Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Δρ. Τσιρτσής Γεώργιος, Καθηγητής, Τμήμα Επιστημών Θάλασσας, Πανεπιστήμιο Αιγαίου
Δρ. Ζερβουδάκη Σουλτάνα, Ερευνήτρια Β΄ ΕΛΚΕΘΕ
Δρ. Βερροιόπουλος Γεώργιος, Καθηγητής, Τμήμα Βιολογίας, ΕΚΠΑ
Περίληψη:
Εισαγωγή / Στόχος: Η Οδηγία Πλαίσιο για τη Θαλάσσια Στρατηγική (MSFD) στοχεύει στην επίτευξη Καλής Περιβαλλοντικής Κατάστασης (GES-MSFD) στα θαλάσσια ύδατα έως το 2020. Για να βοηθηθεί η επίτευξη Καλής Περιβαλλοντικής Κατάστασης, έχουν οριστεί έντεκα «Περιγραφείς» της κατάστασης του περιβάλλοντος. Το ζωοπλαγκτόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως Δείκτης αξιολόγησης της ποιότητας των υδάτων στους «Περιγραφείς» 1 και 4. Το ζωοπλαγκτόν θεωρείται ότι έχει μεγάλες δυνατότητες ως «παρατηρητής» των «περιβαλλοντικών αλλαγών και πιέσεων» (Beaugrand et al., 2010). Παρά τις πολυάριθμες επιστημονικές δημοσιεύσεις χρονοσειρών ζωοπλαγκτού της Μεσογείου, μόνο μία από αυτές έχει -έως σήμερα- προσπαθήσει να αναπτύξει έναν δείκτη βασισμένο στο ζωοπλαγκτόν (Serranito et al., 2016). Εδώ είναι το κενό που επιχειρεί να καλύψει η παρούσα εργασία. Ο κύριος στόχος αυτής της εργασίας ήταν να εξεταστεί κατά πόσον οι αλλαγές στη σύνθεση των μεσοζωοπλαγκτικών βιολογικών κοινοτήτων μπορεί να είναι ένας δείκτης περιβαλλοντικής ποιότητας στα παράκτια ύδατα του Αιγαίου. Ορισμένοι επιμέρους στόχοι-ερωτήματα τέθηκαν προς αυτήν την κατεύθυνση όσον αφορά την ικανότητα εντοπισμού της διαφοράς μεταξύ δύο καλά μελετημένων δειγμάτων ελέγχου "κακής και καλής περιβαλλοντικής κατάστασης", τη χρονική διαφοροποίηση για κάθε σταθμό, τη χωρική διαφοροποίηση για κάθε χρονική περίοδο, καθώς και την παραγωγή μιας μεθόδου ικανής να αξιολογήσει την κατάσταση νέων δειγματοληψιών της περιοχής μελέτης.
Υλικά/Μέθοδοι: Η μελέτη αφορά τους σταθμούς S2 (24 δειγματοληψίες) του κόλπου Ελευσίνας και S7 (31 δειγματοληψίες) και S11 (84 δειγματοληψίες) του Σαρωνικού κόλπου, για τα έτη 1987-2010. Κάθε δειγματοληψία αντιστοιχεί σε κάθετη σύρση διχτυού ζωοπλαγκτού με ένα άνοιγμα "πλέγματος" 200 μm. Συνολικά αξιοποιήθηκαν 139 δειγματοληψίες μεσοζωοπλαγκτού, για τις οποίες έχουν ήδη αναγνωριστεί 104 διαφορετικά taxa κυρίως σε επίπεδο είδους (Κωπήποδα και Κλαδοκεραιωτά). Η μελέτη διεξήχθη για ολόκληρο το έτος, αλλά και για τη θερμή (Μάιος-Σεπτέμβριος) και ψυχρή περίοδο (Οκτώβριος-Απρίλιος) χωριστά, και για τις τρεις διαφορετικές περιόδους (F0: 1987-1994, F1: 1995-2004, F2_3 : 2004-2010), που σχετίζονται με τις διάφορες φάσεις ανάπτυξης της μονάδας βιολογικού καθαρισμού της Ψυττάλειας. Ως δείγματα «μάρτυρες» κακής και καλής ποιότητας επελέγησαν η περίοδος F1 (1998-2004) του σταθμού S2 και η περίοδος F2_3 (2005-2009) του σταθμού S11 αντίστοιχα. Οι δείκτες βιοποικιλότητας (17 diversity, 7 evenness και 2 dominance) (Karydis and Tsirtsis, 1996, Ουάσιγκτον, 1984), η στατιστική επεξεργασία (δοκιμασία Shapiro, δοκιμασία Bartlett, Anova, Kruskal Wallis, PCAs, LDAs), καθώς και τα γραφήματα, παρήχθησαν μέσω της γλώσσας "R". Αρχικά, εξετάστηκε η ύπαρξη στατιστικά σημαντικής διαφοροποίησης χρησιμοποιώντας Anova ή Kruskal Wallis (διαφοροποίηση δειγμάτων ελέγχου "καλής κακής ποιότητας", ανάλυση διαφοροποίησης χρόνου για κάθε σταθμό και χωρική διαφοροποίηση για κάθε περίοδο). Μεγαλύτερη σημασία δόθηκε στα αποτελέσματα της ANOVA για ολόκληρο το έτος. Με βάση τα παραπάνω, οι PCA παράχθηκαν για να δείξουν τον τρόπο ομαδοποίησης των διαφόρων δεικτών που επιλέχθηκαν. Τέλος, αναπτύχθηκαν LDAs για να γίνει διάκριση μεταξύ ομάδων διαφορετικής ποιότητας και να αξιολογηθούν νέες δειγματοληψίες.
Αποτελέσματα: Από τους δείκτες βιοποικιλότητας - οι οποίοι είχαν στατιστικά σημαντικές διαφορές - 20 δείκτες υψηλής ποικιλότητας και ισοδυναμίας (evenness) των ειδών (Margalef, Gleason, Menhinic, Shannon, HillN0, HillN1, HillN2, Chao2, Odum, Brillouin, Camargo Diversion, Camargo Ομοιότητα, Fisher's α, E1, E2, E3, E5) αυξανόταν πάντα προς την κατεύθυνση του καλού "μάρτυρα". Αντίθετα, οι 5 δείκτες χαμηλής ποικιλότητας και ισοδυναμίας των ειδών καθώς και αυτοί της κυριαρχίας (dominance) (Simpson, Kothe, Redundancy, Berger Parker, McNaughton) εμφάνισαν πάντα υψηλές τιμές προς την κατεύθυνση του «μάρτυρα» κακής κατάστασης. Κατασκευάστηκε LDA με 100% σωστή επανατοποθέτηση των δειγμάτων ελέγχου στις δύο διακριτές ομάδες, με βάση δείκτες ποικιλότητας που δείχνουν στατιστική διαφοροποίηση μεταξύ των δύο "μαρτύρων" μέσω της Anova για ολόκληρο το έτος. Η εν λόγω LDA χρησιμοποιήθηκε για να αξιολογήσει τις υπόλοιπες 111 δειγματοληψίες.
Από αυτές, οι 7 τοποθετήθηκαν στην ομάδα "κακής ποιότητας" και οι 93 στην "καλή" με posterior probabilities μεγαλύτερες από 95%. Εξετάζοντας τη χωρική διαφοροποίηση, μια απόκλιση του σταθμού S2 ανιχνεύεται από τους άλλους δύο. Όσον αφορά τη χρονική διαφοροποίηση του S7 (πλησιέστερα στην Ψυττάλεια), το Odum παρουσιάζει μόνο ένα στατιστικά αποδεκτό αποτέλεσμα. Οι δείκτες ομαλότητας E1, Redundancy (όλο το έτος) και E2, E3 (καλοκαίρι) είναι επίσης οριακά αποδεκτοί. Ανιχνεύουν, σε κάποιο βαθμό, μια σταδιακή βελτίωση από το 1998 έως το 2009.
Κύρια συμπεράσματα: Το μεσοζωοπλαγκτόν αντικατοπτρίζει τη διαφορά μεταξύ δύο γνωστών δειγμάτων με διαφορετική ποιότητα υδάτων, μέσω μιας σειράς δεικτών βιοποικιλότητας σε στατιστικά σημαντικό επίπεδο (> 95%) και ως εκ τούτου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης ποιότητας θαλάσσιων υδάτων. Η καλή περιβαλλοντική κατάσταση (GES) χαρακτηρίζεται από υψηλότερο αριθμό ειδών με υψηλό επίπεδο ισοδυναμίας, υψηλή ποικιλότητα και χαμηλή κυριαρχία ενός-δύο ειδών. Η LDA που έχει παραχθεί μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μελλοντικές εκτιμήσεις της ποιότητας του νερού αυτής της περιοχής. Σκοπός της μελέτης αυτής είναι να προχωρήσει ένα ακόμη βήμα η προσπάθεια ανάπτυξης δείκτη με βάση το ζωοπλαγκτόν για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση της ποιότητας των θαλάσσιων υδάτων, στο πλαίσιο της MSFD.
