Κατανόηση της λειτουργίας και της τρωτότητας των θαλάσσιων λειμώνων (Posidonia oceanica) των ελληνικών θαλασσών στην παγκόσμια περιβαλλοντική αλλαγή
Authors: Λίτση-Μιζάν Βικτώρια 
Published: December 2023

Στο πλαίσιο της παγκόσμιας περιβαλλοντικής αλλαγής τα παράκτια οικοσυστήματα υφίστανται άμεσες και έμμεσες ανθρωπογενείς πιέσεις οι οποίες επηρεάζουν τις λειτουργίες τους και οδηγούν στη σταδιακή υποβάθμισή τους. Ανάμεσα στα παράκτια οικοσυστήματα που υφίστανται πολλαπλές πιέσεις συγκαταλέγεται και το ενδημικό θαλάσσιο αγγειόσπερμο της Μεσογείου Θάλασσας, Posidonia oceanica (L.) Delile. Οι λειμώνες P. oceanica της Ανατολικής Μεσογείου, και των Ελληνικών Θαλασσών εν προκειμένω, παραμένουν εν πολλοίς ανεξερεύνητοι, παρά τις έντονες πιέσεις που δέχονται και τα ιδιαίτερα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά της Ανατολικής Μεσογείου, καθώς το μεγαλύτερο μέρος της σχετικής ερευνητικής προσπάθειας είναι μέχρι τώρα επικεντρωμένο στους λειμώνες της Δυτικής και Κεντρικής Μεσογείου. Στη παρούσα διδακτορική διατριβή οι λειτουργίες των λειμώνων P. oceanica των Ελληνικών Θαλασσών και η τρωτότητά τους στην περιβαλλοντική αλλαγή διερευνήθηκε μέσω της μελέτης της χωρικής και χρονικής διαφοροποίησης των γενετικών και λειτουργικών τους χαρακτηριστικών, καθώς και της απόκρισή τους σε παγκόσμιες και τοπικές πιέσεις, όπως είναι η αύξηση της θερμοκρασίας της θάλασσας και η ρύπανση, αντίστοιχα. Συνολικά μελετήθηκαν 65 λειμώνες P. oceanica που εκτείνονταν σε όλο το εύρος της κατανομής του είδους στις Ελληνικές Θάλασσες (Ιόνιο Πέλαγος, Βόρειο και Νότιο Αιγαίο Πέλαγος και, Κρητικό Πέλαγος). Για την επίτευξη των στόχων της διατριβής συνδυάστηκαν γενετικές και βιοχημικές εργαστηριακές μέθοδοι, δορυφορικές μετρήσεις και μοντέλα προσομοίωσης δημιουργώντας τη μεγαλύτερη χρονοσειρά δεδομένων (περίπου 20 ετών) για τους λειμώνες P. oceanica της Ελλάδας. Στο Κεφάλαιο 2, μελετήθηκε η γενετική ποικιλότητα, η δομή των πληθυσμών και η συνδεσιμότητα λειμώνων P. oceanica που εκτείνονται στις Ελληνικές Θάλασσες (Αιγαίο Πέλαγος, Ιόνιο Πέλαγος και Κρητικό Πέλαγος), προκειμένου να διερευνηθεί η προσαρμοστικότητα και η ανθεκτικότητά τους. Χρησιμοποιήθηκαν δώδεκα μικροδορυφορικοί γενετικοί δείκτες και μοντέλα διασποράς Lagrangian σωματιδίων. Τα αποτελέσματα υπέδειξαν τη γενετική διαφοροποίηση των πληθυσμών P. oceanica, με σαφή διαχωρισμό μεταξύ των πληθυσμών του Ιονίου Πελάγους από τη μία και των πληθυσμών του Αιγαίου και του Κρητικού Πελάγους από την άλλη, υποδεικνύοντας περιορισμένη γενετική ανταλλαγή μεταξύ αυτών των δύο ομάδων. Επιπλέον, παρατηρήθηκε υψηλή γονιδιακή ροή μεταξύ των λειμώνων του Αιγαίου και του Κρητικού Πελάγους, υποδηλώνοντας μια ισχυρά συνδεδεμένη ομάδα πληθυσμών. Ωστόσο, οι πληθυσμοί του Βορείου Αιγαίου εμφάνισαν χωρικές διαφορές από τους πληθυσμούς του Νοτίου Αιγαίου και του Κρητικού Πελάγους, με τους πρώτους να παρουσιάζουν συνολικά χαμηλότερη γενετική ποικιλότητα και υψηλότερη κλωνικότητα. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων διασποράς Lagrangian σωματιδίων υποστήριξαν τη γενετική διαφοροποίηση μεταξύ των πληθυσμών του Ιονίου και του Αιγαίου/Κρητικού Πελάγους. Ωστόσο, οι προσομοιώσεις Lagrangian σωματιδίων δεν υποστήριξαν πλήρως τα μοτίβα γονιδιακής ροής στο Αιγαίο Πέλαγος, υποδηλώνοντας ότι, εκτός από τις σύγχρονες, εξελικτικές, ιστορικές και οικολογικές διαδικασίες μπορεί να συνέβαλαν στη διαμόρφωση των παρατηρούμενων γενετικών προτύπων. Στο Κεφάλαιο 3 μελετήθηκαν τα πρότυπα διακύμανσης της παραγωγής ριζωμάτων των λειμώνων P. oceanica (ως παραγωγή ριζωμάτων ορίστηκε το ξηρό βάρος ορθότροπων ριζωμάτων ανά βλαστό και ανά έτος) στη Μεσόγειο Θάλασσα, προκειμένου να διερευνηθεί η δυναμική των λειμώνων στο μεταβαλλόμενο περιβάλλον της Μεσογείου. Για το σκοπό αυτό συνδυάστηκαν τα δεδομένα παραγωγής ριζωμάτων από λειμώνες P. oceanica που εκτείνονταν σε όλο το εύρος κατανομής του είδους στη χώρα με τα αντίστοιχα βιβλιογραφικά δεδομένα του είδους στις υπόλοιπες Μεσογειακές χώρες. Συνολικά συλλέχθηκαν δεδομένα από 60 λειμώνες της Ελλάδας και η παραγωγή των ριζωμάτων τους ανακατασκευάστηκε για την περίοδο 1997 - 2018 με τη μέθοδο της λεπιδοχρονολόγησης. Η μέση παραγωγή των ριζωμάτων (± SE) μεταξύ όλων των θέσεων και της περιόδου μελέτης στην Ελλάδα ήταν 48.0 ± 1.1 mg DW shoot-1 yr-1. Η παραγωγή των ριζωμάτων των λειμώνων του Νότιου Αιγαίο ήταν σημαντικά υψηλότερη σε σχέση με την παραγωγή των ριζωμάτων των λειμώνων του Βορείου Αιγαίου και Ιονίου Πελάγους. Επιπλέον, η περιοχή των Κυκλάδων παρουσίασε μεγαλύτερη μέση τιμή παραγωγής ριζωμάτων (58.2 ± 3.1 mg DW shoot-1 yr-1) σε σχέση με την μέση τιμή παραγωγής ριζωμάτων για τη χώρα. Εντούτοις, οι διαφορές μεταξύ των υποπεριοχών φαίνεται να οφείλονται κυρίως σε συγκεκριμένες θέσεις μελέτης καθώς η διακύμανση της παραγωγής ριζωμάτων δεν φάνηκε να διαμορφώνεται με βάση γεωγραφικές ασυνέχειες αλλά να διαφοροποιείται κυρίως τοπικά. Μεταξύ των χωρών της Μεσογείου η μικρότερη παραγωγή ριζωμάτων βρέθηκε στους λειμώνες της Αιγύπτου (30 ± 14 mg DW shoot-1 yr-1) ενώ η μεγαλύτερη βρέθηκε στους λειμώνες της Τυνησίας (173 ± 28 mg DW shoot-1 yr-1). Η μέση παραγωγή ριζωμάτων για το είδος στη Μεσόγειο Θάλασσα ήταν 83 ± 45 mg DW shoot-1 yr-1, και κυμαινόταν μεταξύ 17 και 273 mg DW shoot-1 yr-1. Η παραγωγή ριζωμάτων των λειμώνων της Δυτικής και Κεντρικής Μεσογείου ήταν μεγαλύτερη από αυτή των λειμώνων της Ανατολικής Μεσογείου, παρουσιάζοντας μεγάλες τιμές παραγωγής ριζωμάτων στη Τυνησία και την περιοχή της Σικελίας, γεγονός που αντανακλά τις διαφορές μεταξύ της διαθεσιμότητας των θρεπτικών και της διαφορετικής εξελικτικής ιστορίας του είδους μεταξύ των λεκανών της Μεσογείου. Στο Κεφάλαιο 4 μελετήθηκε η τρωτότητα των λειμώνων P. oceanica της Ελλάδας στην αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας (sea surface temperature, SST) στην Ανατολική Μεσόγειο, προκειμένου να διερευνηθεί η απόκριση των λειμώνων της χώρας στη κλιματική κρίση. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα της παραγωγής ριζωμάτων των λειμώνων της Ελλάδας για την περίοδο 1997 – 2018 (Κεφάλαιο 3). Για την ίδια χρονική περίοδο ανακατασκευάστηκαν δεδομένα SST χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα της ετήσιας και της μέγιστης SST (δηλ., του Αυγούστου, SSTaug) από τη βάση δεδομένων Copernicus. Η πιθανή επίδραση της αύξησης της SST στην παραγωγή ριζωμάτων των λειμώνων P. oceanica μελετήθηκε, συνυπολογίζοντας και το ρόλο άλλων βασικών παραμέτρων που επηρεάζουν τη παραγωγή ριζωμάτων και που σχετίζονται με τη ποιότητα των υδάτων (δηλ., τη διαθεσιμότητα θρεπτικών και φωτός και της θολερότητας μέσω δορυφορικών δεδομένων της χλωροφύλλης, του Secchi depth και του αιωρούμενου σωματιδιακού υλικού, αντίστοιχα). Η παραγωγή ριζωμάτων τις δύο τελευταίες δεκαετίες ακολούθησε μειωτική τάση, η οποία συσχετίστηκε με την αύξηση της ετήσιας SST και της SSTaug. Συγκεκριμένα, ετήσια SST > 20°C και SSTaug > 26.5°C σχετίστηκε με τη μείωση της παραγωγής ριζωμάτων, ενώ οι υπόλοιπες παράμετροι που ελέγχθηκαν δεν συνέβαλαν στην εξήγηση του προτύπου παραγωγής ριζωμάτων. Φαίνεται λοιπόν, ότι η αύξηση της SST αποτελεί μια επίμονη και αυξανομένη απειλή για τους λειμώνες της Ανατολικής Μεσογείου υπογραμμίζοντας την αναγκαιότητα μέτρων διαχείρισης για την αντιμετώπισή της. Στο Κεφάλαιο 5 μελετήθηκε η πιθανή ρύπανση από τη λειτουργία ιχθυοτροφείων στους λειμώνες P. oceanica προκειμένου να διερευνηθεί η τρωτότητά τους σε απειλές τοπικού χαρακτήρα. Η ρύπανση μελετήθηκε σε δυο λειμώνες που εκτείνονταν κοντά σε δύο μονάδες ιχθυοκαλλιέργειας στο Βόρειο Αιγαίο Πέλαγος. Σε κάθε θέση μελέτης επιλέχθηκαν δυο σταθμοί, εκ των οποίων ο ένας βρισκόταν κοντά (Σταθμός ‘Cage’) και ο άλλος μακριά (Σταθμός ‘Control’) από τους κλωβούς ιχθύων. Η παραγωγή ριζωμάτων και η συγκέντρωση δέκα ιχνοστοιχείων (trace elements, ΤΕs) (As, Cd, Co, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn) στους βλαστούς (ελάσματα φύλλων, κολεοί, ριζώματα, ρίζες, επίφυτα, νεκροί κολεοί) ανακατασκευάστηκε για μια δεκαετία (2012 - 2021) με τη μέθοδο της λεπιδοχρονολόγησης. Η παραγωγή των ριζωμάτων των λειμώνων P. oceanica στους σταθμούς ‘Cage’ ήταν έως και 50 % χαμηλότερη από ό,τι στους σταθμούς ‘Control’. Οι συγκεντρώσεις των περισσότερων ΤΕs ήταν υψηλότερες στους βλαστούς στους σταθμούς ‘Cage’ σε σχέση με αυτές στους σταθμούς ‘Control’, ειδικά στη υπό μελέτη μονάδα. Ο παράγοντας ρύπανσης (CF) στους σταθμούς ‘Cage’ ήταν ως επί το πλείστο μέτριος, κατά την ανακατασκευασμένη περίοδο, ενώ διαπιστώθηκε αυξητική τάση της ρύπανσης σε ορισμένα πιθανά φυτοτοξικά ΤΕs (As, Cu, Cd, Mo, V). Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν πιθανή υποβάθμιση των λειμώνων εξαιτίας των δραστηριοτήτων ιχθυοκαλλιέργειας που όμως παρουσιάζουν ανομοιότητες μεταξύ των θέσεων μελέτης, τονίζοντας τη σημασία των τοπικών χαρακτηριστικών κάθε οικοσυστήματος. Τα δεδομένα που παράχθηκαν στη παρούσα διδακτορική διατριβή συμβάλλουν στην απόκτηση μιας πιο ολοκληρωμένης εικόνας σχετικά με τη δυναμική του είδους P. oceanica στη Μεσόγειο Θάλασσα συμπληρώνοντας το κενό που υπήρχε μέχρι πρότινος στην υπάρχουσα βιβλιογραφία σχετικά με τους λειμώνες P. oceanica της Ανατολικής Μεσογείου. Τα αποτελέσματα τονίζουν τη σημασία των τοπικών συνθηκών στη διαμόρφωση των γενετικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών των λειμώνων P. oceanica αλλά υποδεικνύουν και την απόκρισή τους στις αυξανόμενες απειλές εξαιτίας των παγκόσμιων και τοπικών πιέσεων, εφιστώντας την προσοχή στους φορείς χάραξης πολιτικής για στρατηγικά μέτρα προστασίας ή/και αποκατάστασης των λειμώνων ώστε να ενισχυθεί η ανθεκτικότητα των παράκτιων οικοσυστημάτων.