Βιοτικός δείκτης

Βιοτικός δείκτης είναι ένας δείκτης που εφαρμόζεται για την εκτίμηση της ποιότητας του περιβάλλοντος, με την χρήση οργανισμών ως βιολογικών στοιχείων. Μετριέται σε κλίμακα συνήθως από 1 έως 10 ή από 0 έως 1 και αντιστοιχεί σε τέσσερις διαβαθμίσεις της ποιότητας των υδάτων (άριστη, καλή, μέτρια έως κακή).

 Βιοτικοί δείκτες του θαλάσσιου αγγειόσπερμου Cymodocea nodosa για την εκτίμηση της οικολογικής ποιότητας των υδάτων. Εφαρμογές σε θαλάσσιες περιοχές της Μεσογείου. 
Στην περιοχή της Μεσογείου, το θαλάσσιο αγγειόσπερμο Cymodocea nodosa κατανέμεται ευρέως σε ρηχές παράκτιες περιοχές.Malea, P., Zikidou, C. 2011. Temporal variation in biomass partitioning of the seagrass Cymodocea nodosa at the Gulf of Thessaloniki, Greece. Journal of Biological Research, Thessaloniki, 15: 75-90.Malea, P., Kevrekidis, T. 2013. Trace element (Al, As, B, Ba, Cr, Mo, Ni, Se, Sr, Tl, U and V) distribution and seasonality in compartments of the seagrass Cymodocea nodosa. Science of the Total Environment, 463-464: 611-623. Κατά συνέπεια, η εκτίμηση της κατάστασης των λειμώνων της έχει μεγάλη σημασία για την υλοποίηση της Οδηγίας-Πλαίσιο Υδάτων (WFD), της Οδηγίας-Πλαίσιο για τη Θαλάσσια Στρατηγική (MSFD) και της Οδηγίας για τα Ενδιαιτήματα (HD), ειδικά σε περιοχές όπου είναι σπάνιοι ή απουσιάζουν οι θαλάσσιοι λειμώνες του επίσης άφθονου θαλάσσιου αγγειόσπερμου της Μεσογείου, της Posidonia oceanica, το οποίο μάλιστα χρησιμοποιείται ευρέως ως κατάλληλο βιολογικό στοιχείο.

Οι βιοτικοί δείκτες που έχουν προταθεί με τη χρήση της Cymodocea nodosa ως «βιολογικού στοιχείου» είναι οι CymoSkew, CYMOX και Mediskew.
Ο δείκτης CymoSkewOrfanidis, S., Papathanasiou, V., Gounaris, S. 2007. Body size descriptor of Cymodocea nodosa indicates anthropogenic stress in coastal ecosystems. Transitional Waters Bulletin, 1(2): 1-7.Orfanidis, S., Papathanasiou, V., Gounaris, S., Theodosiou, T. 2010. Size distribution approaches for monitoring and conservation of coastal Cymodocea habitats. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems, 20(2): 177-188. βασίζεται σε μία μόνο μετρική, το μήκος των φύλλων της Cymodocea nodosa, καθώς, σύμφωνα με τους Ορφανίδη et al. (2010), το φωτοσυνθετικό τμήμα τους αυξάνει με την υποβάθμιση του λειμώνα, αφού διαπιστώθηκε ότι σε πιο υποβαθμισμένους λειμώνες η διακύμανση του μήκους των φύλλων ήταν μέγιστη. Αυτή η φαινοτυπική πλαστικότητα αποδόθηκε σε στρες που προκαλείται από έλλειψη πόρων (π.χ. φως, διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών) και εξηγείται από την εφαρμογή διαφορετικών θεωριών ή μοντέλωνGleeson, D.K., Tilman D. 1992. Plant allocation and the multiple limitation hypothesis. American Naturalist, 139: 1322–1343.. Ο CymoSkew είναι απλούστερος από τον CYMOX, πιο οικονομικός και κατάλληλος για γρήγορο χαρακτηρισμό των περιοχών. Εφαρμόστηκε για την εκτίμηση της ποιότητας των παράκτιων οικοτόπων του Κόλπου της Καβάλας, Βόρειο Αιγαίο. Ο δείκτης CymoSkew υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύποPearson K. 1895. Mathematical contributions to the theory of evolution, II: Skew variation in homogeneous material. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, 186: 343–414.:

CymoSkew = nM3/[(n−1)(n−2)σ3], όπου:

Μ3= ∑(xi−meanx)3,
x: οι σχετικές συχνότητες (που προκύπτουν από πίνακα συχνοτήτων) του μήκους των ενήλικων και των ενδιάμεσων φωτοσυνθετικών φύλλων (μετασχηματισμένες σε ln),
n: οι σχετικές συχνότητες 60 διακριτών τιμών του μήκους ενήλικων και ενδιάμεσων φωτοσυνθετικών φύλλων του πειράματος (μετασχηματισμένες σε ln) και
σ: η τυπική απόκλιση.

Ο δείκτης CYMOXOliva, S., Mascaró, O., Llagostera, I., Pérez, M., Romero, J. 2012. Selection of metrics based on the seagrass Cymodocea nodosa and development of a biotic index (CYMOX) for assessing ecological status of coastal and transitional waters. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 114: 7-17. εφαρμόστηκε κατά μήκος των Ισπανικών ακτών της Μεσογείου και χρησιμοποιεί αρκετές μετρικές σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης και επιπρόσθετα κάποιους περιγραφείς της ρύπανσης. Συγκεκριμένα, από τις 54 μετρικές που ελέγχθηκαν, στον υπολογισμό του CYMOX συμπεριλαμβάνονται οι εξής 10: (1) d15N, (2) d34S, (3) % περιεχόμενο των ριζωμάτων σε άζωτο (Ν) και (4) σε φώσφορο (P) (επίπεδο της φυσιολογίας), (5) το μήκος των ορθότροπων ριζωμάτων (επίπεδο του ατόμου), (6) αναλογία βάρους-ρίζας (επίπεδο του πληθυσμού), (7) φορτίο επιφύτων (επίπεδο της βιοκοινότητας) και (8) % περιεχόμενο των ριζωμάτων στα στοιχεία κάδμιο (Cd), (9) χαλκό (Cu) και (10) ψευδάργυρο (Zn) (περιγραφείς ρύπανσης από μέταλλα). Οι παραπάνω μετρικές ενσωματώθηκαν στον ενιαίο δείκτη CYMOX μετά από εφαρμογή της πολυπαραγοντικής ανάλυσης PCARomero, J., Martínez-Crego, B., Alcoverro, T., Pérez, M., 2007. A multivariate index based on the seagrass Posidonia oceanica (POMI) to assess ecological status of coastal waters under the water framework directive (WFD). Marine Pollution Bulletin, 55: 196-204., με την εισαγωγή της «βέλτιστης» και της «χείριστης» περιοχής ως συμπληρωματικών στοιχείων. Ο CYMOX υπολογίστηκε ως εξής:

CYMOX (EQRX) = (CIX – CIworst) / (CIoptimal – CIworst), όπου:

CYMOX: ο λόγος της οικολογικής ποιότητας (ecological quality ratio, EQR) της περιοχής Χ,
CIX: η τιμή της περιοχής Χ,
CIworst: η τιμή της χείριστης περιοχής και
CIoptimal: η τιμή της βέλτιστης περιοχής.

Στον Κόλπο της Τεργέστης, στη Σλοβενία, προτάθηκε ο βιοτικός δείκτης MediSkew, όπου ο έγινε μετασχηματισμός των πρωτογενών δεδομένων σε λογάριθμο (ln)Orlando-Bonaca, M., Francé, J., Mavrič, B., Grego, M., Lipej, L., Flander-Putrle, V., Falace, A. 2015. A new index (MediSkew) for the assessment of the Cymodocea nodosa (Ucria) Ascherson meadow's status. Marine Environmental Research, 110: 132-141.. Ο MediSkew συνδυάζει δύο μετρικές, οι οποίες βασίζονται στο μήκος των φύλλων της Cymodocea nodosa: την απόκλιση από το μέσο μήκος (Medi-) και την ασυμμετρία της κατανομής της συχνότητας μήκους (-Skew), αν και μεγαλύτερη σημασία αποδόθηκε στην πρώτη. Σύμφωνα με τους ερευνητές ο συνδυασμός των δύο κατάλληλα σταθμισμένων μετρικών δίνει μια πιο ακριβή αξιολόγηση της κατάστασης των λειμώνων της Cymodocea nodosa από ό,τι χρησιμοποιώντας μόνο μία μετρική. Πράγματι, το γεγονός ότι το μήκος των φύλλων του θαλάσσιου αγγειόσπερμου είναι η παράμετρος που επηρεάζεται περισσότερο από τις διάφορες περιβαλλοντικές πιέσειςDanger, M., Daufresne, T., Lucas, F., Pissard, S., Lacroix, G., 2008. Does Liebig's law of the minimum scale up from species to communities? Oikos, 117: 1741-1751., υποστηρίζει επιπλέον τη διπλή σημασία της μέσης τιμής σε σχέση με εκείνη της ασυμμετρίας της κατανομής του μήκους των φύλλων. Ο δείκτης υπολογίστηκε με τον παρακάτω τύπο:

MediSkew = ½ [(Mdarea − MdRC)/20 + |G|/2], όπου:

Mdarea: το μέσο μήκος του φωτοσυνθετικού μέρους των ενήλικων και των ενδιάμεσων φύλλων σε μια συγκεκριμένη περιοχή (n = 300),
MdRC: το μέσο μήκος του φωτοσυνθετικού μέρους των ενήλικων και των ενδιάμεσων φύλλων της Cymodocea nodosa σε μια περιοχή αναφοράς και
|G|: η απόλυτη τιμή της ασυμμετρίας του μήκους των φύλλων σε μια συγκεκριμένη περιοχή (n = 300) (μετασχηματισμένες σε ln) και υπολογίζεται ως εξής: |G| = n / [(n−1)(n−2)] × ∑{(xi−meanx)/σ}3, χρησιμοποιώντας τις μεταβλητές του βιοτικού δείκτη CymoSkew.

 Παραπομπές 

Κατηγορία:Φυκολογία
Κατηγορία:Περιβαλλοντικές επιστήμες
Κατηγορία:Ρύπανση των υδάτων