Μοντελοποίηση της εισχώρησης των μικρο- και μακρο-πλαστικών σε περιοχές οικολογικού ενδιαφέροντος, καθώς και των επιπτώσεων τους σε μύδια και πελαγικά ψάρια της Μεσογείου
Authors: Χατζονικολάκης Ιωάννης 
Published: July 2023

Η Μεσόγειος θάλασσα χαρακτηρίζεται από μεγάλες συγκεντρώσεις πλαστικών, που επηρεάζουν τη θαλάσσια ζωή με πιθανές οικονομικές και οικολογικές επιπτώσεις. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη διερεύνηση των οικολογικών επιπτώσεων της πλαστικής ρύπανσης στο οικοσύστημα της Μεσογείου με την ανάπτυξη και εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων. Χρησιμοποιήθηκε ένα μοντέλο διασποράς πλαστικών για την πρόβλεψη της προέλευσης και των συγκεντρώσεων των μικρο- και μακροπλαστικών σε Θαλάσσιες Προστατευόμενες Περιοχές (MPAs). Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκαν και εφαρμοστήκαν βιοενεργητικά μοντέλα για την εκτίμηση των βιολογικών επιπτώσεων της πλαστικής ρύπανσης σε συγκεκριμένα είδη εμπορικού και οικολογικού ενδιαφέροντος, όπως είναι τα καλλιεργούμενα μύδια και ο απειλούμενος ξιφίας της Μεσογείου. Ένα μοντέλο Dynamic Energy Budget (DEB) χρησιμοποιήθηκε για τη διερεύνηση των φυσιολογικών επιδράσεων των μικροπλαστικών στο μύδι Mytilus galloprovincialis. Για την υποστήριξη του μοντέλου DEB διεξήχθη ένα εργαστηριακό πείραμα με 5 διαφορετικές συνθήκες μικροπλαστικών και αιωρούμενου ιζήματος (8 μύδια ανά συνθήκη) στο οποίο μετρήθηκε ο ρυθμού απομάκρυνσης των μυδιών (clearance rate), μέτρηση του ρυθμού θρέψης των μυδιών. Ένα βιοενεργητικό μοντέλο τύπου Wisconsin αναπτύχθηκε για τον μεσογειακό ξιφία Xiphias gladius το οποίο αξιολογήθηκε με δεδομένα αλιείας.Το μοντέλο διασποράς πλαστικών προέβλεψε ότι η παράκτια ζώνη επηρεάζεται περισσότερο από τα ανοιχτά νερά, με τα μικρο- και τα μακρο-πλαστικά να εμφανίζονται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις κοντά στην ακτή. Έτσι, οι υδατοκαλλιέργειες και προστατευόμενες περιοχές, όπως τοποθεσίες Natura 2000 και εθνικές MPAs, που συνήθως περιορίζονται κοντά στην ακτογραμμή, συσσώρευσαν περισσότερα πλαστικά από τα Κρίσιμα Ενδιαιτήματα Κητωδών (CCH), που είναι συνήθως μεγαλύτερες περιοχές και εκτείνονται στα λιγότερο επηρεασμένα ανοιχτά ύδατα. Το μοντέλο προέβλεψε επίσης ότι το μέγεθος των πλαστικών παίζει βασικό ρόλο στη διασπορά και τον τελικό προορισμό τους, με τη διασυνοριακή ρύπανση να είναι σημαντική, ειδικά για τα μακροπλαστικά. Οι περισσότερες από τις χώρες που μελετήθηκαν (13 στις 15) είχαν τουλάχιστον μια εθνική MPA με πάνω από το 55% των μακροπλαστικών να προέρχονται από πηγές πέρα από τα σύνορά τους.Οι επιπτώσεις των μικροπλαστικών στα εκτρεφόμενα μύδια αξιολογήθηκαν σε 30 τοποθεσίες σε όλη τη λεκάνη της Μεσογείου. Το μοντέλο DEB βαθμονομήθηκε και επικυρώθηκε με βιβλιογραφικά δεδομένα αύξησης σώματος και ρυθμού απομάκρυνσης καθώς και με τα δεδομένα που εξήχθησαν από το πείραμα που διεξάχθηκε. Το μοντέλο έδειξε ότι, κατά μέσο όρο, ο ρυθμός απομάκρυνσης των καλλιεργούμενων μυδιών μειώθηκε κατά 0.8-4.5%, που είχε σαν αποτέλεσμα μικρές επιπτώσεις στην σωματική ανάπτυξη και την αναπαραγωγή τους. Ωστόσο, σε τουλάχιστον μία τοποθεσία, οι επιδράσεις των μικροπλαστικών θεωρήθηκαν σημαντικές, με εκτιμώμενη μείωση 8-22% στο ρυθμό απομάκρυνσης και αντίστοιχες μειώσεις στον ξηρό ιστό και την παραγωγή αυγών.Το βιοενεργητικό μοντέλο για τον ξιφία της Μεσογείου αξιολογήθηκε ως προς την ημερήσια κατανάλωση τροφής, την σωματική ανάπτυξη και την αναπαραγωγή και βρέθηκε ότι συμφωνεί με τα δεδομένα πεδίου, ενώ οι εκτιμήσεις της ετήσιας παραγωγής αυγών ανά άτομο ήταν παρόμοιες με εκείνες που προκύπτουν από τις αξιολογήσεις αποθεμάτων. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι κάθε άτομο είναι αναπαραγωγικά ενεργό για περίπου 15 ημέρες, ενώ η έως τώρα καταγεγραμμένη περίοδος ωοτοκίας ολόκληρου του πληθυσμού είναι περίπου 90 ημέρες. Μελλοντικές εργασίες θα πρέπει να επικεντρωθούν στην προσομοίωση της κατανομής των θηραμάτων του ξιφία καθώς και της οριζόντιας μετανάστευσης του, προκειμένου να καταστεί δυνατή η διερεύνηση των φυσιολογικών επιπτώσεων της πλαστικής ρύπανσης στον ξιφία της Μεσογείου. Ωστόσο, το μοντέλο που αναπτύχθηκε, είναι ένα σημαντικό βήμα προόδου καθώς είναι το πρώτο βιοενεργητικό μοντέλο για αυτό το απειλούμενο είδος.Συνολικά, τα μαθηματικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διατριβή παρέχουν πληροφορίες για τις επιπτώσεις της πλαστικής ρύπανσης στο οικοσύστημα της Μεσογείου ενώ μπορούν να υποστηρίξουν πολιτικές αποφάσεις για τη μείωση της πλαστικής ρύπανσης και την προστασία της θαλάσσιας ζωής.