Πειραματική ανάπτυξη τεχνητών υφάλων από βιογενή υλικά
Creators: name: Γαβριήλ, Ελένη Γαβριήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Τεχνητοί ύφαλοι
Βιογενή υλικά
Οικολογική διαδοχή
Artificial reefs
Biogenic materials
Ecological succession

description: Τα θαλάσσια οικοσυστήματα μπορούν να υποβαθμιστούν με διαφόρους τρόπους, όπως από φυσικά αίτια ή από ανθρώπινες παρεμβάσεις και δραστηριότητες. Η έννοια της αειφόρου ανάπτυξης και της βιωσιμότητας περιλαμβάνει την ελεγχόμενη χρήση των φυσικών πόρων, τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και γενικότερα τη μείωση της ατμοσφαιρικής και υδατικής ρύπανσης. Πολλές φορές οι τεχνητές παρεμβάσεις είναι αναπόφευκτες αλλά και αναγκαίες, είτε για την αποκατάσταση ενός υποβαθμισμένου οικοσυστήματος, είτε για την προστασία μιας προστατευόμενης περιοχής. Η τεχνολογία κατασκευής τεχνητών υφάλων είναι ένα χρήσιμο διαχειριστικό εργαλείο, το οποίο περιέχει περιθώρια βελτίωσης και εξέλιξης με σκοπό να πραγματοποιείται μια βιώσιμη διαχείριση. Η χρήση των τεχνητών υφάλων είναι ένα μέτρο παγκόσμιας σημασίας για την διαχείριση και προστασία των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, αυξάνοντας την χωρική ετερογένεια, την ποικιλομορφία του διαθέσιμου υποστρώματος με αποτέλεσμα την αποκατάσταση του. Είναι απαραίτητη, λοιπόν, η περαιτέρω διερεύνηση των τεχνητών υφάλων και η συνεχής αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας τους , με σκοπό την βέλτιστη και βιώσιμη χρήση τους στην ενίσχυση ή διατήρηση της βιοποικιλότητας. Επίσης, η διεξοδική και πλήρης γνώση των βενθικών κοινοτήτων που αποικίζουν έναν τεχνητό ύφαλο είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση της πραγματικής αποτελεσματικότητας των τεχνητών δομών στην ενίσχυση ορισμένων οικολογικών διεργασιών στο θαλάσσιο περιβάλλον. Με το σωστό έλεγχο, σχεδιασμό, καθώς και με την εφαρμογή προγραμμάτων παρακολούθησης μπορούν να εξασφαλιστούν οι βασικές προϋποθέσεις για την ένταξη τους σε προγράμματα αειφόρου διαχείρισης. Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε ως σκοπό να διερευνήσει τις δυνατότητες εφαρμογής του κελύφους του κοινού μεσογειακού μυδιού Mytilus galloprovincialis, ως βιογενές υλικό, στην κατασκευή τεχνητών υφάλων. Πραγματοποιήθηκε εφαρμοσμένη δοκιμή στο πεδίο μέσω της ανάπτυξης πρότυπων μικρογραφικών μονάδων τεχνητών υφάλων. Οι κατασκευές ήταν μικτού τύπου και αποτελούταν από τσιμέντο και κελύφη μυδιού, με σκοπό να γίνει εφικτή η συγκριτική αποτίμηση της αποτελεσματικότητας των δύο υλικών ως υπόστρωμα ανάπτυξης βενθικών βιοκοινοτήτων μακροασπόνδυλων οργανισμών παρακολουθώντας την εποίκιση και την οικολογική διαδοχή σε μηνιαία βάση και για συνολικό χρονικό διάστημα 4 μηνών παραμονής στο πεδίο. Τα συμπεράσματα για τη λειτουργικότητα του βιογενούς υλικού βασίστηκαν στην παρακολούθηση της αποίκησης και της οικολογικής διαδοχής, σε πρώιμα στάδια, στα 2 υλικά δοκιμής και στη μετέπειτα συγκριτική αποτίμηση των υλικών αυτών. Η ποσοτική ανάλυση έδειξε κυριαρχία της ομάδας Polychaeta και υψηλότερη ποικιλομορφία στην ομάδα των Γαστερόποδων και για τα 2 υλικά. Επίσης, όσο αφορά την κάλυψη στις επιφάνειες των δύο υλικών, φαίνεται να κυριάρχησαν τα Χλωροφύκη, τα οποία κάλυπταν σχεδόν την διπλάσια επιφάνεια στο βιογενές απ’οτι στο συμβατικό. Πραγματοποιήθηκαν, ακόμη, μονομεταβλητές και πολυμεταβλητές στατιστικές αναλύσεις, οι οποίες υπέδειξαν διαφορές στα 2 υποστρώματα αποίκησης, τόσο για την διαδικασία οικολογικής διαδοχής όσο και για της προτιμήσεις των ταξινομικών ομάδων. Η διαδικασία οικολογικής διαδοχής, λόγω της μικρής διάρκειας πόντισης, βρισκόταν στα πρωταρχικά στάδια. Οι αναλύσεις υπέδειξαν 3 στάδια οικολογικής διαδοχής. Τα ποσοστά ανομοιότητας ανάμεσα στα επαναληπτικά δείγματα κάθε μήνα ήταν μικρά και αυτό υποδηλώνει σχετικά γρήγορο ρυθμό διαδοχής στα αρχικά στάδια. Η ποικιλομορφία των βιοκοινοτήτων του βιογενούς υποστρώματος ήταν υψηλότερη από του συμβατικού, με τα Γαστερόποδα να έχουν την μεγαλύτερη συμμετοχή στη συνολική κατανομή της ποικιλότητας. Στο βιογενές υλικό εγκαταστάθηκαν ταξινομικές ομάδες που δεν βρέθηκαν καθόλου στο συμβατικό υπόστρωμα. Ωστόσο, οι δείκτες ποικιλότητας και για τα 2 υλικά ήταν χαμηλότεροι από το συνηθισμένο, και αυτό οφείλεται στις μεγάλες αφθονίες κάποιων εδραίων οργανισμών, η παρουσία των οποίων διαμόρφωσε τις συνθήκες του υποστρώματος για την ανάπτυξη των βιοκοινοτήτων.
description: Marine ecosystems can be degraded in a variety of ways, such as natural causes or human interventions and activities. The concept of sustainable development and sustainability includes the controlled use of natural resources, the reduction of energy consumption and in general the reduction of air and water pollution. Many times, artificial interventions are inevitable but also necessary, either to restore a degraded ecosystem or to protect conservation areas. The technology of artificial reefs is a useful management tool, which contains margins for improvement and development to carry out a sustainable management. Artificial reefs are global known for their importance to the management and protection of marine ecosystems, increasing the spatial heterogeneity, the diversity of the available substrate resulting in its restoration. It is therefore necessary to further investigate the artificial reefs and to continuously evaluate their effectiveness, to use them optimally and sustainably in enhancing or conserving biodiversity. Also, a thorough and complete knowledge of the benthic communities that colonize an artificial reef is necessary to evaluate the real effectiveness of artificial structures in enhancing certain ecological processes in the marine environment. With the right control, planning, as well as with the implementation of monitoring programs, the basic conditions for their sustainable integration in management programs can be ensured. The aim of this dissertation was to investigate the possibilities of applying the shell of the common Mediterranean mussel Mytilus galloprovincialis, as a biogenic material, in the construction of artificial reefs. Applied field testing was performed through the development of standard artificial reef miniature units. The constructions were mixed type and consisted of cement and mussel shells, in order to make the comparative evaluation of the effectiveness of the two materials as a substrate for the development of benthic bio-communities of macroinvertebrates by monitoring the settlement and ecological succession on a monthly basis for a total period of 4 months. The conclusions about the functionality of the biogenic material were based on the monitoring of the colonization and the ecological succession, in the early stages, on the 2 test materials and on the subsequent comparative evaluation of these materials. Quantitative analysis showed dominance of the Polychaeta group and higher diversity in the Gastropoda group for both materials. Also, in terms of coverage on the surfaces of the two materials, it seems that Chlorophyceae dominated, which covered almost twice the surface in biogenic than in conventional. Statistical analyzes, in Primer v6, were also performed, which indicated differences in the 2 colonies, both for the ecological succession process and for the preferences of the taxonomic groups. The process of ecological succession, due to the short duration of immersion, was in its early stages. The analyzes indicated 3 stages of ecological succession. The percentages of dissimilarity between the repeat samples each month were small, and this indicates a relatively rapid succession rate in the early stages. The diversity of bio-communities of the biogenic substrate was higher than the conventional one, with the Gastropoda having the highest participation in the overall distribution of diversity. Taxonomic groups were found on the biogenic material, that were not found at all in the conventional substrate. However, the diversity indices for both materials were lower than usual, and this is due to the large abundance of some sessile organisms that have contribute to the later communities.