridae) με βάση την βιολογία των δύο οικογενειών και της υψηλής συχνότητας επίσκεψης, που συνοδεύεται από μεταφορά πολλιναρίων, προτείνονται οι δύο ομάδες ως γενικευμένοι επικονιαστές ενώ παράλληλα προτείνονται δύο πιθανές ερμηνείες της προσέλκυσής τους σε άτομα του γένους Ophrys. Έτσι, θεωρούμε ότι η περιγραφή νέων ειδών με βάση την υπόθεση του μοναδικού επικονιαστή καθίσταται ασταθής. Το γένος Ophrys θεωρείται ένα υποχρεωτικά ετεροεπικονιαζόμενο γένος ορχιδεών, ωστόσο υπάρχουν παρατηρήσεις όπου η αυτοεπικονίαση συμβαίνει με ή χωρίς την μεσολάβηση επικονιαστών. Η επίδραση της προέλευσης της γύρης (αυτο- και ετερο-επικονίαση) δεν έχει διερευνηθεί στα μέλη του γένους. Έτσι, για τρία taxa μελετάται (Κεφάλαιο 3) η επίδραση της προέλευσης της γύρης με πειράματα τεχνητής επικονίασης και τα δεδομένα που προέκυψαν, παρόμοια προς τις περιορισμένες διαθέσιμες εργασίες σε άλλα γένη των Orchidaceae, υποστηρίζουν μεν την αυτοσυμβατότητα των τριών taxa αλλά καταδεικνύουν την χαμηλή ποιότητα (περιορισμένη βιωσιμότητα και συχνή απουσία εμβρύου) των σπερμάτων που προκύπτουν από την αυτοεπικονίαση σε σχέση με εκείνα που παράγονται με ετεροεπικονίαση (στα συγκεκριμένα τρία taxa). Ο αριθμός των κενών (χωρίς έμβρυο) σπερμάτων στην οικογένεια Orchidaceae αποτελεί έναν χαρακτήρα που αναφέρεται πολύ σπάνια στην βιβλιογραφία, ωστόσο φαίνεται πως κάποιες ομάδες παρουσιάζουν συγκριτικά υψηλά ποσοστά κενών σπερμάτων. Έτσι, στο Κεφάλαιο 4 διερευνάται η σχέση του ποσοστού των παραγόμενων κενών σπερμάτων και του συστήματος επικονίασης στις ορχιδέες της Ελλάδας. Από ένα σύνολο 140 σπορομερίδων και 74 taxa των ορχιδεών της Ελλάδας, διαπιστώνουμε μια στατιστική σχέση μεταξύ του ποσοστού κενών σπερμάτων και του τύπου επικονίασης των taxa. Έτσι φαίνεται, πως τα taxa που εξαπατούν τους επικονιαστές έχουν σημαντικά υψηλότερα ποσοστά κενών σπερμάτων σε σχέση με αυτά που παρέχουν ανταμοιβή ή/και παρουσιάζουν συχνή αυτοεπικονίαση. Με βάση την παραπάνω παρατήρηση καθώς και τα δεδομένα του Κεφαλαίου 3 και της διαθέσιμης βιβλιογραφίας προτείνουμε τον χαρακτήρα «ποσοστό κενών σπερμάτων» ως μια έμμεση (proxy) παράμετρο που αποτελεί ταχεία μέθοδο μέτρησης αλλά και ικανοποιητική ένδειξη του ομομικτικού υποβιβασμού σε πληθυσμούς άγριων ορχιδεών. Μορφομετρικοί χαρακτήρες των σπερμάτων των ορχιδεών έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για τον υπολογισμό στοιχείων όπως η τελική ταχύτητα πτώσης (terminal velocity), αλλά και της πρόβλεψης της φυτρωτικής συμπεριφοράς και του ομομικτικού υποβιβασμού (δεδομένα διατριβής), ωστόσο για τις ορχιδέες της Ελλάδας υπάρχουν σημαντικά κενά όσον αφορά την μορφομετρία των σπερμάτων τους. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται διερεύνησητης μορφολογίας των σπερμάτων των συλλογών της Τράπεζας Σπερμάτων του Ε.Κ.Π.Α. Για74 taxa και 140 συλλογές καταγράφονται οι διαστάσεις των σπερμάτων και των εμβρύων καθώς και η μάζα για περίπου το 1/3 αυτών (49/140). Παράλληλα, τα στοιχεία αυτά χρησιμοποιούνται για την διερεύνηση διαφορών της μορφολογίας των σπερμάτων μεταξύ των δύο υποοικογενειών που απαντούν στην Ελλάδα, με τα σπέρματα των Epidendroideae να εμφανίζονται σαφώς μεγαλύτερα σε διαστάσεις και μάζα έναντι των Orchidoideae. Η διπλή χρώση βιωσιμότητας (TTZ και Trypan Blue) προτάθηκε το 2019 ως μια μέθοδος υψηλής ακρίβειας για τον υπολογισμό τόσο της βιωσιμότητας των σπερμάτων ορχιδεών όσο και της επίπτωσης (νέκρωσης) που προκαλείται από την χημική προκατεργασία στην οποία υποβάλλονται κατά κανόνα τα σπέρματα των ορχιδεών προκειμένου να απολυμανθούν επιφανειακά και να ελαχιστοποιηθούν οι πιθανότητες ανάπτυξης μικροοργανισμών στο θρεπτικό υπόστρωμα φύτρωσης. Στο Κεφάλαιο 6 διερευνάται η εφαρμογή της νέας αυτής μεθοδολογίας ως ταχείας και υψηλής ακρίβειας εναλλακτικής λύσης για τον υπολογισμό της βέλτιστης διάρκειας χημικής προκατεργασίας στα πειράματα φύτρωσης ορχιδεών. Η μέθοδος φαίνεται πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί αξιόπιστα, ωστόσο τονίζεται η ποικιλομορφία μεταξύ των σπορομερίδων από διαφορετικά έτη, περιοχές και τύπους επικονίασης όσον αφορά την βέλτιστη διάρκεια προκατεργασίας και επομένως απαιτείται ο έλεγχος όλων των σπορομερίδων πριν από τα πειράματα φύτρωσης. Η μελέτη της ασυμβιωτικής φύτρωσης στις ορχιδέες παρουσιάζει σημαντικές εργαστηριακές δυσκολίες, κυρίως εξαιτίας των θρεπτικών απαιτήσεών τους, που στο φυσικό τους περιβάλλον ικανοποιούνται από την υποχρεωτική συμβίωση με μύκητες. Στο Κεφάλαιο 7 μελετάται η φύτρωση υπό ασυμβιωτικές συνθήκες σε 40 επιλεγμένα taxa τηςΕλλάδας. Η μελέτη επικεντρώνεται στην επίδραση του φωτός στην φύτρωση καθώς και στην φύτρωση απουσία θρεπτικού μέσου, ενώ επίσης δοκιμάζεται και η επίδραση τριών θρεπτικών μέσων (Mm, M1, OR) σε σύγκριση με την φύτρωση στο νερό (WA). Τα αποτελέσματα της μελέτης φανερώνουν την δυνατότητα σημαντικού αριθμού (27/40) taxa να φυτρώνουν σε WA ενώ για την πλειοψηφία αυτών (18/27) δεν εμφανίζεται διαφορά με την φύτρωση σε κάποιο από τα θρεπτικά. Έτσι, αν και η ανάπτυξη μέχρι το φωτοσυνθετικό στάδιο δεν είναι φυσικά εφικτή απουσία του συμβιώτη μύκητα, συνάγεται ότι στην φύση και για αρκετά είδη είναι πιθανή η έναρξη της φύτρωσης χωρίς συμβιωτικές σχέσεις, οι οποίες μπορεί να εγκαθίστανται σε επόμενο στάδιο του κύκλου ζωής του φυτού. Σχετικά με την επίδραση του φωτός, η πλειονότητα των taxa παρουσιάζουν μερική ή πλήρη φωτοαναστολή (δηλαδή φύτρωση σε συνθήκες συνεχούς σκότους) και μόνο 14/40 taxa παρουσιάζουν ικανότητα φύτρωσης και σε συνθήκες εναλλασσόμενων συνθηκών φωτός-σκότους και από αυτά τα3/14 εμφανίζουν πλήρη φύτρωση. Για 3 taxa που μελετήθηκε διεξοδικότερα η επίδραση της ποιότητας του φωτός στην φύτρωση, παρατηρήθηκε σημαντική ετερογένεια, με ένα taxon (Anacamptis sancta) να παρουσιάζει φωτοαδιαφορία και δύο να εμφανίζουν αναστολή κάτω από κυανό ή ανοικτό ερυθρό φως (Anacamptis papilionacea subsp. papilionacea και Serapiasvomeracea subsp. vomeracea, αντίστοιχα). Στο Κεφάλαιο 8 μελετάται η φυτρωτική συμπεριφορά της οικογένειας Orchidaceae σε σύγκριση με την μορφολογία των σπερμάτων, με χρήση τόσο των πειραματικών δεδομένων και παρατηρήσεων της Τράπεζας Σπερμάτων του Ε.Κ.Π.Α. όσο και δεδομένων από την διεθνή βιβλιογραφία. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται ο μορφομετρικός λόγος E:S (μήκος εμβρύου/μήκος σπέρματος) και διαπιστώνεται ισχυρή στατιστική σχέση μεταξύ της φυτρωτικής συμπεριφοράς και του λόγου E:S. Με βάση τα διάφορα χαρακτηριστικά της βιολογίας των υπό μελέτη ειδών (203 από όλο τον κόσμο), την φυλογενετική τους θέση και την οικολογία της εξάπλωσής τους, διατυπώνεται μία νέα υπόθεση για την εξέλιξη των σπερμάτων της οικογένειας στη βάση των ‘μετακινήσεων’ ορισμένων ομάδων από ανοικτά σε σκιασμένα ενδιαιτήματα παράλληλα με την ‘μετακίνηση’ στο φάσμα της μυκοετεροτροφίας (από αυτότροφα taxa σε πλήρως μυκοετερότροφα). Για τα σπέρματα των ορχιδεών υπάρχει η γενική πεποίθηση πως δεν είναι δυνατόν να αποθηκεύονται για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε τράπεζες σπερμάτων (-20 °C, 15%R.H.), ωστόσο η διεθνής βιβλιογραφία της αποθηκευτικής συμπεριφοράς παρουσιάζει σημαντικά κενά κυρίως ως προς τις αρχικές τιμές βιωσιμότητας. Πρόσφατα έχει αρχίσει να καταγράφεται σημαντικός αριθμός taxa που παρουσιάζουν πραγματικά ορθόδοξα σπέρματα και προς την κατεύθυνση της αποσαφήνισης της αποθηκευτικής τους συμπεριφοράς, στο Κεφάλαιο 9 μελετώνται οι ορχιδέες της Ελλάδας χρησιμοποιώντας την μέθοδο της διπλής χρώσης βιωσιμότητας και λαμβάνοντας υπόψη την ποικιλομορφία που μπορεί να εμφανίζεται στην αρχική βιωσιμότητα. Με βάση τα αποτελέσματα από τις συλλογές που ελέγχθηκαν, παρατηρείται σημαντική ποικιλότητα στις αρχικές τιμές βιωσιμότητας (αμέσως μετά την συλλογή των σπερμάτων). Παράλληλα, φαίνεται ότι η πλειονότητα των παλαιότερων συλλογών (>70%) διατηρούν σε σημαντικό βαθμό την βιωσιμότητά τους, χωρίς σημαντικές μεταβολές σε σύγκριση με τις τιμές φυτρωτικότητας κατά το έτος συλλογής τους. Επίσης παρατηρείται σημαντικά χαμηλότερη βιωσιμότητα στις συλλογές που βρίσκονταν αποθηκευμένες στην Τράπεζα Σπερμάτων (-20 °C) σε σχέση με αυτές που είχαν αποθηκευτεί στο ψυγείο (5 °C) και στο εργαστήριο. Τα παραπάνω δεδομένα υποδεικνύουν την αποθήκευση των σπερμάτων ορχιδεών σε θερμοκρασίες άνω του 0 °C ενώ παράλληλα φαίνεται από την βιβλιογραφία αλλά και παρατηρήσεις του συγγραφέα πως η αφυδάτωση των σπερμάτων πρέπει να πραγματοποιείται απουσία μέσου αφυδάτωσης καθώς αρκετά είδη εκδηλώνουν απώλεια βιωσιμότητας από την έντονη αφυδάτωση. Στο Κεφάλαιο 10 περιγράφεται η διαμόρφωση μιας τριμερούς ψηφιακής εφαρμογής (βάση δεδομένων, βάση παρατηρήσεων πεδίου, εφαρμογή αναγνώρισης ειδών) για τις ορχιδέες της Ελλάδας (OrchidNETGR). Αυτή η εφαρμογή μπορεί να αποτελέσει βάση για την ενημέρωση και την ενεργό συμμετοχή των πολιτών (αλλά και των ερευνητών) στην μελέτη και προστασία των ορχιδεών της Ελλάδας. Τέλος, με βάση τις πληροφορίες που συγκεντρώθηκαν στην παρούσα διατριβή προτείνονται μεθοδολογίες εκτός τόπου διατήρησης των ορχιδεών σε τράπεζες σπερμάτων (Κεφάλαιο 11). Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιούνται στοιχεία της βιολογίας των ορχιδεών για να καθορισθούντα όρια της περιοχής συλλογής και ο αριθμός δειγμάτων, για διακριτές λειτουργικές ομάδες. Ταυτόχρονα προτείνεται ο τύπος δειγμάτων, η μεθοδολογία αναγνώρισης της κατάλληλης περιόδου συλλογής των καψών/σπερμάτων καθώς και οι συνθήκες αποθήκευσής τους μετά την επιστροφή στο εργαστήριο.