Χωρικά πρότυπα βιοποικιλότητας σε ημι-βυθισμένο θαλάσσιο σπήλαιο: διερεύνηση με ψηφιακή επεξεργασία φωτογραφικών πλαισίων
Creators: name: Δημαρχοπούλου, Δόμνα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Θαλάσσια σπήλαια
Ανατολική Μεσόγειος
Βενθικές κοινότητες
Marine caves
Eastern Mediterranean
Benthic communities

description: Τα θαλάσσια σπήλαια αποτελούν χαρακτηριστικό γεωλογικό σχηματισμό της μεσογειακής ακτογραμμής. Πρόκειται για ευαίσθητα περιβάλλοντα που φιλοξενούν πλούσια βιοποικιλότητα, και για αυτόν τον λόγο προστατεύονται από την Ευρωπαϊκή και Μεσογειακή νομοθεσία. Η γεωμορφολογική πολυπλοκότητα εντός των σπηλαίων δημιουργεί αβιοτικές διαβαθμίσεις οι οποίες αντανακλώνται στη χωρική ετερογένεια των βενθικών κοινοτήτων. Μέχρι πρόσφατα οι έρευνες ήταν επικεντρωμένες σε σπήλαια της βορειοδυτικής και κεντρικής Μεσογείου, ενώ δεν είχε πραγματοποιηθεί καμία μελέτη των προτύπων κατανομής των βενθικών ειδών σε ημιβυθισμένα σπήλαια της ανατολικής λεκάνης. Στο πλαίσιο πρόσφατης έρευνας για τη βιοποικιλότητα των σπηλαίων της ανατολικής Μεσογείου, διερευνήσαμε τη χωρική ετερογένεια των βενθικών βιοκοινοτήτων σε ημιβυθισμένο σπήλαιο του βορείου Αιγαίου. Το υπό μελέτη σπήλαιο βρίσκεται στο νησί του Αγίου Ευστρατίου που αποτελεί μέρος του ελληνικού δικτύου Natura. Για τη μελέτη των βενθικών βιοκοινοτήτων χρησιμοποιήθηκε μη καταστρεπτική φωτογραφική μέθοδος και προηγμένο λογισμικό επεξεργασίας εικόνας (photoQuad). Συνολικά φωτογραφήθηκαν 63 πλαίσια (25 x 25 cm) σε 3 διαφορετικές θέσεις (κατακόρυφα τοιχώματα και πυθμένας) σε 7 διακριτούς τομείς του σπηλαίου. Η επεξεργασία των φωτογραφικών πλαισίων, σε συνδυασμό με την ταυτοποίηση σπόγγων από επιπρόσθετα ποιοτικά δείγματα, έφερε στο φως 47 τάξα, 26 από τα οποία ανήκαν στο φύλο Porifera, 10 ήταν μακροφύκη (κυρίως Rhodophyta), 5 Anthozoa, 3 Bryozoa και από ένα τάξο στις ομάδες Foraminifera, Polychaeta, και Tunicata. Κυρίαρχες ομάδες, από πλευράς κάλυψης υποστρώματος αλλά και αριθμού τάξων, ήταν οι σπόγγοι -σε όλο το μήκος του σπηλαίου- και έπειτα τα μακροφύκη -στις εισόδους. Παρατηρήθηκε μείωση -λιγότερο έντονη σε σύγκριση με τα περισσότερα βυθισμένα αδιέξοδα σπήλαια- της μέσης βιοτικής κάλυψης από τις εισόδους προς το εσωτερικό. Ο πυθμένας διαφοροποιήθηκε από τα κάθετα τοιχώματα καθώς εμφάνισε έντονη ιζηματαπόθεση. Ο αριθμός ειδών, η ποικιλότητα Shannon-Wiener και η ομοιομορφία κατανομής εμφάνισαν παρόμοια πρότυπα μεταβολής στα απέναντι τοιχώματα, αλλά διαφοροποιήθηκαν στον πυθμένα όπου καταγράφηκαν χαμηλότερες τιμές τους. Η απόσταση από τις εισόδους, η θέση εντός του σπηλαίου, αλλά και ο συνδυασμός αυτών των δυο παραγόντων είχαν στατιστικά σημαντική επίδραση στα παρατηρούμενα πρότυπα. Η ανάλυση ομοιότητας διαχώρισε τον φωτεινό πυθμένα των εισόδων από τα υπόλοιπα φωτογραφικά πλαίσια, αποκαλύπτοντας ομάδες που φαίνεται να αντιστοιχούν στη σκιόφιλη, κυριαρχούμενη από φύκη, ζώνη των εισόδων και στους ενδιάμεσους τομείς του σπηλαίου, όπου κυριαρχούν βενθικά ασπόνδυλα• στην τελευταία ζώνη παρατηρήθηκαν τοπικές αποκλίσεις εξαιτίας της ανάπτυξης διαφορετικών φάσεων ασπονδύλων. Οι παραπάνω αναλύσεις για τη συνεύρεση των σπόγγων ξεχωριστά έδειξαν ότι οι σπόγγοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως υποκαταστάτες για τη μελέτη της χωρικής ποικιλότητας του συνόλου της βιοκοινότητας σε ημιβυθισμένα σπήλαια, τουλάχιστον στο Αιγαίο ή ευρύτερα στην ανατολική Μεσόγειο. Ο δείκτης της μορφολογικής ποικιλότητας των σπόγγων θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως υποκαταστάτης για τη μελέτη της ποικιλότητας των σπόγγων, όπως φάνηκε στο συγκεκριμένο σπήλαιο. Τα αποτελέσματα της μελέτης επιβεβαιώνουν τη μοναδικότητα των θαλάσσιων σπηλαίων και τον ρόλο της τοπογραφίας τους στη διαμόρφωση των χωρικών προτύπων διαβάθμισης των βιοκοινοτήτων που φιλοξενούν. Θα ήταν ενδιαφέρον να διερευνηθούν τα πρότυπα χωρικής ποικιλότητας και η δυνατότητα χρήσης των σπόγγων ως υποκαταστατών σε διαφορετικούς τύπους σπηλαίων και σε διαφορετικές περιοχές του Αιγαίου.
description: Marine caves constitute a typical geological formation of the Mediterranean coastline. They are a sensitive environment that hosts rich biodiversity and are protected by the European and Mediterranean legislation. Geomorphological complexity inside caves creates abiotic gradients reflected in the spatial heterogeneity of sessile benthos. Until recently, the relevant studies focused on caves of the northwestern and central Mediterranean. However, no research had been conducted on the distribution patterns of benthic communities in semi submerged caves of the eastern Mediterranean. In the framework of a recent research on the eastern Mediterranean cave biodiversity, we investigated the spatial heterogeneity of sessile benthos in a semi-submerged cave of the north Aegean Sea. The cave is located on Agios Efstratios Island, which is part of the Greek Natura network. A non-destructive photographic method and advanced image processing software (photoQuad) were used for the study of benthic communities. A total of 63 photoquadrats (25 x 25 cm) were photographed at 3 different positions (3 quadrats on each vertical wall, 3 on the floor) in seven cave sectors. Image analysis, along with identifications of sponges from additional qualitative samples, revealed the presence of 47 taxa, 26 of which were Porifera, 10 were macroalgae (mainly Rhodophyta), 5 Anthozoa, 3 Bryozoa, and one taxon for each of the groups Foraminifera, Polychaeta, and Tunicata. Sponges (in all cave sectors) and macroalgae (at the entrances) were the dominant groups, in terms of substratum cover and number of taxa. We observed a decline of the mean biotic coverage from the two entrances to the inner part of the cave -less intense compared to most totally submerged caves. The floor was differentiated from the walls as it exhibited strong sedimentation. Species richness, Shannon-Wiener diversity and evenness showed similar fluctuation patterns on the opposite walls, but were differentiated on the floor, where lower values of the aforementioned indices were recorded. The distance from the entrances, the position in the cave, as well as the combination of these two factors, had a statistically significant effect on the observed patterns. Similarity analysis separated the luminous entrance floors from the rest of the photoquadrats, revealing groups that roughly corresponded to the sciaphilic algal-dominated entrance zone and the intermediate semidark cave sectors, where sessile invertebrates dominated; in the latter zone, local variations were observed due to the development of different invertebrate facies. The aforementioned analyses separately for Porifera showed that sponges might be used as surrogates for spatial variability in cave communities, at least in the Aegean Sea or the eastern Mediterranean. Sponge morphological diversity could be used as a surrogate for the sponge community diversity, as shown in the studied cave. This study emphasizes the uniqueness of marine caves and confirms the role of cave topography in spatial biodiversity patterns. It would be interesting to investigate patterns of spatial variability and the potential use of sponges as surrogates in caves of different types and in different areas of the Aegean ecoregion.