Μελέτη των κύριων αβιοτικών και βιοτικών παραγόντων που επηρεάζουν τα φάσματα μεγέθους των πελαγικών οργανισμών
Authors: Μπατζιάκας Ευστράτιος 
Published: December 2022

Το μέγεθος του σώματος ενός οργανισμού αποτελεί χαρακτηριστικό «κλειδί» σε πληθώρα βιολογικών και οικολογικών διεργασιών. Ο μεταβολικός ρυθμός, ο ρυθμός αύξησης του σώματος και τμημάτων του σώματος, ο ρυθμός αύξησης ενός πληθυσμού, ο ρυθμός θνησιμότητας, η μέγιστη διάρκεια ζωής, χαρακτηριστικά που αφορούν στην αναπαραγωγή, οι σχέσεις θηρευτή-θηράματος και οι κατανομές των οργανισμών είναι, μεταξύ πολλών άλλων, διεργασίες εξαρτώμενες από το μέγεθος του οργανισμού. Μέσω των κανονικοποιημένων φασμάτων μεγεθών-βιομάζας (normalized biomass size-spectrum, NBSS) μπορούμε να εκτιμήσουμε την αποδοτικότητα της ροής ενέργειας από τους μικρότερους προς τους μεγαλύτερους οργανισμούς, καθώς η κλίση του φάσματος αντικατοπτρίζει τις μεταβολικές απώλειες μεταξύ των τροφικών επιπέδων και τις απώλειες ενέργειας προς την τροφική αλυσίδα των αποικοδομητών. Στην παρούσα διατριβή ερευνήθηκαν οι κύριοι παράγοντες (βιοτικοί και αβιοτικοί) που επηρεάζουν τα φάσματα μεγεθών των υδρόβιων οργανισμών. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν τρεις μελέτες περιπτώσεων σε τρεις περιοχές του Αιγαίου Πελάγους διαφορετικών φυσικών, υδρολογικών και ως προς το βαθμό ανθρωπογενούς επιβάρυνσης χαρακτηριστικών. Πραγματοποιήθηκε επίσης εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση για την εύρεση και την αξιολόγηση των παραγόντων που επηρεάζουν τα φάσματα μεγεθών. Οι τρεις περιοχές που επιλέχθηκαν ήταν: α) Η ευρύτερη περιοχή του Σαρωνικού Κόλπου, στην οποία βρίσκεται ο Κόλπος της Ελευσίνας που είναι ένας κλειστός κόλπος, υφίσταται έντονη ανθρωπογενή επιβάρυνση και παρουσιάζει υποξία στα κατώτερα υδάτινα στρώματα κατά την περίοδο της θερινής διαστρωμάτωσης. Η συγκεκριμένη περιοχή επιλέχθηκε για να ερευνηθούν οι επιπτώσεις της υποξίας στα φάσματα μεγεθών-βιομάζας των πλαγκτονικών οργανισμών. β) Το Θρακικό Πέλαγος, το οποίο είναι μία περιοχή υψηλής υδρολογικής ετερογένειας που επηρεάζεται έντονα από την κίνηση των παραγωγικών και χαμηλής αλατότητας υδάτων από τη Μαύρη Θάλασσα. Στην περιοχή αυτή ερευνήθηκε η επίδραση των εν λόγω υδάτων στα φάσματα μεγεθών-βιομάζας του μεσοζωοπλαγκτού σε μικρή χωρική κλίμακα και στο ύψος της στήλης του νερού. γ) Το Κρητικό Πέλαγος, που είναι μία από τις πιο ολιγοτροφικές περιοχές της Μεσογείου, με απουσία ανθρωπογενών επιδράσεων στα ανοιχτά και έντονη υδρολογική ετερογένεια λόγω της ανάμιξης υδάτινων μαζών προέλευσης από τη Λεβαντίνη, τον Ατλαντικό ωκεανό και τη Μαύρη Θάλασσα. Στο Κρητικό ερευνήθηκε η σταθερότητα των φασμάτων μεγεθών-βιομάζας των πλαγκτονικών οργανισμών, που χαρακτηρίζει τις ολιγοτροφικές περιοχές, και η εποχική και ετήσια διακύμανση των φασμάτων σε διάστημα έξι ετών. Βρέθηκε ότι η εποχική υποξία που παρουσιαζόταν στο κατώτερο υδάτινο στρώμα του κόλπου της Ελευσίνας κατά την περίοδο της θερινής διαστρωμάτωσης επηρέαζε αρνητικά τις κλίσεις και τις τομές με τον y των φασμάτων μεγεθών-βιομάζας των πλαγκτονικών οργανισμών. Ταυτόχρονα, παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές στις κατανομές των οργανισμών στο ύψος της στήλης του νερού, όπου οι πικοαυτότροφοι ευκαρυώτες κυριαρχούσαν στο υποξικό στρώμα, ενώ οι μεσοζωοπλαγκτονικοί οργανισμοί το απέφευγαν ενεργά. Στην παρούσα μελέτη ποσοτικοποιείται για πρώτη φορά η επίδραση της υποξίας στις παραμέτρους των φασμάτων μεγεθών-βιομάζας των πελαγικών πλαγκτονικών οργανισμών. Τα ευρήματα υποδεικνύουν πως η υποξία επηρεάζει αρνητικά τη ροή ενέργειας από τους μικρότερους προς τους μεγαλύτερους οργανισμούς. Οι εισροές των παραγωγικών, χαμηλής αλατότητας υδάτων της Μαύρης Θάλασσας στο Θρακικό Πέλαγος προκαλούσαν το σχηματισμό ισχυρών μετώπων, επηρεάζοντας έντονα τα φάσματα μεγεθών-βιομάζας και τις κατανομές των μεσοζωοπλαγκτονικών οργανισμών. Οι σταθμοί που βρίσκονταν στο μέτωπο της κίνησης του κύριου ρεύματος παρουσίαζαν υψηλότερες τομές με τον y και πιο επίπεδες κλίσεις σε σχέση με τους γειτονικούς σταθμούς που βρίσκονταν σε μικρή απόσταση από αυτούς (~5 NM). Τα νερά της Μαύρης Θάλασσας, τα οποία είναι γνωστό πως φέρουν διαλυμένο και σωματιδιακό άνθρακα, τονώνουν τη δευτερογενή παραγωγή και αυξάνουν τη βιομάζα των μεσοζωοπλαγκτονικών οργανισμών. Τα παραγωγικά νερά της Μαύρης Θάλασσας επηρέαζαν επίσης τις παραμέτρους του φάσματος και τις κατανομές των οργανισμών ως προς το βάθος. Οι κλίσεις παρουσιάζονταν πιο επίπεδες και οι τομές με τον y υψηλότερες αμέσως επάνω του αλοκλινούς, όπου επίσης καταγράφηκαν οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις οργανισμών. Όσο μπορούμε να γνωρίζουμε, η έντονη χωρική ετερογένεια των παραμέτρων του φάσματος σε τόσο μικρή χωρική κλίμακα επιδεικνύεται για πρώτη φορά. Συζητείται επίσης η σημασία του παράγοντα του χρόνου στη εξέλιξη των συστημάτων υψηλής υδρολογικής ετερογένειας. Αξιοσημείωτη σταθερότητα στο χρόνο των φασμάτων μεγεθών-βιομάζας παρατηρήθηκε στο Κρητικό Πέλαγος. Οι κλίσεις και οι τομές με τον y παρουσίαζαν πολύ μικρή μεταβλητότητα, χωρίς εποχική η διετήσια περιοδικότητα. Η αξιοσημείωτη αυτή σταθερότητα υποδεικνύει ότι, στην υπερολιγοτροφική περιοχή του Κρητικού, η οργάνωση του πλαγκτονικού τροφικού πλέγματος, και ιδιαίτερα η συμβολή του μικροβιακού τροφικού πλέγματος στην ανακύκλωση οργανικής ύλης στη στήλη του νερού, συμβάλουν στη διατήρηση υψηλής αποδοτικότητας ενέργειας προς τα ανώτερα τροφικά επίπεδα καθόλη τη διάρκεια του έτους. Η χρονοσειρά δεδομένων του Κρητικού είναι μία από τις ελάχιστες δημοσιευμένες χρονοσειρές φασμάτων μεγεθών μηνιαίας συχνότητας και πολλαπλών ετών. Από την εκτενή βιβλιογραφική ανασκόπηση αναγνωρίστηκε πληθώρα παραγόντων που επηρεάζουν τα φάσματα μεγεθών των υδρόβιων οργανισμών που αφορούν γενικά στο σχήμα του φάσματος, στη φυσική, τοπογραφική και ωκεανογραφική μεταβλητότητα, στην εποχή, στις συγκεντρώσεις θρεπτικών, στη βιολογική και οικολογική μεταβλητότητα, και στις ανθρωπογενείς διαταραχές, συμπεριλαμβανομένων της αλιείας και της κλιματικής αλλαγής. Τα φάσματα μεγεθών των οργανισμών αποδεικνύεται ότι μπορούν να αποτελέσουν ένα σημαντικό εργαλείο για την εκτίμηση και την παρακολούθηση της κατάστασης των υδάτινων οικοσυστημάτων.