BIO-411 Bενθική Oικολογία 12. Επιπτώσεις ρύπανσης Γιάννης Kαρακάσης karakassis@biology.uoc.gr
Pύπανσηύπανση (GESAMP = Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution) Pύπανση: η άμεση ή έμμεση εισαγωγή από τον άνθρωπο, ενώσεων ή ενέργειας στο θαλάσσιο περιβάλλον (περιλαμβανομένων των ποταμόκολπων) που οδηγεί σε δυσμενείς επιπτώσεις όπως: βλάβες στους βιολογικούς πόρους, παρεμπόδιση θαλάσσιων δραστηριοτήτων (περιλαμβ. της αλιείας) πτώση της ποιότητας για χρήση του θαλασσινού νερού και μείωση των ευχάριστων χαρακτηριστικών του. [Pollution means the introduction by man, directly or indirectly, of substances or energy into the marine environment (including estuaries) resulting in such deleterious effects as harm to living resources, hindrance of marine activities including fishing, impairment of quality for use of seawater and reduction of amenities]
γενικές επιπτώσεις της ρύπανσης Μειώνεται η καταλληλότητα της περιοχής ως ενδιαιτήματος γιά τα έμβια συστατικά του οικοσυστήματος τα οποία έχουν φυσικά εγκατασταθεί και αναπτυχθεί στην περιοχή. Bλαπτική επίδραση σε ορισμένα είδη και ομάδες ανάλογα με την ένταση και τον τύπο της ρύπανσης. Eπέρχεται μεταβολή στην σύσταση των βιοκοινωνιών και, σαν γενικός κανόνας, ο αριθμός των παρόντων ειδών μειώνεται. Oι ροές της ενέργειας και της ύλης στο οικοσύστημα μεταβάλλονται. Εκλείπουν οι μεγαλύτεροι σε μέγεθος οργανισμοί που έχουν μακρούς κύκλους ζωής. Εμφανίζονται ευκαιριακά είδη με βραχείς κύκλους ζωής και παρουσιάζουν μεγάλες πληθυσμιακές διακυμάνσεις στο χώρο και στον χρόνο.
είδη ρύπων Κατανάλωση οξυγόνου * Πετρελαιοειδή Μέταλλα Aλογονωμένοι υδρογονάνθρακες Ραδιενεργά Στερεά απόβλητα
πηγές ρύπανσης του βένθους Ο συνηθέστερος τύπος ρύπανσης που επηρεάζει τις βενθικές κοινότητες είναι ο οργανικός εμπλουτισμός Προέλευση: αστικά και αγροτοβιομηχανικά λύματα, χαρτοβιομηχανίες, υδατοκαλλιέργειες κλπ. Επίσης αυξημένη παραγωγή (ευτροφισμός) στη στήλη λόγω αφθονίας θρεπτικών και καθίζηση φυτοπλαγκτονικής βιομάζας σε μεγάλες ποσότητες Αποτέλεσμα: απουσία O 2 και παρουσία H 2 S με αποτέλεσμα την απουσία πανίδας
Επιπτώσεις στην αφθονία και βιομάζα Διάφορες μελέτες έχουν δείξει ότι τόσο η αφθονία όσο και η βιομάζα των βενθικών οργανισμών αυξάνουν απότομα μετά από κάποια απόσταση από την πηγή ρύπανσης Η απόσταση μέχρι την οποία παρατηρείται αυτή η μεταβολή είναι αντιστρόφως ανάλογη με το υδροδυναμικό καθεστώς της περιοχής καθώς τα ρεύματα: Απομακρύνουν μέρος της οργανικής ύλης και Ανανεώνουν την διαθέσιμη ποσότητα του O 2
Επιπτώσεις στην βενθική αφθονία και βιομάζα Αφθονία (m -2 x1000) 80 40 14 7 Bιομάζα (gm - 2 ) Επίπτωση οικιακών λυμάτων στη βενθική πανίδα του κόλπου του Kιέλου. Απότομη αύξηση και μείωση σε απόσταση <1km 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 Απόσταση από την περιοχή εκροής (km) Anger 1975, in Gray 1981
Επιπτώσεις στην ποικιλότητα Εκτός της συνολικής αφθονίας και βιομάζας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν πιο εκλεπτυσμένες τεχνικές που θα ήταν κατάλληλες για να εντοπίζουν την ρύπανση σε μεγαλύτερες αποστάσεις (δηλ. σε μικρότερες συγκεντρώσεις) και επομένως να αποτελούν εργαλεία έγκαιρης πρόβλεψης Tα διάφορα είδη ποικιλότητας θεωρήθηκαν από πολλούς ως πανάκεια στην προσπάθεια να δημιουργηθούν περιβαλλοντικοί δείκτες που με απλό τρόπο θα περιέγραφαν (συνόψιζαν) σύνθετα φαινόμενα Η συζήτηση για το θέμα αυτό επανέρχεται to 2005 με αφορμή το νέο πλαίσιο της EE για την Water-Framework Framework-directive που αποσκοπεί στην παρακολούθηση της ποιότητας του περιβάλλοντος στην Ευρώπη μέσω δεικτών (indicators)
Επιπτώσεις στην ποικιλότητα Ποικιλότητα (H ) 2 1 0 0.5 1.0 1.5 2.0 Απόσταση από την περιοχή εκροής (km) 1.5 0 Επικράτηση (1-J) Επίπτωση οικιακών λυμάτων στη βενθική πανίδα του κόλπου του Kιέλου. Τα πρότυπα ποικιλότητας (Shannon) και επικράτησης (1-oμοιομορφία μοιομορφία) είναι κατοπτρικά. Επίσης το πρότυπο δεν διαφέρει πολύ από εκείνο της αφθονίας αν και ο χρόνος που χρειάζεται για τον υπολογισμό είναι πολλαπλάσιος (προσδιορισμός ειδών) Anger 1975, in Gray 1981
Επιπτώσεις στο βένθος: ένα μοντέλο για όλες τις μεταβλητές Αζωική ζώνη Μέγιστο ευκαιριακών ειδών μεταβατική ζώνη Oικότονος Ποικιλότητα Bιομάζα Aφθονία Απόσταση (χωρική ή χρονική) από την πηγή ή την στιγμή της ρύπανσης Ανοξικό ίζημα Βαρέως Pυπασμένη Mεταβατική ρυπασμένη αερόβιες συνθήκες Kανονική Pearson & Rosenberg (1978) Oceanogr. Mar Biol. Annu. Rev
Μεταβολές στην ποικιλότητα πριν και μετά την διάθεση λυμάτων Ένα από τα καλύτερα set δεδομένων (PearsonPearson 1975) Δείχνει την κατάσταση του βένθους στην περίοδο 1963-1973 1973 Δεδομένου ότι η διάθεση λυμάτων άρχισε το 1966, καλύπτονται 3 έτη πριν και 6 έτη μετά την αρχή της διάθεσης
Επιπτώσεις στην ποικιλότητα 6 Αρχή διάθεσης λυμάτων 1 από το 1963 τάση μείωσης μετά το 1966 συνεχίστηκε Ποικιλότητα (H ) 3.5 Επικράτηση (1-J) 0 1963 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 Απόσταση από την περιοχή εκροής (km) Anger 1975, in Gray 1981
Γεωμετρικές κλάσεις Pearson 1975, in Gray 1981 Επιπτώσεις στην ποικιλότητα: κανονικά λογαριθμικά διαγράμματα Συσσωρευτική επικράτηση (%) ειδών Προ ρύπανσης: : 5-65 κλάσεις και καλή προσαρμογή στην κανονική λογαριθμική Μεταβατικό στάδιο: γωνία στις καμπύλες Ρύπανση: αύξηση κλάσεων μικρή κλίση
Επιπτώσεις στην ποικιλότητα: κανονικά λογαριθμικά διαγράμματα Συσσωρευτική επικράτηση (%) ειδών Ρύπανση: αύξηση κλάσεων μικρή κλίση Μεταβατικό στάδιο: γωνία στις καμπύλες Μακριά από την περιοχή ρύπανσης: : 5-65 κλάσεις και καλή προσαρμογή στην κανονική λογαριθμική Gray 1979 Γεωμετρικές κλάσεις
Κανονική λογαριθμική: επίλογος Ήδη το 1984 η μέθοδος που προτείνει ο Gray στο βιβλίο του έτυχε έντονης κριτικής από πολλούς θαλάσσιους βιολόγους Ο Hughes (1984) εξέτασε ένα μεγάλο αριθμό από ομάδες δεδομένων σε διάφορες περιοχές και φάνηκε ότι από τις 16 συνολικά περιπτώσεις μόνο τα δεδομένα του Pearson που είχε χρησιμοποιήσει ο Gray για την προσαρμογή της log-normal normal συμφωνούσαν με την κατανομή αυτή. Τα τελευταία 20 χρόνια δεν έχει ξαναγίνει συζήτηση για την μέθοδο αυτή Hughes R.G. (1984) A model of the structure and dynamics of benthic marine invertebrate communities. Mar. Ecol. Prog. Ser., 15(1-2): 1-11.
Το «είδος» Capitella capitata Tο πλέον γνωστό ευκαιριακό είδος στην βενθική οικολογία με τυπικά χαρακτηριστικά είδους r-επιλογής Αναπαράγεται γρήγορα έχει βραχείς κύκλους ζωής φθάνοντας από το στάδιο του αβγού στην ωριμότητα σε περίπου 3 εβδομ. Πλαγκτονικές και βενθικές προνύμφες Φθάνει σε εξαιρετικά μεγάλες πυκνότητες (έχουν αναφερθεί και 200 000 / m 2 ) Έχει την δυνατότητα να εποικίζει ιζήματα που έχουν καταστεί αζωικά λόγω διατάραξης από διάφορα αίτια (οργανικός εμπλουτισμός, τροπικές καταιγίδες, εκσκαφή ή απόρριψη ιζήματος, υδροθερμική διατάραξη κλπ) Αναλύσεις γενετικού υλικού έχουν δείξει ότι πρόκειται για περισσότερα από 20 είδη με ταυτόσημη μορφολογία οπότε σήμερα αναφερόμαστε στο Capitella spp ή στο Capitella complex
r και K επιλογή πυκνότητα πληθυσμού r χρόνος K r επιλογή: ευκαιριακά είδη, μικρόσωμοι, βραχύβιοι, ταχεία ωρίμανση, πολλοί απόγονοι, κακοί ανταγωνιστές K επιλογή: είδη ισορροπίας, μεγάλο μέγεθος, λίγοι απόγονοι (ή/και γονική φροντίδα), καλοί ανταγωνιστές
διαφορές οργανισμών r-k επιλογής r-επιλογή K-Eπιλογή κλίμα μεταβλητό/ απρόβλεπτο σταθερό/προβλέψιμο μέγεθος ενηλίκων μικρό μεγάλο ρυθμός αύξησης ταχύς βραδύς γενετ. ωρίμανση ταχεία βραδεία περίοδοι αναπαραγωγής πολλές λίγες απόγονοι πολλοί λίγοι δυνατότητα διασποράς μεγάλη μικρή μέγεθος πληθυσμού μεταβλητό, κάτω από την σχετικά σταθερό, κοντά στην carrying capacity carrying capacity ανταγωνιστικότητα χαμηλή υψηλή ρυθμός θνησιμότητας υψηλός / ανεξάρτητος χαμηλός/ πυκνοεξαρτώμενος μεγέθους πληθυσμού χρόνος ζωής βραχύς (<1 yr) μακρός (>1yr)
Είδη που αυξάνουν σε μικρές συγκεντρώσεις εμπλουτισμού Gray & Mirza (1979)
Προσαρμοστικές στρατηγικές στη ρύπανση ευαίσθητα είδη: απαντούν μόνο σε καθαρές περιοχές ανταγωνισμός (%) διατάραξη (%) μεταβατικά είδη καιροσκοπικά είδη Gray 1981 καταπόνηση (%)
Τύποι οργανισμών Polydora ciliata Pectinaria koreni Scolelepis Heteromastus filiformis Mya arenaria Capitella capitata
Μεταβατικά είδη Corbula gibba Chaetozone Glycera Thyasira Cirratulus
Τύποι K Amphiura Nephrops Nucula Echinocardiu m Terebellides
Ιεραρχική απόκριση στη διατάραξη Pearson & Rosenberg (1978) ένταση διατάραξης Αντικατάσταση από διαφορετικό γένος Αντικατάσταση από διαφορετικό είδος Αντικατάσταση από πιο προσαρμοσμένα άτομα ενός πολυμορφικού αποθέματος Προσαρμογή του ατόμου Αντικατάσταση από διαφορετική τάξη, φύλο κλπ Αντικατάσταση από διαφορετική οικογένεια Χρόνος
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Mέθοδοςέθοδος καμπυλών ABC (abundance-biomass Comparison curves) που προτάθηκε από τον Warwick (1986) Βασίζεται στην αρχή ότι σε διαταραγμένα περιβάλλοντα αυξάνει ο αριθμός των ευκαιριακών είδών με αποτέλεσμα η σχετική αφθονία του πλέον άφθονου είδους (συνήθως της Capitella capitata) εκτινάσσεται σε πολύ υψηλά ποσοστά Αντίθετα σε «καθαρά περιβάλλοντα» όπου υπάρχουν πολλά είδη οργανισμών με διάφορα μεγέθη, κύκλους ζωής, και λειτουργικούς ή τροφικούς τύπους είναι πιθανότερο να βρεθούν είδη με μεγάλα άτομα που συνολικά θα περιλαμβάνουν πολύ μεγάλο ποσοστό της βιομάζας Tο πρότυπο αυτό εκφράστηκε αριθμητικά από τον Clarke (1990) με τον συντελεστή W Warwick RM (1986) A new method for detecting pollution effects on marine macrobenthic communities. Marine Biology, 92: 557 562. Clarke K.R. 1990. Comparisons of dominance curves. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 138: 143 157.
100% 75% 50% 25% 0% 1 10 100 100% 75% 50% 25% 0% 1 10 100 ABC curves 100% αδιατάρακτο διαταραγμένο μετρίως διαταραγμένο 75% 50% 25% 0% abundance biomass 1 10 100 Σειρά είδους
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Η χρήση των δεικτών Δ*, Δ+ και Λ+ που λαμβάνουν υπόψιν την συγκρότηση της βιοκοινότητας σε διάφορα επίπεδα οργάνωσης Εδώ γίνεται η υπόθεση ότι το αποτέλεσμα της διατάραξης εκφράζεται καλύτερα αν αντί για τους δείκτες που αναφέρονται σε αριθμό ειδών και τις σχετικές αφθονίες ληφθεί υπόψιν ταυτόχρονα η γενετική συγκρότηση των ειδών της κοινότητας Η θεωρητική βάση σχετίζεται με την ιεραρχική απόκριση στην διατάραξη και υπονοεί ότι σε κανονικές συνθήκες μπορεί να υπάρχουν πολύ διαφορετικοί τύποι (ανώτερες ταξινομικές ομάδες) οργανισμών ενώ σε συνθήκες διατάραξης μερικοί μόνο τύποι μπορούν να ανταπεξέλθουν οπότε αυτοί μπορεί να αντιπροσωπεύονται από ένα ή περισσότερα είδη Όμως τα είδη αυτά επιτελούν παρόμοιες οικολογικές λειτουργίες οπότε η μέτρησή τους ως διαφορετικών δημιουργεί μια «πλασματική εικόνα» ποικιλότητας Warwick RM, Clarke KR (1995) New 'biodiversity' measures reveal a decrease in taxonomic distinctness with increasing stress. Mar Ecol Prog Ser 129:301 305
Taxonomic distinctness αδιατάρακτο διαταραγμένο μετρίως διαταραγμένο Σειρά είδους
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Biotic coefficient (BC) ΑΜΒΙ Ο BC που προτάθηκε από τους Borja et al (2000) συνίσταται στην κατανομή των ειδών σε διάφορες ομάδες ανάλογα με την δυνατότητά τους να ανέχονται την ρύπανση/διατάραξη διατάραξη. Group I. είδη πολύ ευαίσθητα στον οργανικό εμπλουτισμό και παρόντα μόνο σε συνθήκες έλλειψης ρύπανσης (αρχική φάση). Περιλαμβάνουν ειδικευμένους θηρευτές και μερικούς ιζηματοφάγους σωληνόβιους πολυχαίτους Group II. Eίδη αδιάφορα στον εμπλουτισμό, παρόντα πάντα σε χαμηλές πυκνότητες χωρίς σημαντικές διακυμάνσεις με το χρόνο (από αρχική φάση μέχρι ελαφρά ανισορροπία). Περιλαμβάνουν αιωρηματοφάγους, λιγότερο ειδικευμένους θηρευτές και scavengers Group III. Είδη ανθεκτικά σε περίσσεια οργανικού υλικού. Μπορεί να συναντώνται υπό KΣ αλλά οι πληθυσμοί τους διεγείρονται από τον οργανικό εμπλουτισμό (ελαφρά ανισορροπία). Eίναι επιφανειακοί ιζηματοφάγοι όπως τα σωληνόβια Spionidae Group IV. Eυκαιριακά είδη δευτέρου βαθμού (ελαφρά έως σοβαρή ανισορροπία). Kυρίως μικρού μεγέθους πολύχαιτοι, υποεπιφανειακοί ιζηματοφάγοι όπως τα Cirratulidae Group V. Eυκαιριακά είδη πρώτου βαθμού (προχωρημένη ανισορροπία). Είναι ιζηματοφάγα που ευδοκιμούν σε αναγωγικά ιζήματα.
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Biotic coefficient (BC) Η τιμή του BC υπολογίζεται για κάθε δείγμα με βάση τα % ποσοστά κάθε κατηγορίας ειδών στη συνολική αφθονία του δείγματος με διάφορους συντελεστές. BC= (0xG I )+(1.5xG II )+(3xG III )+(4.5xG IV )+(6xG V ) 100 Ο δείκτης υποστηρίζεται από ένα πρόγραμμα υπολογισμού σε EXCEL (AMBI) και κυρίως από μια βάση δεδομένων που χαρακτηρίζει περίπου 3 000 βενθικά είδη στη σελίδα σελίδα (www.azti.es) Borja A, Franco J, Perez V (2000) A marine biotic index to establish the ecological quality of soft-bottom benthos within European estuarine and coastal environments. Marine Pollution Bulletin 40:1100 1114. Muxika I, Borja A, Bonne W (2005) The suitability of the marine biotic index (AMBI) to new impact sources along European coasts. Ecol. Indic, 5:19 31.
Biotic coefficient (BC) Διαβάθμιση ρύπανσης Μετατροπή του Biotic index του Hily (1984) σε συνεχή μεταβλητή με το σύνολο των δεδομένων Borja et al (2000) Mar Pollut Bull 401100 1114.
Oρια Biotic coefficient (BC) Î Ù Ù ÍË Â ÁÌ ÙÔ ˆ ¾ÚÔ ÙËÓ Ú ¾ ÓÛË BC K Ú Ú Ë ÔÌ Á ÂÓÐÈÎ ÎÔÈÓ¼ÙËÙ ÌË Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 0.0<BC <0.2 I K ÓÔÓÈÎ ÌË Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 0.2<BC <1.2 ÊÙˆ ÂÏ ÊÚÒ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 1.2<BC <3.3 III ÓÈÛÔÚÚÔ¾ Ì ÙÚÈ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 3.3<BC <4.3 ÌÂÙ ÙÈÎ ¾ÚÔ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ Ì ÙÚÈ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 4.3<BC <5.0 IV-V Ú ¾ ÛÌ ÓË Ú ˆ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 5.0<BC <5.5 ÌÂÙ. ¾ÚÔ Ú ˆ Ú ¾ ÛÌ Ú ˆ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ 5.5<BC <6.0 V Ú ˆ Ú ¾ ÛÌ ÓË ÎÚˆ Ú ¾ ÛÌ ÓÔ ÝˆÈΠ݈ÈΠ݈ÈÎ Borja et al (2000) Mar Pollut Bull 401100 1114.
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους BENTIX Μια ελληνική παραλλαγή του BC είναι ο δείκτης BENTIX (Benthic( index) που προτάθηκε από τις Simboura &, Zenetos (2002) Η διαφορά από το BC είναι ότι αναγνωρίζονται μόνο τρείς ομάδες ειδών ενώ τα είδη για τα οποία υπάρχει χαρακτηρισμός δεν είναι διαθέσιμα εκτός από μια πρώτη έκδοσή τους στην παρακάτω δημοσίευση. Επειδή ο BENTIX υπολογίζεται δίνοντας μεγάλο βάρος στα καθαρά είδη οι χαμηλές τιμές του σημαίνουν υποβάθμιση ενώ οι υψηλές αδιατάρακτο περιβάλλον Simboura N, Zenetos A. (2002) Benthic indicators to use in ecological quality classification of Mediterranean soft bottom marine ecosystems including a new Biotic index. Mediterranean Marine Science 3:77 111.
BC και BENTIX Και οι δύο μέθοδοι βασίζονται σε ένα βαθμό σε υποκειμενική κρίση για την οικολογική συμπεριφορά των ειδών Η χρήση του συνεπάγεται επικοινωνία με τους συγγραφείς άμεση ή μέσω της σελίδας τους και μέχρι ένα βαθμό απαιτεί εμπιστοσύνη στην κρίση τους Ο ρόλος κάθε είδους και η τοποθέτησή του σε μια από τις ομάδες είναι μη ελαστικός και δίνεται άπαξ Δεν προβλέπεται τρόπος για την αναθεώρηση της κατάταξης ενός είδους στις ομάδες κάθε δείκτη Οι τιμές που δίνονται για το αδιατάρακτο-ρυπασμένο ρυπασμένο περιβάλλον είναι (αναγκαστικά) υποκειμενικές
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Benthic quality index (BQI) O δείκτης BQI προτάθηκε από τους από τους Rosenberg et al (2004) και παρουσιάζει διαφορές από τους προηγούμενους δείκτες στον τρόπο υπολογισμού. Τα είδη δεν χωρίζονται σε κατηγορίες αλλά λαμβάνουν ένα βαθμό με βάση την κατανομή τους σε ένα σύνολο σταθμών Ο δείκτης βασίζεται στην υπόθεση ότι τα ευκαιριακά είδη απαντούν κυρίως σε σταθμούς/δείγματα με μικρή ποικιλότητα ενώ τα «κανονικά» ή ευαίσθητα είδη σε σταθμούς/δείγματα με αυξημένη ποικιλότητα Αν λοιπόν για κάθε είδος δούμε την κατανομή του σε διάφορα δείγματα με βάση την ποικιλότητά τους τότε θα δούμε ένα πρότυπο κατανομής που θα διαφέρει από είδος σε είδος ανάλογα με το πόσο ευαίσθητο είναι στην ρύπανση ή πόσο ευκαιριακό ή ανθεκτικό. Rosenberg R, Blomqvist M, Nilsson HC, Cederwall H, Dimming A (2004) Marine quality assessment by use of benthic species-abundance distributions: a proposed new protocol within the European Union Water Framework Directive. Marine Pollution Bulletin 30 (7), 470 474
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Benthic quality index (BQI) Για όλη τη σειρά των δειγμάτων στην οποία εμφανίζεται το είδος υπολογίζεται η ποικιλότητα με τον δείκτη ES50. O δείκτης αυτός δείχνει πόσα είδη θα περιελάμβανε το δείγμα αν είχε μόνο 50 άτομα. Με τον τρόπο αυτό τα δείγματα τυποποιούνται με μια εκτίμηση της ποικιλότητας που είναι ανεξάρτητη από τον αριθμό ατόμων Στη συνέχεια εξετάζεται η κατανομή του συγκεκριμένου είδους στο σύνολο των δειγμάτων και υπολογίζεται το ES50 0.05 δηλαδή το ES50 στο οποίο έχει βρεθεί το 5% των ατόμων του είδους στο σύνολο των δειγμάτων. Υποτίθεται ότι το ES50 0.05 αποτελεί ένα μέτρο της ανοχής του είδους στην διατάραξη δείχνοντας ότι ένα 5% τουλάχιστον των ατόμων του είδους μπορεί να αντέξει σε συνθήκες διατάραξης τέτοιες που να προκαλούν στο σύνολο της κοινότητας μειωμένη ποικιλότητα (ES50).
Υπολογισμός ES50 0.05 Η σκιασμένη περιοχή περιλαμβάνει το 5% της αφθονίας του είδους που σχετίζεται με χαμηλές ποικιλότητες σε σχέση με την συνολική αφθονία του είδους σε όλους τους σταθμούς διαταραγμένο αδιατάρακτο Rosenberg R, et al. (2004). Mar Pollut.. Bull. 30:470 474
Υπολογισμός ES50 0.05 για διάφορα είδη Χαμηλές τιμές: ανθεκτικά είδη, Υψηλές τιμές: ευαίσθητα είδη Rosenberg R, et al. (2004). Mar Pollut.. Bull. 30:470 474
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Benthic quality index (BQI) Αφού για κάθε είδος υπολογιστεί το ES50 υπολογίζεται το BQI με τον ακόλουθο τύπο: ( ) ) n Σ BQI= ( ------ Ai x ES50 tot A ES50 0.05 τότε ES50 0.05 x 10 τότε για κάθε δείγμα 10 log(s+1) i=1 Δηλαδή η τιμή ανοχής (ES50 0.05 ) για κάθε είδος που βρέθηκε στο δείγμα πολλαπλασιάζεται με την μέση αφθονία (A) του είδους (i) ώστε να σταθμιστεί η συμμετοχή των κοινών και των σπάνιων ειδών. Επιπλέον το άθροισμα (για όλα τα είδη) πολλαπλασιάζεται με τον λογάριθμο του αριθμού ειδών (S) στο δείγμα καθώς μεγάλο S σχετίζεται με καλή ποιότητα περιβάλλοντος.
BQI Ο σταθμός Alsback είχε υποστεί κρίσεις ανοξίας σε τρείς διαφορετικές περιόδους Rosenberg R, et al. (2004). Mar Pollut.. Bull. 30:470 474
BQI και κατάσταση ιζήματος Εικόνες με συκευή φωτογράφησης διατομής ιζήματος SPI Κατάσταση σε σχέση με το πρότυπο Pearson & Rosenberg 1978 Κλίμακες και κατάσταση ιζήματος Rosenberg R, et al. (2004). Mar Pollut.. Bull. 30:470 474
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Biomass fractionation index Η μέθοδος αυτή βασίζεται στην διαφορετική συμμετοχή των μικρόσωμων ειδών (ευκαιριακά r-επιλογής) σε σχέση με τα μεγαλόσωμα (K-επιλογής επιλογής) σε διαταραγμένες και αδιατάρακτες περιοχές (δείγματα) Συνίσταται στην διαδοχική χρήση κόσκινων με διαφορετικό άνοιγμα (1.00mm και 0.5mm) και στον προσδιορισμό (ζύγιση) της βιομάζας που συγκρατήθηκε σε καθένα από αυτά (B 1.00mm και B 0.5mm αντίστοιχα). Στη συνέχεια υπολογίζεται ο λόγος Biomass fractionation index (δείκτης διαχωρισμού βιομάζας) ως εξής: B 0.5mm BFI = x 100 B 0.5mm +B 1.00mm Lampadariou & Karakassis (2003). MERAMED project
Biomass fractionation index 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 M 0 5 10 25 50 M 0 5 10 25 50 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0 5 10 25 50 Αποσταση από την πηγή του εμπλουτισμού σε 6 ιχθυοτροφεία M M 0 5 10 25 50 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 M 0 5 10 25 50 M 0 5 10 25 50 Lampadariou & Karakassis (2003). MERAMED project
Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της κατάστασης του βένθους Επίσης πολλοί ερευνητές έχουν διερευνήσει την δυνατότητα χρήσης διαφορετικών επιπέδων ταξινομικής ανάλυσης (taxonomic resolution) της πανίδας για την ανίχνευση επιπτώσεων στο βένθος Η ανάλυση σε ανώτερα ταξινομικά επίπεδα (δηλ. γένος, οικογένεια, τάξη, ομοταξία ή φύλο) είναι δυνατόν να εξοικονομήσει χρόνο και προσπάθεια καθώς και να παρακάμψει το πρόβλημα της έλλειψης επαρκούς αριθμού ειδικών στην ταξινομική Η βάση της ανάλυσης αυτής βρίσκεται και πάλι στην ιεραρχική απόκριση στο stress: όσο μεγαλύτερη είναι η καταπόνηση και όσο περισσότερο διαρκεί τόσο σημαντικότερες θα είναι οι αλλαγές στις βιολογικές κοινότητες και επομένως τόσο πιο εύκολα ανιχνεύσιμες σε ανώτερα ταξινομικά επίπεδα Αναλύσεις βενθικών δεδομένων για διάφορα ταξινομικά επίπεδα έχουν δείξει μικρή διαφοροποίηση στα πολυμεταβλητά πρότυπα μέχρι τουλάχιστον το επίπεδο της οικογένειας Τα βενθικά δεδομένα είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για την εφαρμογή τέτοιων τεχνικών καθώς είναι σχετικά πλούσια σε ανώτερες ομάδες
Ανασκόπηση μελετών για διαφορετικά επίπεδα ταξινομικής ανάλυσης Dauvin JC, Gomez Gesteira JL, Salvande Fraga M (2003) Taxonomic sufficiency: an overview of its use in the monitoring of sublittoral benthic communities after oil spills. Marine Pollution Bulletin, 46: 552-55. TS: εργασίες που αναφέρονται αποκλειστικά στο θέμα του επιπέδου ταξινομ. ανάλυσης ή ταξινομ. Επάρκειας (TS) Other studies: εργασίες που αναφέονται και σε άλλο θέμα
Μακροπρόθεσμη παρακολούθηση βενικών κοινοτήτων Στόχος η εκτίμηση των χρόνιων επιδράσεων μικρών ποσοτήτων ρύπων και Διαχωρισμός των επιπτώσεων της ρύπανσης από την φυσική διακύμανση των πληθυσμών Μελέτες για το είδος Pontoporeia affinis στη Bαλτική έχουν δείξει κύκλους 6-7 ετών που ίσως σχετίζονται με μακροχρόνιες κλιματικές μεταβολές Αν κάτι τέτοιο είναι ο κανόνας η παρακολούθηση της χρόνιας ρύπανσης θα πρέπει να διαρκεί για αναλόγως μεγάλα χρονικά διαστήματα. Για τούτο προτείνονται και κανόνες βελτιστοποίησης (επιλογή ειδών και συχνότητας) της δειγματοληψίας ώστε να εξοινομούνται πόροι για τέτοια δαπανηρά προγράμματα
Η Eννοια της Περιβαλλοντικής επίπτωσης περιβαλλοντική μεταβλητή έναρξη έργου με το έργο περιβαλλοντική επίπτωση έργου χωρίς το έργο χρόνος
Επιλογή ειδών: ερωτήματα Αν κανείς θελήσει να επιλέξει ένα υποσύνολο ειδών για παρακολούθηση ποιές κατηγορίες θα χρησιμοποιούσε σε ένα πρόγραμμα παρακολούθησης? Σπάνια ή κοινά είδη? Ευαίσθητα ή καιροσκοπικά? «Είδη-Κλειδιά»- (Key-species)
Επιλογή ειδών: ερωτήματα Σπάνια ή κοινά είδη? Τα περισσότερα είδη είναι σπάνια και ο λόγος της σπανιότητας είναι ένα πρόβλημα για την οικολογία Είναι πάντα σπάνια (δηλαδή αυτή είναι η άριστη πυκνότητά τους) ή αλλού εμφανίζονται σε μεγάλες πυκνότητες Μήπως η κατανομή τους οφείλεται σε επιδράσεις όπως: Εγκατάσταση προνυμφών Θήρευση ή Διαφοροποιημένη θνησιμότητα περιβ. προέλευσης Αν μεγάλος αριθμός απο τα σπάνια εξαφανίζονται είναι ένδειξη μεταβολής Όμως η έλλειψη γνώσης για τους μηχανισμούς διανομής τους κατά τον Gray δηλώνει ότι μπορεί να μη ληφθούν υποψιν σε ένα πρόγραμμα παρακολούθησης
Επιλογή ειδών: ερωτήματα Τα ευκαιριακά είδη παρουσιάζουν απότομες εξάρσεις και μειώσεις των πληθυσμών τους σε πολύ μικρά χρονικά διαστήματα. Κατά τον Gray η προσεκτική μέτρηση χιλιάδων ατόμων της Capitella θα ήταν χάσιμο χρόνου καθώς τα άτομα αυτά δεν είναι βέβαιο ότι θα υπάρχουν εκεί αύριο Επομένως τα είδη που παρουσιάζουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον είναι εκείνα των κλάσεων V-IX (από( 16 έως 225 άτομα ανά μονάδα επιφανείας) γιατί παρέχουν επαρκείς αριθμούς για την χρήση στατιστικών μεθόδων χωρίς η καταμέτρησή τους να είναι τόσο μονότονη όσο εκείνη των καιροσκοπικών είδων
Επιλογή ειδών: ερωτήματα «Είδη-Κλειδιά»- (Key-species) Μερικά είδη ελέγχουν την δυναμική της κοινότητας Πχ πειράματα με αστερίες (Paine 1966) εδειξαν την δυνατότητά τους να περιορίζουν την μονοπώληση του χώρου από τα μύδια σε σκληρά βενθικά υποστρώματα Επίσης το ολοθούριο ιζηματοφάγο Molpadia oolitica καταπίνει τεράστιες ποσότητες ιζήματος και μειώνει δραστικά τις πυκνότητες των ενδοπανιδικών οργανισμών παίζοντας έτσι καθοριστικό ρόλο στην διαμόρφωση της δομής των κοινοτήτων Εντυπωσιακός ο ρόλος των εχινοδέρμων Σκληρό - μαλακό: ενδείξεις για διαφορές Ο ρόλος των πειραμάτων
Συχνότητα παρακολούθησης Η μηνιαία δειγματοληψία Η προσαρμογή στα δεδομένα του τοπικού περιβάλλοντος (πχ μεταβολές θερμοκρασίας κατά 1οC) Δεδομένα κύκλου ζωής (στρατολόγηση/νεαροεμφάνιση) Σε μακροχρόνια προγρ. παρακολούθησης αποφυγή των εποχών νεαροεμφάνισης (πολλά και μικρά άτομα στα όρια μακρο-/ μειοπανίδας) Αξιοποίηση των μαλακίων (ζουν για μεγάλο διάστημα και δημιουργούν ετήσιους δακτυλίους
πρόγραμμα παρακολούθησης (Gray 1981) Λεπτομερής καταγραφή των ειδών και καταγραφη σχετικής αφθονίας τους Χαρακτηρισμός ενδιαιτήματος με βάση τις παραμέτρους του ιζήματος και του οργανικού περιεχομένου Αιτιολογημένος περιορισμός του καταλόγου ειδών στα 10 πιο σημαντικά Παρακολούθηση των ειδών αυτών με εντατική (ετήσια) δειγματοληψία την εποχή χαμηλής πληθ. Πυκνότητας Καταγραφή όσο περισσότερων παραμέτρων γίνεται για τα άτομα των ειδών αυτών (αφθονία, βιομάζα, κλάσεις ηλικίας, συχνότητες μεγεθών, ρυθμοί αύξησης κλπ) και όσο περισσότερων περιβαλλοντικών παραμέτρων είναι εφικτό
The end