Πανεπιστήμιο Αιγαίου Σχολή Περιβάλλοντος Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Φανή Παπακώστα Επιβλέπων καθηγητής: Θωμάς Χασιώτης Χ
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΒΙΟΓΕΝΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΣΙΚΙΝΟΥ-ΦΟΛΕΓΑΝΔΡΟΥ Φανήή Παπακώστα Επιβλέπων καθηγητής: Θωμάς Χασιώτης Τριμελής Επιτροπή: Επικ. Καθηγ.: Θωμάς Χασιώτης Καθηγητής: Αντώνης Βελεγράκης Αναπλ. Καθηγ.: Δρόσος Κουτσούμπα ας
Ευχαριστίες Η παρούσα πτυχιακή μελέτη εκπονήθηκε το ακαδημαϊκό έτος 2010/2011 υπό την επίβλεψη του Επίκουρου Καθηγητή του τμήματος Επιστημών της Θάλασσας, κ. Θωμά Χασιώτη. Στον κ. Χασιώτη οφείλω τις θερμές μου ευχαριστίες για την καθοδήγηση, την υποστήριξη και το αμείωτο ενδιαφέρον του χωρίς τα οποία η ολοκλήρωση αυτής της μελέτης θα ήταν αδύνατη. Ιδιαίτερες ευχαριστίες θα ήθελα να απευθύνω στον Παναγιώτη Πελεκάνο για την βοήθεια του τόσο σε ότι αφορά το τεχνικό μέρος όσο και για την αμέριστη συμπαράσταση και υποστήριξη που μου έδειξε. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Παναγιώτη Ηλία, τον κ. Άρη Παλαιοκρασσά και την κ. Δήμητρα Κίτσιου για τις πολύτιμες συμβουλές τους.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ABSTRACT 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Ύφαλοι κοραλλιογενούς άλγης (Coralligenous algal reefs) - Γενικά 1.2. Χαρακτηριστικά και μορφές/σχηματισμοί ανάπτυξης 1.2.1. Περιβαλλοντικές συνθήκες ανάπτυξης 1.2.2. Βασικές μορφές και θέσεις εμφάνισης 1.3. Βιογενείς ύφαλοι/σχηματισμοί βαθιών νερών 1.4. Σχηματισμοί κοραλλιογενούς άλγης ως οικοσύστημα 1.4.1. Απειλές 1.4.2. Προστασία 1.5. Σκοπός της εργασίας 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 3.1. Μέθοδοι χαρτογράφησης βιογενών σχηματισμών 3.2. Δεδομένα πεδίου 3.3. Ανάλυση δεδομένων 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1. Βυθομετρία 4.2. Γενική γεωμορφολογία 4.3 Γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά βιογενών σχηματισμών 4.3.1. Επιφανειακή κατανομή βιογενών σχηματισμών 4.4 Ρυθμοί ιζηματογένεσης 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
ΠΕΡΙΛΗΨΗ Πολύ λίγες μελέτες έχουν γίνει στην περιοχή του Αιγαίου όσον αφορά στην ύπαρξη και καταγραφή βιογενών σχηματισμών. Η παρούσα εργασία μελετά την γεωμορφολογία της θαλάσσιας περιοχής μεταξύ της Σικίνου και της Φολεγάνδρου χρησιμοποιώντας συστήματα θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης και χρήση των λογισμικών SonarWizMap και GIS για περεταίρω επεξεργασία των ψηφιακών δεδομένων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην μελέτη των βιογενών σχηματισμών που παρατηρούνται στην περιοχή. Οι σχηματισμοί αυτοί, πιθανόν προϊόν κοραλλιογενών μακροφυκών, δημιουργούν έντονο μίκρο-μέσο ανάγλυφο, φτάνουν μέχρι πέντε μέτρα σε ύψος και καλύπτουν το 18% της περιοχής μελέτης. Υπολογίστηκε ενδεικτικά ο μέσος ρυθμός ιζηματογένεσης, 0,13 mm/yr, τοπικά όμως, στις περιοχές που υπάρχουν βιογενείς σχηματισμοί, φτάνει τα 22 mm/yr. Εκτείνονται κυρίως στο βόρειοανατολικό τμήμα της περιοχής σε βάθη 70-95 μέτρων και φαίνεται να προτιμούν το μαλακό υπόστρωμα. Η περιοχή Σικίνου-Φολεγάνδρου αποτελεί ήδη περιοχή Natura 2000 όσον αφορά στη χέρσο. Τα αποτελέσματα και τα συμπεράσμτα της παρούσας εργασίας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν από φορείς διαχείρισης για επέκταση της προστατευόμενης περιοχής στο θαλάσσιο τμήμα. Περεταίρω διεπιστημονικές μελέτες όμως είναι απαραίτητες για την ολοκληρωμένη γνώση σχετικά με τους βιογενείς σχηματισμούς αλά και για την προστασία και διαχείριση τους.
ABSTRACT Very few studies have been carried out in the Aegean region concerning the presence and mapping of biogenic formations. This paper, examines the geomorphology of the area between Sikinos and Folegandros islands using systems of marine geophysical prospecting and SonarWizMap and GIS softwares for further processing of the digital data. Particular emphasis was given to the analytic study of the biogenic formations found in the study area. These formations are most probably products of coral algae, they create an intense micro-medium relief, they can build up to five meters high and covers 18% of the study area. An indicative estimated average sedimentation rate is 0,13 mm / yr for the study region, but locally, in areas that biogenic formations occur it goes up to 22mm/yr. They occupy mainly the north-eastern part of the region, at depths 70-95 meters and it seems that they prefer soft substrate. The onshore area of Sikinos-Folegandros is already a Natura 2000 site. The results and conclusions of this work could be used by the relevant authorities to expand the protected section further offshore. However, further investigation is required in order to complete our knowledge on biogenic formations and to protect/ manage them.
Εισαγωγή 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο όρος reef=ύφαλος προέρχεται από τη λέξη rif που σημαίνει μία υποθαλάσσια δομή που έχει μεγαλύτερο ύψος από τον παρακείμενο πυθμένα και φτάνει αρκετά ρηχά ώστε να είναι επικίνδυνη για τα πλοία. Τέτοιες δομές μπορεί να είναι βραχώδεις εξάρσεις σημαντικού ανάγλυφου, αμμόλοφοι ή κοραλλιογενείς ύφαλοι. Κλασικά ορίζονται ως μορφές σημαντικής συσσώρευσης ασβεστολιθικών υλικών που σχηματίζουν μία δομή από κοραλλιογενείς σκελετούς, συνήθως τσιμεντοποιημένους λόγω διεργασιών συσσώρευσης άλγης σε τροπικές θάλασσες με ρηχά νερά (Wood, 1999). Βιογενείς ύφαλοι δημιουργούν τοπικά αυτό-συντηρούμενες θέσεις καθώς τα σκελετικά υπολείμματα από μια πληθώρα οργανισμών παραμένουν στον ύφαλο δημιουργώντας σκληρό υπόστρωμα (Bosence, 1979). Η ανάπτυξη των βιογενών υφάλων εξισορροπείται από τις (βιο)-διαβρωτικές διεργασίες που έχουν την τάση να αποσυνθέτουν το δομικό υλικό που έχει αναπτυχθεί στον ίδιο τον ύφαλο. Στην περίπτωση που η ανάπτυξη των οργανισμών υπερτερεί της διάβρωσης, οι ύφαλοι μπορούν να μεγαλώσουν και να επεκταθούν αρκετά ώστε να μεταβάλλουν τις περιβάλλουσες υδροδυναμικές και ιζηματολογικές συνθήκες. Έτσι, μπορούν να δημιουργήσουν πολύπλοκα ενδιαιτήματα στα οποία ζουν και αναπτύσσονται πολλά είδη. Οι ύφαλοι έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και αυτό εξηγεί εν μέρει τις πολύπλοκες συμβιωτικές σχέσεις που δημιουργούνται μεταξύ των ειδών που ζουν εκεί. Ο όρος κοράλλι δεν είναι επιστημονικός είναι λέξη που χρησιμοποιούνταν στην καθομιλουμένη με διάφορους τρόπους, δίνοντας διαφορετική σημασία κάθε φορά ανάλογα με το ποιος τη χρησιμοποιεί και με το νόημα που θέλει να δώσει. Με βάση ερμηνευτικά λεξικά, ο όρος κοράλλι χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια πολυφυλετική συγκέντρωση οργανισμών και όχι μια φυσική μονάδα εξέλιξης. Τα τελευταία 100 χρόνια ο όρος αναφέρεται σε επτά ταξινομικές ομάδες που προσδιορίζονται από τον Cairns (2007) ως ζώα όπως κνιδάρια, ανθόζωα και υδρόζωα, που παράγουν ανθρακικό ασβέστιο από αραγωνιτικές ή ασβεστιτικές εκκρίσεις και καταλήγουν να δημιουργούν ένα ενιαίο σκελετό ή πολυάριθμους, μεμονωμένους σκληρίτες (sclerites), ή να αναπτύσσουν ένα μαύρο πρωτεϊνικό άξονα σαν κέρατο. 1
Εισαγωγή Συνήθως ο όρος κοράλλι συνδέεται με ρηχά νερά, στην πραγματικότητα όμως τα κοράλλια είναι κυρίως οργανισμοί βαθιών νερών. Οι πέντε από τις επτά ταξινομικές ομάδες αυτών των οργανισμών έχουν πολύ υψηλά ποσοστά σε είδη που εμφανίζονται κυρίως σε βαθιά και κρύα νερά. Μέχρι το 2007 γνωστά ήταν περίπου 5160 είδη κοραλλιών εκ των οποίων το 65% ζουν σε βάθη μεγαλύτερα από 50m (Murray Roberts, 2009). Ο μεγάλος αριθμός όρων που χρησιμοποιούνται για να περιγραφούν οι διαφορετικές μορφές/δομές που σχηματίζουν τα κοράλλια δημιουργούν σύγχυση και διχογνωμίες σχετικά με τη δόκιμη ορολογία. Όροι όπως, κοραλλιογενείς ύφαλοι (coral reefs), ύφαλοι κοραλλιογενών μακροφυκών (corralligenous algal reefs), κοράλλια βαθιών και κρύων νερών (deep-sea cold water coral reefs), κοραλλιογενείς άλγη (coralgal), κοραλλιογενών επιφλοιώσεων (encrusting corallines), βιογενείς σχηματισμοί (biogenic formations), (coral banks), υψώματα ανθρακικών ιζημάτων (carbonate mounds), κοραλλιογενή ανθρακικά υβώματα (coral carbonate mounds), βιογενή υβώματα (biogenic mounds), βιογενή οικοδομήματα (biogenic buildings), ασβεστο-φύκη (maerl bed), bioherms, κ.α., χρησιμοποιούνται ευρέως στην επιστημονική κοινότητα για την περιγραφή των δομών που σχετίζονται με τους οργανισμούς αυτούς. Στην παρούσα εργασία θα ονομάζουμε βιογενείς σχηματισμούς ή βιογενή υβώματα τις μορφές που σχηματίζονται είτε ως αποικίες είτε μεμονωμένα, παρουσιάζουν ανάγλυφο μερικών εκατοστών έως μερικά μέτρα και αποτελούνται από συναθροίσεις ειδών με κυρίαρχους οργανισμούς τα κοραλλιογενή μακροφύκη. Η σημείωση αυτή θα διευκολύνει την αναφορά στους συγκεκριμένους σχηματισμούς στα κεφάλαια των αποτελεσμάτων και της συζήτησης-συμπερασμάτων. Επίσης, ο διαχωρισμός των βιογενών σχηματισμών όσον αφορά στα βάθη εμφάνισης (οργανισμοί βαθιών ή ρηχών νερών) δεν είναι αρκετά σαφής αν και χρησιμοποιείται ευρέως. Πρέπει να διευκρινιστεί ότι στην πραγματικότητα δεν είναι το βάθος που περιορίζει την εμφάνιση τους, αλλά το φώς και η θερμοκρασία που αποτελούν βασικές παραμέτρους που ελέγχουν την ανάπτυξη τους (όπως αναλύεται και παρακάτω) και που προφανώς σχετίζονται και αντιστοιχίζονται με τα βάθη. Η όποια λοιπόν κατηγοριοποίηση πραγματοποιείται με βάση το βάθος εμφάνισης δεν 2
Εισαγωγή έχει σαφή όρια, καθώς οι τιμές της θερμοκρασίας και του εισερχόμενου φωτός μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με την περιοχή. 1.1. Ύφαλοι κοραλλιογενών μακροφυκών (Coralligenous algal reefs) - Γενικά Τα κοραλλιογενή μακροφύκη ανήκουν στις οικογένειες Corallinaceae και Peyssoneliaceae που ανήκουν στην κλάση Rhodophyceae. Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι σχηματίζονται κυρίως από τα κόκκινα μακροφύκη (ενασβεστωμένα ροδοφύκη) (red algae), όπως είναι οι ροδόλιθοι, (Εικ. 1) που ανήκουν στην οικογένεια Corallinaceae, παράγουν σκελετό από ανθρακικό ασβέστιο και γίνονται η βάση του υφάλου καλύπτοντας σχεδόν εξολοκλήρου το υπόστρωμα και δημιουργώντας αποικίες (Εικ. 2). Κάποιοι οργανισμοί πεθαίνουν και νέοι δημιουργούνται πάνω τους. Οι σχηματισμοί αυτοί μπορεί να έχουν ποικίλα μεγέθη και μορφές και μπορούν να χαρακτηριστούν ως βιογενή οικοδομήματα (biogenic buildings) ( Georgiadis et al. 2009}. Εικ. 1.: Φωτογραφία ροδόλιθων (Aguilar, Oceana) Η μορφή και η εσωτερική δομή των σχηματισμών εξαρτάται πολύ από το βάθος ανάπτυξης, την τοπογραφία της περιοχής και των διαφόρων ειδών άλγης που αποτελούν τους βασικούς οργανισμούς για την κατασκευή τους (Laborel 1961). Τα είδη μακροφυκών που αναπτύσσουν μορφές κοραλλιογενών επιφλοιώσεων (encrusting corallines) καθώς και τα είδη πράσινης μακροφυκών, αναπτύσσονται κυρίως σε περιοχές με μικρές κλίσεις (σχεδόν οριζόντιες) και η ποικιλότητα των ειδών που εμφανίζονται μειώνεται με το βάθος ή με τη μείωση του φωτός (Ballesteros, 2006). Όσον αφορά στη Μεσόγειο, με βάση την επάρκεια φωτός χωρίζονται στα είδη που αναπτύσσονται σε βάθη μέχρι και λίγο μεγαλύτερα των 50 μέτρων και σε είδη που αναπτύσσονται σε βάθη μεγαλύτερα των 50 μέτρων. Στην πρώτη κατηγορία 3
Εισαγωγή ενδεικτικοί οργανισμοί είναι Halimeda tuna, Peyssonnelia spp., Flabellia petiolata. Ο μέσος όρος του αριθμού των ειδών σε τέτοιες αποικίες είναι περίπου 76 είδη ανά 1024cm 2 (Ballesteros, 2006) Ενδεικτικά ήδη της δεύτερης κατηγορίας που αφορά μεγάλα βάθη (ή μείωση του εισερχόμενου φωτός) είναι τα Lophelia pertusa, Madrepora oculata, Lithophyllum frondosum, Neogoniolithon mamillosum, Peyssonnelia rosa-marina (Ballesteros, 2006). Η ασυνεχής ανάπτυξή τους σε συνδυασμό με την ανάπτυξη άλλων οργανισμών, όπως διάφορα άλλα είδη φυκών, κοραλλιών, σπόγγων και γοργονιών, δημιουργούν κοραλλιογενή ανθρακικά υβώματα (σχηματισμούς λοφοειδούς μορφολογίας) (coral carbonate mounds) (Εικ. 3). Αυτοί οι ύφαλοι που χαρακτηρίζονται από τρομερή πολυπλοκότητα δομής, είναι πολύ σημαντικό ενδιαίτημα για πολλούς οργανισμούς και διακρίνονται για την υψηλή λειτουργική και βιολογική τους ποικιλότητα (Peres,1967; Steneck,1985; Sartoretto, 1996; Ballesteros, 2006). Εικ. 2.: Σχηματικό διάγραμμα στο οποίο απεικονίζονται ο κύκλος και οι διεργασίες ανάπτυξης ενός υφάλου: (a) οι λάρβες των κοραλλιών εγκαθίστανται στο υπόστρωμα, (b) δημιουργία μικρών αποικιών, (c) η ανάπτυξη οδηγεί στην ανάμειξη των αποικιών, (d) αν οι περιβαλλοντικές συνθήκες αλλάξουν μπορεί τα κοράλλια να πεθάνουν και ο ύφαλος διαβρώνεται, (e) έτσι, μπορεί είτε να δημιουργηθεί το υπόστρωμα για την ανάπτυξη νέου υφάλου ή να σκεπαστεί από ιζήματα (Roberts et al., 2009). 4
Εισαγωγή Εικ. 3.: Σχηματικό διάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η ανάπτυξη βιογενούς σχηματισμού λοφοειδούς μορφολογίας (mound) σε στάδια, μέσω κυκλικών περιόδων ανάπτυξης. Η λοφοειδής μορφολογία μπορεί να αναπτυχθεί αρχικά από πολλές μικρές αποικίες (a.1) ή από μία εκτεταμένη (a.2). (b) Αφού εδραιωθεί αναπτύσσεται γρήγορα παγιδεύοντας ιζήματα από το φορτίο πυθμένα και τα ημιπελαγικά ιζήματα. (c) Η ανάπτυξη του στη συνέχεια μπορεί να ελαττωθεί και γίνεται πιο ευπαθές στη διάβρωση. (d) Τελικά, οι ρυθμοί ιζηματογένεσης του περιβάλλοντος υπερισχύουν του ρυθμού ανάπτυξής του και έτσι θάβεται (Roberts et al., 2009). 1.2. Χαρακτηριστικά και μορφές/σχηματισμοί ανάπτυξης Τα κοραλλιογενή μακροφύκη έχουν πολύ μικρό ρυθμό ανάπτυξης. Σύμφωνα με τους Sartoretto et al. (1996) στη Δυτική Μεσόγειο αναπτύσσονται από 0,006 έως 0,83mm/yr. Ραδιοχρονολόγηση τους δείχνει ότι η ηλικία των σχηματισμών σχετίζεται θετικά με το βάθος. Οι αποικίες που αναγνωρίστηκαν στη βορειοδυτική Μεσόγειο στα 52m βάθος χρονολογούνται στα 8500 yr B.P. (Sartoretto et al, 1996). 5
Εισαγωγή 1.2.1. Περιβαλλοντικές συνθήκες ανάπτυξης Φώς: Το φώς είναι πολύ σημαντικός παράγοντας στην ανάπτυξη κοραλλιογενών σχηματισμών, καθώς οι βασικοί οργανισμοί που ευθύνονται για την ανάπτυξη τους είναι είδη μακροφυκών που χρειάζονται αρκετό φώς για να αναπτυχθούν, παράλληλα όμως δεν αντέχουν υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας (Pérès & Picard 1964, Laubier 1966). Είναι δύσκολο να οριστούν τα αναγκαία επίπεδα φωτός, αφού λόγω της πολυπλοκότητας της δομής των σχηματισμών αυτών μπορεί να διαφέρουν κατά πολύ τα επίπεδα φωτός που φτάνουν στους διάφορους οργανισμούς ανάλογα με τη θέση τους στο σχηματισμό/ύφαλο (Ballesteros, 2006). Θερμοκρασία: Οι περισσότεροι οργανισμοί που συνθέτουν τους βιογενείς σχηματισμούς αντέχουν την ετήσια μεταβολή της θερμοκρασίας νερού. Θεωρούνται όμως αρκετά ευαίσθητοι στις μεταβολές της. Υπάρχουν οργανισμοί που τα βάθη εμφάνισής τους εξαρτώνται κατά βάση από τη θερμοκρασία. Αυτοί είναι κυρίως οργανισμοί βαθιών νερών που σπάνια εμφανίζονται σε ρηχά νερά λόγω του μικρού εύρους θερμοκρασιών στο οποίο αναπτύσσονται (Ballesteros, 2006). Θρεπτικά συστατικά: Στα νερά της Μεσογείου και στα βάθη που εμφανίζονται οι βιογενείς σχηματισμοί, τα διαλυμένα θρεπτικά συστατικά ακολουθούν ετήσιο κύκλο, με τιμές υψηλότερες το χειμώνα και χαμηλότερες το καλοκαίρι. Σε μεγάλα βάθη οι τιμές των φωσφορικών είναι πολύ χαμηλότερες από αυτές των νιτρικών. Οι βιογενείς-κοραλλιογενείς σχηματισμοί δείχνουν να έχουν προσαρμοστεί στα χαμηλά επίπεδα θρεπτικών καθώς οι πολύ υψηλές τιμές τους αναστέλλουν την ανάπτυξή τους και αυξάνουν τους ρυθμούς καταστροφής τους. Υδροδυναμικές συνθήκες: Παρόλο που στα βάθη ανάπτυξης των βιογενών σχηματισμών κυριαρχούν τα ρεύματα, η δράση των κυμάτων επιδρά σημαντικά σε αποικίες που αναπτύσσονται σε βάθη μέχρι και 50 μέτρα και όταν το ύψος των κυμάτων είναι μεγαλύτερο από 1 μέτρο (Garrabou, 1997). Η περίπλοκη δομή των σχηματισμών όμως επηρεάζει και την επίδραση των υδροδυναμικών συνθηκών, καθώς η κίνηση του νερού μπορεί να μεταβάλλεται σημαντικά λόγω του μικροαναγλύφου που δημιουργούν (Laubier, 1966). 6
Εισαγωγή Αλατότητα: Σε μελέτη στην παράκτια περιοχή των νησιών Medes σε σχετικά μικρά βάθη το εύρος αλατότητας που μετρήθηκε ήταν μεταξύ 37 και 38 (Laubier 1966, Pascual & Flos, 1984), όμως σε παράκτιες περιοχές οι τιμές αλατότητας για την ανάπτυξη των σχηματισμών αυτών αναμένεται να είναι μικρότερες (Ballesteros, 2006). Οι βιογενείς σχηματισμοί αναπτύσσονται σε μεγάλο εύρος βαθών. Είναι αρκετά ανεκτικοί σε σχέση με το φώς και τις υδροδυναμικές συνθήκες. Γενικότερα, όμως, φαίνεται ότι ιδανικές περιβαλλοντικές συνθήκες για την ανάπτυξη τους αποτελούν περιοχές χωρίς σημαντικές εισροές γλυκού νερού και με καλή κυκλοφορία που εξασφαλίζει υψηλή ποιότητα νερού (Fonteles-Filho, 1994; Donnanand Davies, 1996). Τα είδη των κοραλλιογενών μακροφυκών είναι κυρίαρχοι οργανισμοί σε σκληρά υποστρώματα στην ευφωτική ζώνη (Steneck, 1985). 1.2.2. Βασικές μορφές και θέσεις εμφάνισης Οι βασικές μορφές σύμφωνα με τον Laborel (1987) είναι δύο, ο διαχωρισμός των οποίων βασίζεται στο ύψος ανάπτυξης και στο υπόστρωμα. Η πρώτη μορφή αναπτύσσεται κυρίως σε μαλακό υπόστρωμα και έχει εύρος ύψους από 0.5 έως 4m. Η δεύτερη έχει μόνο λίγα εκατοστά ύψος, αναπτύσσεται κυρίως σε σκληρό υποστρώμα, δημιουργεί μικρού πάχους επιφανειακές επιφλοιώσεις / κρούστες (crust) ή/και μικρού σχετικά ανάγλυφου δομές (shrubs) και σε κάποιες περιπτώσεις σφαιρικούς έως ελλειπτικούς σχηματισμούς ροδόλιθων μεγέθους έως χαλικιού. Οι σχηματισμοί που το κυρίαρχο είδος δημιουργεί επιφανειακές επιφλοιώσεις ονομάζονται coralligéne και είναι οι πιο συχνοί στη Μεσόγειο (Bosence, 1985; Laborel, 1987). Οι μορφές αυτές παρατηρούνται σε μεγάλα εύρη βαθών που φτάνουν και τα 290m. Σύμφωνα με τον Laborel (1987) οι βιογενείς σχηματισμοί είναι πολύ σημαντικοί αφού προσφέρονται ως ενδιαίτημα για πάρα πολλά είδη οργανισμών και έχουν ευρεία εξάπλωση στη Μεσόγειο με εξαίρεση τις θαλάσσιες περιοχές του Λιβάνου και του Ισραήλ. Στα πλαίσια μελέτης των Palomino et al. (2011) στη θάλασσα Αλμποράν στη δυτική Μεσόγειο αναγνωρίστηκαν βιογενείς μορφές που αποτελούνταν κυρίως από νεκρά κοράλλια βαθιών νερών των ειδών: Lophelia pertusa, Madrepora oculata, 7
Εισαγωγή Desmophylum sp. και Caryophyllia smithi. Υπήρχαν ενδείξεις ζωντανών κοραλλιών σε κάποιες περιοχές όπως στο υποθαλάσσιο όρος Djibouti Ville αλλά κυρίως μεμονωμένες αποικίες σε βάθη 200-300 μέτρων, ενώ το ύψος των σχηματισμών ήταν μεταξύ 15 και 100 μέτρων με κλίσεις 10-20. Σύμφωνα με τους Martorelli et al. (2011), ανοιχτά της νήσου Παντελερία στην νοτιοδυτική Μεσόγειο, εμφανίζονται βιογενείς σχηματισμοί νεκρών κοραλλιών του είδους Madrepora oculata σε βάθη 300-600 μέτρων και φτάνουν τα 10 μέτρα ύψος. Οι σχηματισμοί αυτοί περιέχουν νεκρά κοράλλια, η γενική μορφή των οποίων όμως δηλώνει ότι είναι σχετικά πρόσφατοι. Σε γειτονική περιοχή, στο κανάλι της Σικελίας, αναγνωρίστηκαν ζωντανές αποικίες κοραλλιών κρύων νερών από τους Freiwald et al., (2009). Οι Tursi et al. (2004) ανακάλυψαν στα νότια της Ιταλίας, στο Ιόνιο πέλαγος, έναν ύφαλο ζωντανών κοραλλιών βαθιών νερών. Ο ύφαλος είχε ήδη αναφερθεί από τον Marenzeller το1893. Οι οργανισμοί που κυριαρχούσαν είναι: Lophelia pertusa και Madrepora oculata. Δείγματα και των δύο ειδών συλέχθησαν σε βάθη 425 με 1110 μέτρων. Οι Betzler et al., (2011) περιγράφουν βιογενή υβώματα σε διάφορες θέσεις στη δυτική Μεσόγειο (Oran Bay, Alboran ridge, Mallorca shelf) και σε βάθη έως ~120 μέτρα, ενώ διαπίστωσαν στρώμα ροδόλιθων με παρουσία διαφόρων ειδών κοραλλιογενούς άλγης σε βάθη μέχρι και 70 μέτρα. Στην Ελλάδα, οι θέσεις εμφάνισης των κοραλλιογενών μακροφυκών, γνωστοί και ως «τραγάνα», έχουν παρατηρηθεί κυρίως στο Αιγαίο πέλαγος σε βάθη ~70-90 μέτρων αλλά παρόμοιοι σχηματισμοί έχουν εντοπιστεί μέχρι και σε βάθη 160 μέτρων. Αν και τα τελευταία 15-20 χρόνια υπήρχαν μαρτυρίες ψαράδων σχετικά με την ύπαρξη και τη θέση τους, η πρώτη γενική μελέτη με ακουστικά μέσα αφορά στην περιοχή του πλατώ των ανατολικών Κυκλάδων (Georgiadis et al., 2009). Με βάση την παραπάνω μελέτη διακρίνονται σε δύο τύπους από τους οποίους ο πρώτος έχει ύψη από 0.5 έως 2.5m (minute reef) και ο δεύτερος φτάνει μέχρι 0.2m και αφορά κυρίως επιφανειακές επιφλοιώσεις. Αναπτύσσονται σε περιοχές με μέτριας έντασης ρεύματα και εκτιμάται ότι οι πιο εξαπλωμένες αποικίες σε βαθιά νερά της Μεσογείου βρίσκονται στο Αιγαίο. 8
Εισαγωγή 1.3. Βιογενείς ύφαλοι/σχηματισμοί βαθιών νερών Σχηματισμοί κοραλλιογενών υφάλων έχουν εντοπιστεί και μελετηθεί την τελευταία 10-ετία σε πλήθος περιοχών, σε βάθη όμως θάλασσας που υπερβαίνουν τα εκατοντάδες, φτάνουν μέχρι και χίλια μέτρα (deep-sea cold water coral reefs). Παγκοσμίως, βιογενείς σχηματισμοί (biogenic mounds, coral banks, carbonate mounds) που σχετίζονται με κοράλλια βαθιών νερών, έχουν καταγραφεί κυρίως στις θάλασσες της Νορβηγίας, (Fossa et al., 2005; Hovland, 2005), της Ιρλανδίας (Foubert et al., 2005; Wheeler et. al., 2005; Huvenne et. al.,2005), της Αφρικής (Colman et al.,2005). Όλες οι προαναφερθείσες μελέτες αναφέρονται σε βαθιά περιβάλλοντα στα οποία οι μορφές αυτές μπορεί να φτάσουν ακόμη και δεκάδες μέτρα σε ύψος (Hovland et al., 2005; Huvenne et al., 2005). Η δημιουργία τους αποδίδεται σε συνδυασμό υδροδυναμικών, ιζηματολογικών και βιογενών διεργασιών. Στις περισσότερες περιπτώσεις όπου εμφανίζονται ζωντανές αποικίες/ ύφαλοι οι κύριοι οργανισμοί που απαντώνται είναι τα: Lophelia pertusa, Madrepora oculata, Desmophyllum sp., Phelliactis sp., Cerianthus sp.. Παρόμοιες έρευνες στον Καναδά (Conway et. al., 2005) αναφέρουν υφάλους σπόγγων που φτάνουν μέχρι τα 240 μέτρα βάθος. 1.4. Σχηματισμοί κοραλλιογενών μακροφυκών ως οικοσύστημα Οι θέσεις ανάπτυξης κοραλλιογενών μακροφυκών αποτελούν ενδιαιτήματα υψηλής παραγωγικότητας και μεγάλης ποικιλότητας σε οργανισμούς και είναι το δεύτερο πιο ποικίλο οικοσύστημα μετά την Ποσειδωνία. Πολλοί άλλοι οργανισμοί πέρα από τα είδη μακροφυκών συνθέτουν τους υφάλους. Εκτιμάται ότι στις αποικίες αυτές ζουν περίπου 1666 ήδη οργανισμών, 300 διαφορετικά είδη μακροφυκών, 1200 είδη ασπόνδυλων και πάνω από 100 είδη ψαριών. Οι ύφαλοι αυτοί αποτελούν πολύ σημαντικούς ψαρότοπους αλλά και ενδιαίτημα προστατευόμενων ειδών όπως είδη γοργονιών, ένα πολύ σπάνιο μαύρο κοράλλι το Gerardia savaglia και το ψάρι dasky grouper (Epinephelus marginatus). Στις Κυκλάδες τα ήδη ψαριών που ψαρεύονται σε αυτές τις περιοχές είναι τα Palinurus elefas, Pagellus erythrinus, Mullus surmuletus, 9
Εισαγωγή Pagrus pagrus, Epinephelus alexandrinus, Dentex dentex, Dentex macrophthalmus, Spicara smaris, Scorpaena sp. (Georgiades et al., 2009). Οι πολύ μικροί ρυθμοί ανάπτυξης των κοραλλιογενών μακροφυκών και των υφάλων σε συνδυασμό με την ιδιαιτερότητα των θέσεων ανάπτυξης της δηλώνουν την ευαισθησία των οικοσυστημάτων αυτών αφού πιθανή υποβάθμιση/καταστροφή τους απαιτεί δεκάδες μέχρι και εκατοντάδες χρόνια για την ανάκαμψη τους. Παρ όλο που αυτοί οι ύφαλοι είναι πλέον προστατευόμενες περιοχές με βάση την οδηγία της Ευρωπαϊκής ένωσης του 2006, η προστασία καθώς και οποιοδήποτε πρόγραμμα βιώσιμης διαχείρισης και διατήρησης των συγκεκριμένων περιοχών δε μπορεί να εφαρμοστεί λόγω της έλλειψης συστηματικής χαρτογράφησης τους και άρα γνώσης των θέσεων τους. 1.4.1. Απειλές Οι σημαντικότερες πηγές κινδύνων για τη βιωσιμότητα των οικοσυστημάτων αυτών είναι: Αλιεία: Ανεπανόρθωτη ζημιά στις συγκεκριμένες αποικίες προκαλούν οι μηχανότρατες βυθού, οι δράγες και άλλα παρόμοια εργαλεία ψαρέματος. Οι μηχανότρατες βυθού προκαλούν και έμμεσα ζημιά στους υφάλους, αφού η δραστηριότητα τους σε περιοχές παρακείμενες των αποικιών αυξάνει τη θολερότητα του νερού και επηρεάζει τοπικά τους ρυθμούς ιζηματογένεσης. Επιπλέον, επηρεάζεται σημαντικά η ανάπτυξη των αποικιών, αφού περιορίζεται το εισερχόμενο φως και συνεπώς η φωτοσύνθεση που κάνουν αυτοί οι οργανισμοί. Λύματα: Τα λύματα επηρεάζουν την δομή των αποικιών αφού αναστέλλουν την ανάπτυξη των κοραλλιογενών μακροφυκών και αυξάνουν τους ρυθμούς της βιοδιάβρωσης. Επιπρόσθετα, μειώνουν τον αριθμό των ειδών που ζουν εκεί και τις πυκνότητες των μεγαλύτερων ατόμων επιπανίδας και αφανίζουν ευαίσθητους οργανισμούς που αντικαθιστώνται από πιο ανθεκτικούς (Ballesteros,2006). Αλλόχθονα είδη: Κάποια αλλόχθονα είδη μακροφυκών, αναπτύσσονται στις αποικίες και απειλούν τα ήδη υπάρχοντα. Το Womersleyella setacea ένα είδος κόκκινου μακροφύκους, είναι το πιο σημαντικό εισβάλον, σχηματίζοντας ένα 10
Εισαγωγή «πέπλο» 1-2mm παχύ πάνω από τον ύφαλο. Αυτό το «πέπλο» αποτρέπει ή και αποκλείει τη φωτοσύνθεση των κοραλλιογενών μακροφυκών, εμποδίζει την εγκατάσταση των λαρβών και αποτρέπει την ανάπτυξη άλλων ειδών μακροφυκών (Ballesteros, 2006). Ανθρώπινες δραστηριότητες: Οι αποικίες των κοραλλιογενών μακροφυκών απειλούνται από δραστηριότητες όπως αποψίλωση δασών, αλλαγή χρήσεων γης και άλλες που έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση του ρυθμού μεταφοράς και απόθεσης υλικών στην παράκτια ζώνη. Αυτές οι αποθέσεις επηρεάζουν τα ποσά θολερότητας του θαλασσινού νερού και του ρυθμού ιζηματογένεσης απειλώντας έτσι τις αναπτυξιακές λειτουργίες του υφάλου. Επίσης, η πόντιση και η ταφή υποβρύχιων τηλεπικοινωνιακών και ενεργειακών καλωδίων καθώς και αγωγών κατά μήκος περιοχών ανάπτυξης των κοραλλιογενών μακροφυκών συνιστούν δραστηριότητες που προκαλούν καταστροφή ή/και υποβάθμιση της. Επιπλέον, ο κίνδυνος πρόκλησης ζημιάς στις αποικίες από καταδυτικές δραστηριότητες είναι σχεδόν ανύπαρκτος. Μεγάλης κλίμακας φαινόμενα: Η αύξηση του CO 2 στην ατμόσφαιρα προκαλεί αυξημένη απορρόφηση του από τους ωκεανούς, το γνωστό φαινόμενο acidification. Λόγω αυτού του φαινομένου προκαλείται μείωση του Ph του νερού, η οποία προβλέπεται ότι θα αυξηθεί στα επόμενα χρόνια, με αποτέλεσμα την επίδρασημείωση στην παραγωγή ανθρακικού ασβεστίου που αποτελεί το «δομικό υλικό» των οργανισμών των υφάλων. 1.4.2. Προστασία Οι μικροί ρυθμοί ανάπτυξής των βιογενών υφάλων καθιστούν ακόμη πιο επιτακτική την ανάγκη προστασίας τους. Τα μοναδικά αυτά ενδιαιτήματα προστατεύονται με βάση τους παρακάτω κανονισμούς: (i) Την ευρωπαϊκή οδηγία σχετικά με τα ενδιαιτήματα (EU Habitats Directive), που περιλαμβάνει κάποια είδη που σχετίζονται με τους βιογενείς σχηματισμούς, όπως το Lithothamnion corallioides και το Phymatolithon calcareum και που χρήζουν οδηγιών διαχείρισης και προστασίας. 11
Εισαγωγή (ii) Το πρωτόκολλο που αφορά περιοχές ειδικής προστασίας (Protocol concerning Specially Protected Areas), στο οποίο συμπεριλαμβάνονται κάποια είδη κόκκινων μακροφυκών (ροδοφύκη). Στο πρωτόκολλο αυτό καθώς και στη σύμβαση της Βέρνης (The Bern Convention on the Conservation of European Wildlife and Natural Habitats) αναφέρονται κάποια είδη του φύλλου κνιδάρια όπως το Corallium rubrum, ορισμένα είδη σπόγγων καθώς και άλλα είδη τυπικά σε αυτούς τους σχηματισμούςυφάλους. (iii) Στην Ευρωπαϊκή νομοθεσία περί αλιείας (EU Fishing Legistation EC 1967/2006), που αφορά στα μέτρα διαχείρισης και βιώσιμης εκμετάλλευσης των αλιευτικών αποθεμάτων στη Μεσόγειο, όπου περιλαμβάνονται σαν σύνολο ( Αλιεία με μηχανότρατες βυθού, δράγες, ή παρόμοια εργαλεία πάνω από κοραλλιογενή ενδιαιτήματα και ασβεστο-φύκη (maerl-beds) απαγορεύονται ). Παρόλο που αυτοί οι βιογενείς σχηματισμοί / κοραλλιογενείς ύφαλοι προστατεύονται με βάση την ευρωπαϊκή νομοθεσία, δυστυχώς η έλλειψη χαρτογράφησης τους καθιστά αδύνατη και την προστασία τους. 1.5. Σκοπός της εργασίας Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η γενική γεωμορφολογική μελέτη στο νότιο τμήμα της θαλάσσιας περιοχής μεταξύ Σικίνου και Φολεγάνδρου, στις νότιες Κυκλάδες, ένας χώρος όπου δεν έχει υλοποιηθεί προηγουμένως καμία αντίστοιχη μελέτη, καθώς και η μελέτη της εξάπλωσης των βιογενών σχηματισμών στην περιοχή αυτή. Επιπλέον μέσω της ανάλυσης θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων, γίνεται μια προσπάθεια (i) σύνδεσης της εμφάνισης των σχηματισμών αυτών με τα χαρακτηριστικά του υποστρώματος τους, (ii) προσδιορισμού του ρυθμού ιζηματογένεσης και του χρονικού πλαισίου στο οποίο δημιουργήθηκαν και (iii) ανάλυσης των παραγόντων που πιθανώς επιδρούν περισσότερο στη δημιουργία/ανάπτυξη τους στη συγκεκριμένη περιοχή. 12
Περιοχή έρευνας 2.ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ Το πλατώ των Κυκλάδων είναι μια περίπλοκη μορφολογικά πλατφόρμα, το μέγιστο βάθος της οποίας δε ξεπερνά τα 300 μέτρα. Αναπτύσσεται στο κεντρικό τμήμα του Αιγαίου και εκτείνεται προς τα νότια, χωρίζοντας το σχετικά ρηχό κεντρικό Αιγαίο πέλαγος (400-800μέτρα) από το βαθύ νότιοαιγαίο (1550-2500 μέτρα στο Κρητικό πέλαγος). Περιορίζεται από το Μυρτώο πέλαγος από τα δυτικά, από το Κρητικό πέλαγος στα νότια και από τη λεκάνη της Χίου στα Βόρεια και Ανατολικά. Η περιοχή μελέτης Σικίνου Φολεγάνδρου (Εικ. 5) βρίσκεται στο νότιο τμήμα της Αττικο-Κυκλαδικής γεωτεκτονικής ζώνης, η οποία περιλαμβάνει 3 ενότητες: την περιοχή της Αττικής, τις βόρειες Κυκλάδες και τις νότιες Κυκλάδες. Η ενότητα των νότιων Κυκλάδων συνίσταται από (α) το κρυσταλλικό υπόβαθρο με γνεύσιους, αμφιβολίτες και σχιστόλιθους του Παλαιοζωικού, (β) ένα στρώμα σχιστόλιθων Περμο-Τριαδικής ηλικίας, (γ) μία ανθρακική σειρά Άνω Τριαδικής-Κρητιδικής ηλικίας και (δ) μία σειρά μεταφλύσχη του Τριτογενούς (Μουντράκης, 1985). Η πιο πρόσφατη φάση μεταμόρφωσης έλαβε χώρα από το Ηώκαινο έως το μέσο Μειόκαινο, ενώ η μεταλπική ιζηματογένεση άρχισε κατά το Μέσο Μειόκαινο. Η σύσταση των πετρωμάτων της Σικίνου αποτελείται από γνεύσιους, αμφιβολίτες, μάρμαρα και κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους (Εικ.4). Η Φολέγανδρος αποτελείται από σχιστόλιθους στο βόρειο τμήμα της, ενώ στο νότιο βρίσκονται μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι (Εικ. 5). Στο θαλάσσιο χώρο βόρεια της Σικίνου-Φολεγάνδρου και σε βάθη μεγαλύτερα από 150-200 μέτρα έχουν διαπιστωθεί ρήγματα Α-Δ και ΔΒΔ-ΑΝΑ διεύθυνσης (Εικ.4)(IGME, 1989). Τα ρήγματα αυτά δημιουργήθηκαν σε μια παλαιότερη τεκτονική φάση και έχουν μετατοπιστεί από νεότερα ρήγματα με σχεδόν ΒΑ-ΝΔ διεύθυνση. Στο θαλάσσιο χώρο νότια της Σικίνου-Φολεγάνδρου (περιοχή μελέτης) δεν έχουν διαπιστωθεί τεκτονικές δομές. Στο κυκλαδικό πλατώ η σεισμική δραστηριότητα εστιάζεται κυρίως στο νότιο κομμάτι και πιο συγκεκριμένα στα ανατολικά της Φολεγάνδρου και Σικίνου, κοντά στην Σαντορίνη και σχετίζεται κυρίως με την ανοδική κίνηση του μάγματος. 13
Περιοχή έρευνας Εικ. 4.: Περιοχή μελέτης Σικίνου Φολεγάνδρου (δορυφορική φωτογραφία - google earth). Οι πληροφορίες σχετικά με την ύπαρξη ρευμάτων και τη γενική κυκλοφορία στην περιοχή των Κυκλάδων είναι περιορισμένες αλλά δείχνουν ότι τα ρεύματα στο κεντρικό Αιγαίο είναι γενικά μικρής έντασης. Από μελέτη του Pechlivanoglou (2001) έχει διαπιστωθεί ότι σε βάθη 85m (ρηχά νερά) και σε βάθη 250m (βαθιά νερά) τα ρεύματα έχουν μέση τιμή 7cm/s και μέγιστη τιμή 15cm/s. Η γενική κατεύθυνση τους είναι προς τα δυτικά και νοτιοδυτικά. Σε αντίθεση με τα αποτελέσματα αυτά, η μελέτη του Lykousis (2001) αναφέρει αμμώδεις γεωμορφές (θίνες, αμμοκύματα) στα βόρεια, και βορειοανατολικά του Κυκλαδικού πλατώ που δείχνουν ισχυρή ροή 40-100cm/s και τοπικά 150cm/s σε περιοχές με αμμώδεις ραβδώσεις (Εικ. 6). Αυτές οι γεωμορφές εκτιμάται ότι δημιουργούνται κατά τη διάρκεια κρύων χειμώνων όπου πυκνές θαλάσσιες μάζες βυθίζονται γρήγορα και κατευθύνονται προς το Νότο. Γενικότερα, οι θαλάσσιες μάζες κυκλοφορούν μεταξύ των γειτονικών νησιών και των στενών περασμάτων (Lykousis, 2001, Georgiades, 2009).Το εύρος της παλίρροιας είναι μικρό(30-80cm) και τα ρεύματα λόγω παλίρροιας αδύναμα (Pechivanoglou, 2001). Οι κύριοι άνεμοι στην περιοχή είναι από το βορρά, τα βορειοδυτικά και τα βορειοανατολικά με μέση ετήσια συχνότητα 55%. Θυελλώδεις βόρειοι και βορειοανατολικοί άνεμοι είναι συχνοί στην περιοχή των Κυκλάδων. 14
Περιοχή έρευνας Εικ. 5.:Χάρτης στον οποίο φαίνονται οι γενικοί γεωλογικοί σχηματισμοί της Σικίνου και της Φολεγάνδρου (gn: γνεύσιοι και αμφιβολίτες,sch: κρυσταλλικοί σχιστόλιθοι, sch (μωβ): χαλαζιακοί-ψαμμιτικοί σχιστόλιθοι,mr: μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι) (IGME, 1989). Εικ. 6.: Χάρτης στον οποίο φαίνονται οι γενικοί γεωλογικοί σχηματισμοί της Σικίνου και της Φολεγάνδρου (gn: γνεύσιοι καιαμφιβολίτες,sch: κρυσταλλικοί σχιστόλιθοι, sch (μωβ): χαλαζιακοί-ψαμμιτικοί σχιστόλιθοι,mr: μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι) (Lykousis, 2001). Σύμφωνα με μελέτη του ΙΓΜΕ (1995) τα ιζήματα στην ευρύτερη περιοχή μελέτης είναι γενικά αμμώδη με μικρά ποσοστά ιλύος και ψηφίδων. Τα ιζήματα παρουσιάζουν σημαντικό ποσοστό βιογενών συστατικών (σε σχέση με τα χερσογενή) που τοπικά υπερβαίνει και το 50%. 15
Μεθοδολογία 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 3.1. Μέθοδοι χαρτογράφησης βιογενών σχηματισμών Η προτεινόμενη διαδικασία χαρτογράφησης των βιογενών σχηματισμών (π.χ. Fossa et al.,(2005), περιλαμβάνει αρχικά τον προσδιορισμό των πιθανών τους θέσεων, σύμφωνα με δεδομένα από προηγούμενες μελέτες και από μαρτυρίες ψαράδων. Στη συνέχεια, οι περιοχές ενδιαφέροντος μελετώνται με ηχοβολιστικά (ακουστικά) συστήματα (πολυδεσμικούς ηχοβολιστές [multibeam-mbes], ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης [side scan sonar-sss] και τομογράφους υποδομής πυθμένα [subbottom profilers-sbp]) (Εικ. 7) για τον εντοπισμό και την ακριβή τους χαρτογράφηση. Η επεξεργασία αυτών των δεδομένων, η αναγνώριση των θέσεων και της έκτασης των βιογενών σχηματισμών καθώς και η αναγνώριση και ανάλυση των περιβαλλόντων περιοχών ταυτοποιούνται με διαδικασίες ground-truthing, χρησιμοποιώντας (α) υποβρύχιες κάμερες ή κατευθυνόμενα υποβρύχια οχήματα (ROVs) και (β) λήψη πυρήνων και δειγμάτων από επιλεγμένα σημεία μετά από την ανάλυση των ακουστικών δεδομένων. Η συλλογή πυρήνων ιζήματος και επιφανειακών δειγμάτων οδηγεί στην ανάλυση των ειδών που αποτελούν τους σχηματισμούς και στη μελέτη της σύστασης των περιβαλλόντων ιζημάτων. Εικ. 7.: Σχηματική απεικόνιση του τρόπου καταγραφής ενός βιογενούς σχηματισμού (a) από MBES και (b) από SBP. 16
Μεθοδολογία Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον τομογράφο υποδομής πυθμένα (τομογραφίες) επιτυγχάνεται ταυτόχρονα (i) η αναγνώριση των θέσεων των βιογενών σχηματισμών, μέσω της ανάλυσης της δισδιάστατης πληροφορίας και των ακουστικού χαρακτήρα των δεδομένων και (ii) η μελέτη των περιβαλλόντων περιοχών, του πάχους και της σύστασης των ιζημάτων. Με τα δεδομένα που συλλέγονται με τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (ηχογραφίες) μπορεί να αναγνωριστεί η επιφανειακή εξάπλωση των βιογενών σχηματισμών (Freiwald et al., 2002; Lindberg et al., in press). Η απεικόνιση των σχηματισμών στις ηχογραφίες συνήθως είναι υψηλά κυμαινόμενης ανακλαστικότητας, δηλώνοντας έντονη υφή του πυθμένα (Fossa et al., 2005). Σημαντικό πλεονέκτημα του οργάνου είναι ότι μπορεί να γίνει υπολογισμός του ύψους των σχηματισμών με χρήση της απόστασης του ψαριού από το βυθό και της ηχητικής σκιάς που δημιουργείται κατά τη σύνθεση των ηχογραφιών λόγω του έντονου αναγλύφου (Fossa et al., 1997). Χρησιμοποιώντας τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης και δημιουργώντας μωσαϊκά ηχογραφιών από τη σύνθεση των ηχογραφιών είναι δυνατή η κάλυψη μεγάλων περιοχών σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα και η αναγνώριση κάποιων χαρακτηριστικών της περιοχής που καταγράφεται που δεν είναι δυνατή με τη χρήση πολυδεσμικών ηχοβολιστών ή τομογράφων υποδομής πυθμένα, όπως ίχνη από αλιευτικά εργαλεία και αποτυπώματα γεωμορφών. Το βασικό μειονέκτημα της χρήσης αυτού του οργάνου είναι ότι ο προσδιορισμός της ακριβούς θέσης της ηχοβολιστικής τορπίλης δεν είναι συνήθως δυνατός με αποτέλεσμα την απόκλισης της καταγεγραμμένης θέσης σε σχέση με την πραγματική. Άλλα πιθανά προβλήματα μπορούν να δημιουργηθούν σε περιοχές έντονου αναγλύφου, καθώς και σε περιπτώσεις έντονης θαλασσοταραχής. Στα δεδομένα του πολυδεσμικού ηχοβολιστή διακρίνεται ευκρινώς η έντονη μορφολογία του πυθμένα και συνεπώς και των βιογενών σχηματισμών και είναι εύκολη η διαδικασία της ερμηνείας σε συνδυασμό με καταγραφές άλλων οργάνων ή με διαδικασίες ground-truthing. Η λειτουργία με στενή ζώνη ηχοβολισμού (narrow swath angle) βοηθά στην αύξηση της ανάλυσης αλλά και στη λεπτομερή μελέτη του κάθε σχηματισμού. Ο συγκεκριμένος ηχοβολιστής χρησιμεύει πολύ στην μελέτη 17
Μεθοδολογία μεμονωμένων βιογενών σχηματισμών λοφοειδούς μορφολογίας αλλά δεν έχει καλά αποτελέσματα όταν χρησιμοποιείται για χαρτογράφηση εκτεταμένων σχηματισμών με μη κατάλληλα λειτουργικά χαρακτηριστικά. Ένα παράδειγμα σύγκρισης της καταλληλότητας του SSS σε σχέση με το MBES έγινε από την ερευνητική εταιρεία Fugro Geoteam στα πλαίσια έρευνας της Statoil το 1992 στην περιοχή Troena της Νορβηγίας (Fossa et.al., 2005). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το SSS αναγνωρίζει περισσότερους λοφοειδείς βιογενείς σχηματισμούς από ότι το MBES, αν και σε κάποιες περιπτώσεις έδειχνε δύο κοντινούς υφάλους σαν έναν. Στο SSS υπήρχε το πρόβλημα της ανακριβούς θέσης λόγω της απόκλισης της πραγματικής θέσης της ηχοβολιστικής τορπίλης. Το MBES είχε πολύ καλά αποτελέσματα σε σχέση με το SSS στη διακριτοποίηση της αναλυτικής μορφολογίας των διαφορετικών λοφοειδών σχηματισμών και στην διαφοροποίηση των βιογενών λοφοειδών σχηματισμών από τις θέσεις λοφοειδούς μορφολογίας του πυθμένα που καλύπτονται μόνο από ιζήματα. Συμπερασματικά, η χρήση και των τριών οργάνων συνδυαστικά μπορούν να φέρουν τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα. Το καθένα θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί με βάση τα πλεονεκτήματά του ώστε να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα των άλλων. Το SSS μπορεί να είναι αρκετά αξιόπιστο στην αναγνώριση της ύπαρξης των διαφορετικών υβωμάτων, της έκτασής τους και στον προσδιορισμό του ύψους τους. Το SBP επιτρέπει τον προσδιορισμό της ακριβής τους θέσης τους και των χαρακτηριστικών της υποδομής των περιβαλλόντων περιοχών και το MBES επιβεβαιώνει τη θέση και την έκτασή τους και αναλύει τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους. Σημειώνεται ξανά, ότι η ταυτοποίηση των βιογενών σχηματισμών και η ολοκληρωμένη μελέτη τους απαιτεί τη λήψη πυρήνων ιζήματος ή έστω επιφανειακών δειγμάτων, καθώς και τη λήψη φωτογραφιών. 3.2. Δεδομένα πεδίου Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στη συγκεκριμένη εργασία συλλέχτηκαν κατά τη διάρκεια ερευνητικού προγράμματος του Παν/μιου Αιγαίου το 2010 στη 18
Μεθοδολογία θαλάσσια περιοχή μεταξύ Σικίνου και Φολεγάνδρου (Hasiotis, 2010). Τα συστήματα ακουστικής διασκόπησης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα παρακάτω: Πολυδεσμικός ηχοβολιστής (MBES) ευρείας ζώνης (GeoSwath) της GeoAcoustics, που ανήκει στην κατηγορία των ιντερφερομετρικών πολυδεσμικών ηχοβολιστών (interferometric multi-beam systems), με όλα τα απαραίτητα όργανα (παλιρροιογράφος, ειδικό θερμοσαλινόμετρο για τη μέτρηση της ταχύτητας του ήχου) και αισθητήρες (γυροσκοπική πυξίδα, μονάδα ελέγχου κίνησης του σκάφους κλπ) για την ακριβή λειτουργία του συστήματος. Ηχοβολιστής πλευρικής σάρωσης (SSS) CM800 της εταιρείας C-MAX, συχνότητας λειτουργίας 325kHz, που αποτελείται από τη μονάδα επιφανείας (συλλογής ψηφιακών δεδομένων), το ηλεκτρο-καλώδιο σύρσης και μεταφοράς σήματος και τη συρόμενη ηχοβολιστική τορπίλη. Τομογράφος υποδομής πυθμένα (SBP) 3.5 khz τύπου O.R.E. 132B με επιφανειακές μονάδες εκπομπής σήματος (Geopulse 5430A), δέκτη/ενισχυτή (Geopulse 5210A) και ψηφιακής καταγραφής (SonarWizMAP+SBP). Ο προσδιορισμός της θέσης του σκάφους κατά τη διάρκεια των εργασιών πεδίου πραγματοποιούνταν με διαφορικό δορυφορικό σύστημα (DGPS) της TRIMBLE 4700. Για την πλοήγηση του σκάφους και το σχεδιασμό των πορειών ηχοβολισμού χρησιμοποιήθηκε το σύστημα HYPACKMAX. Η περιοχή έρευνας και οι πορείες του σκάφους φαίνονται στην εικόνα 8. Τέλος, συλλέχθηκαν πυρήνες ιζήματος με πυρηνολήπτη βαρύτητας (gravity corer) καθώς και επιφανειακά δείγματα με αρπάγη (grab) σε θέσεις όπου δεν ήταν δυνατή η συλλογή πυρήνων. Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη χαρτογράφηση και μελέτη των βιογενών σχηματισμών μέσω της ανάλυσης μόνο των ψηφιακών θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων και χρησιμοποιεί υπο-βοηθητικά ορισμένα επεξεργασμένα δεδομένα από τα ιζήματα που συλλέχθηκαν στις ενότητες των αποτελεσμάτων και της συζήτησης. 19
Μεθοδολογία Εικ. 8:. Χάρτης στον οποίο απεικονίζεται η περιοχή μελέτης και οι πορείες που ακολούθησε το ερευνητικό σκάφος. 3.3. Ανάλυση δεδομένων Αρχικά αναγνωρίστηκαν σε κάθε όργανο ξεχωριστά η θέση των βιογενών σχηματισμών, τα χαρακτηριστικά των περιβαλλόντων περιοχών και αποτυπώθηκαν σε διαφορετικούς χάρτες (χωριστοί χάρτες ερμηνείας SSS, SBP και ανάλυσης πληροφορίας από το MBES). Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν συνδυαστικά τα δεδομένα από όλα τα όργανα και δημιουργήθηκε ο γεωμορφολογικός χάρτης της περιοχής. Τα βασικά χαρακτηριστικά αυτού του χάρτη αφορούν (α) στις θέσεις και στην έκταση που καταλαμβάνουν οι σχηματισμοί αυτοί και (β) στα πάχη των περιβαλλόντων ιζημάτων. Για την επεξεργασία των τομογραφιών του SBP απ όπου έγινε και η ακριβής καταγραφή του πάχους των ιζημάτων, καθώς και των καταγραφών του SSS και τη δημιουργία μωσαϊκών χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό SonarWiz Map της Chesapeake Technology. Για τη δημιουργία των χαρτών που παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία και για τη δημιουργία των ισοπαχών χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό GIS 10. Το λογισμικό SonarWiz Map χρησιμοποιείται για την επεξεργασία ψηφιακών θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων από ηχοβολιστικά συστήματα SSS, SBP. Στην παρούσα εργασία έγινε (i) αυτόματος και χειροκίνητος προσδιορισμός της 20
Μεθοδολογία επιφανειακής ανάκλασης (bottom tracking), (ii) ενίσχυση της έντασης όλων των τομογραφιών του SBP (gain control), (iii) ψηφιοποίηση των σημαντικότερων υποεπιφανειακών ανακλαστήρων (digitize features) και (iv) προσδιορισμός του πάχους (thickness) μεταξύ της επιφανειακής ανάκλασης και του ανακλαστήρα που διακρίθηκε ως ακουστικό υπόβαθρο. Παρόμοιες λειτουργίες εκτελέστηκαν και κατά την επεξεργασία των ηχογραφιών του SSS, ενώ επιπλέον αυτές ενώθηκαν κατάλληλα ώστε να προκύψει το μωσαϊκό για την περιοχή μελέτης. Το μωσαϊκό είναι ο συνδυασμός και η εμφάνιση όλων μαζί των ηχογραφιών ώστε να μπορεί να εξεταστεί συνολικά η περιοχή και να αναγνωριστούν τα χαρακτηριστικά της. Στο λογισμικό GIS οργανώθηκε όλη η πληροφορία και έγινε η παραγωγή όλων των χαρτών (πορείες διαφορετικών ηχοβολιστικών συστημάτων [MBES, SSS, SBP], βυθομετρικός, φωτο-σκιασμένη ψευδο τρισδιάστατη απεικόνιση, μωσαικό ηχογραφιών, γεωμορφολογικός, χάρτης ισοπαχών, θέσεων βιογενών σχηματισμών) χωριστά για κάθε ηχοβολιστική συσκευή αλλά και σε συνδυαστικό χάρτη. Για τον προσδιορισμό του χρονικού πλαισίου ανάπτυξης των βιογενών σχηματισμών καθώς και για τον υπολογισμό των ρυθμών ιζηματογένεσης στην περιοχή μελέτης χρησιμοποιήθηκε η καμπύλη του Bard et al (1990). 21
Αποτελέσματα 4.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1. Βυθομετρία Στην περιοχή μελέτης,σύμφωνα με τη βυθομετρία που προκύπτει από τον πολυδεσμικό ηχοβολιστή, τα μεγαλύτερα βάθη φτάνουν τα 130 μέτρα (Εικ. 9, 10). Ανώμαλο ανάγλυφο εντοπίζεται κυρίως από την πλευρά της Φολεγάνδρου με την μορφή (α) μιας γραμμικής περιοχής με υψηλές κλίσεις (έως και 21º) μεταξύ των ισοβαθών περίπου των 90 και 105 μέτρων που αποτελεί μάλλον θέση μιας παλαιοακτής, (β) μιας γραμμικής πάλι περιοχής πλησίον της Φολεγάνδρου πολύ υψηλής κλίσης (~55º) με διεύθυνση περίπου Α-Δ που αποτελεί μάλλον την υποθαλάσσια συνέχεια ρήγματος που εντοπίζεται στο χερσαίο χώρο, (γ) απότομων κλίσεων σε συνέχεια της ακτογραμμής λόγω της παρουσίας απότομων βραχωδών σχηματισμών στη χέρσο και (δ) δύο μικρών υφάλων με κλίσεις έως και 25º σε μικρή απόσταση (~1 km) από την ακτογραμμή. Σχετικά απότομες κλίσεις (έως περίπου 13º) διαπιστώνονται στην περιοχή της Σικίνου και έως την ισοβαθή των 30μέτρων. Βαθύτερα, μέχρι ~100 μέτρα βάθος νερού οι κλίσεις είναι γενικά μικρότερες με παρουσία μικροανάγλυφου. Το ανάγλυφο γίνεται τοπικά πιο έντονο σε θέσεις σχηματισμών λοφοειδούς μορφολογίας, όπου οι κλίσεις φτάνουν τις 7º. Βαθύτερα από τα 100 μέτρα έχουμε ένα σχετικά επίπεδο πυθμένα χωρίς μεγάλες κλίσεις, αν και το καθεστώς αυτό διακόπτεται τοπικά από περιοχές εμφάνισης μικροαναγλύφου Στο βόρειο τμήμα της περιοχής μελέτης και κυρίως στα κεντρικά ανατολικά (πιο κοντά στη Σίκινο) υπάρχουν εκτεταμένες περιοχές μικρο-μεσο αναγλύφου που τοπικά δημιουργούν πολύ ανώμαλο ανάγλυφο που ανυψώνεται μέχρι και 5 μέτρα σε σχέση με τον περιβάλλοντα πυθμένα και μεκλίσεις μέχρι και 15º. 22
Αποτελέσματα Εικ.9.:Χάρτης στον οποίο απεικονίζεται η βυθομετρία της περιοχής μελέτης. 23
Αποτελέσματα Εικ. 10.:Χάρτης ψευδοτρισδιάστατης φωτοσκιασμένης απεικόνισης μορφολογίας του πυθμένα της περιοχής μελέτης. 24
Αποτελέσματα 4.2. Γενική γεωμορφολογία Στην περιοχή του πλατώ των Κυκλάδων το πάχος των ιζημάτων γενικά μειώνεται με την αύξηση του βάθους. Το προφίλ αυτό είναι τυπικό και πιστοποιήθηκε και στην περιοχή μελέτης (Εικ. 11). Ο πυθμένας στο βορειοανατολικότμήμα της περιοχής μελέτης (κοντά στη Σίκινο) και βαθύτερα από την ισοβαθή των20 μέτρων εμφανίζει στις καταγραφές του SBP μία ασαφή και ημι-παρατεταμένη επιφανειακή ανάκλαση χωρίς υποεπιφανειακούς ανακλαστήρες δηλώνοντας την πιθανή παρουσία αμμώδη πυθμένα. Από επιτόπου παρατήρηση (Hasiotis, 2010), στην περιοχή υπάρχουν εκτεταμένες περιοχές ή/και πάγκοι ποσειδωνίας που αναπτύσσονται έως βάθους περίπου 30 μέτρων. Βαθύτερα από τα 40 μέτρα, ο ακουστικός χαρακτήρας των τομογραφιών αλλάζει και εμφανίζεται ένα ακουστικά διαφανές-ημιδιαφανές επιφανειακό στρώμα που επικαλύπτει μια παρατεταμένη υποεπιφανειακή ανάκλαση (Εικ. 12). Ο ακουστικός αυτός τύπος υποδηλώνει την παρουσία ενός σχεδόν ομογενοποιημένου επιφανειακού στρώματος χαλαρών ιζημάτων (άμμου), το οποίο επικάθεται σε έναν ορίζοντα από χονδρόκοκκα ή συμπιεσμένα ή βραχώδη υλικά που αποτελεί το ακουστικό υπόβαθρο, καθώς κάτω από αυτό δε διεισδύουν τα ηχητικά κύματα. Οι ηχογραφίες από το SSS στην περιοχή αυτή δείχνουν μία μέσης έντασης ανακλαστικότητα με, τοπικά, θέσεις εντονότερης ανακλαστικότητας που επιβεβαιώνουν της αδρομερή (αμμούχα) σύσταση των επιφανειακών ιζημάτων. Αυτό το πρότυπο ακουστικού τύπου και ανακλαστικότητας είναι αντιπροσωπευτικό για τομεγαλύτερο τμήμα της περιοχής μελέτης. Εικ.11.: Τομογραφίες όπου φαίνεται η μείωση του πάχους με την αύξηση του βάθους. 25
Αποτελέσματα Εικ.12.: Τομογραφία όπου φαίνεται ένα ακουστικά διαφανές-ημιδιαφανές επιφανειακό στρώμα που καλύπτει μια παρατεταμένη υποεπιφανειακή ανάκλαση. Τοπικά, κοντά στην ακτή της Σικίνου, εμφανίζονται περιοχές όπου το ακουστικό υπόβαθρο φτάνει σε μικρό βάθος (<1 μέτρο) κάτω από τον πυθμένα ή/και αναδύεται στην επιφάνεια με συνέπεια την παρουσία συνεκτικών ιζημάτων ή βραχωδών εξάρσεων (Εικ. 13). Ανάλογα με το ανάγλυφο που δημιουργείται οι περιοχές αυτές εμφανίζουν στις ηχογραφίες του SSS εντονότερη ανακλαστικότητα ή εναλλαγές έντονης ανακλαστικότητας και ηχητικής σκιάς λόγω της δημιουργίας μικρο-αναγλύφου (Εικ. 14). Εικ. 13.: Τομογραφίες στις οποίες φαίνεται (a) ανάδυση του ακουστικού υποβάθρου πολύ κοντά στον πυθμένα και (b) εναλλαγές του ακουστικού υποβάθρου με θύλακες ιζημάτων. 26
Αποτελέσματα Εικ. 14: Ηχογραφίες (εκτός κλίμακας) στις οποίες παρατηρούνται περιοχές έντονης ανακλαστικότητας και τοπική εμφάνιση ηχητικών σκιών (βέλη)που δηλώνουν εξάρσεις του ακουστικού υποβάθρου στην επιφάνεια του πυθμένα. Σε βάθη μεγαλύτερα από 70 μέτρα εμφανίζεται ένα ιδιαίτερα έντονο μικρομεσο ανάγλυφο που αποδίδεται στην παρουσία βιογενών σχηματισμών (αναλυτικά παρουσιάζονται στην ενότητα 4.3) και που επεκτείνεται σε μεγάλο τμήμα της περιοχής μελέτης. Οι σχηματισμοί αυτοί εμφανίζουν μεγαλύτερη πυκνότητα και δημιουργούν πιο έντονο ανάγλυφο στο ανατολικό και βόρειο τμήμα (προς τη Σίκινο) σε βάθη μεταξύ 70 και 95 μέτρων αν και τοπικά εμφανίζονται μέχρι και τα 115 μέτρα. Στις τομογραφίες υποδομής πυθμένα εμφανίζονται κυρίως σε θέσεις με αυξημένο πάχος ιζημάτων και παρουσιάζουν ασαφείς ανακλάσεις του επιφανειακού ανακλαστήρα σε συνδυασμό με την παρουσία υπερβολικών ανακλάσεων (Εικ. 15). Στις ηχογραφίες του SSS, παρουσιάζουν περιοχές πιο έντονης ανακλαστικότητας με ή χωρίς ηχητική σκιά (Εικ. 16). Στην ψευδοτρισδιάστατη φωτοσκιασμένη απεικόνιση του MBES φαίνονται περιοχές εκτεταμένη εξάπλωση και έντονη μορφολογία του πυθμένα που καλύπτεται από τους σχηματισμούς αυτούς (Εικ. 10 και 17). Γενικά, τοανάγλυφοπου δημιουργούν οι βιογενείς σχηματισμοί κυμαίνεται από μερικά εκατοστά έως σχεδόν 5 μέτρα και παρουσιάζουν κλίσεις μέχρι και 15. 27
Αποτελέσματα Αναπτύσσονται ακανόνιστα στον πυθμένα αν και παρατηρούνται κυρίως σε περιοχές που καλύπτονται από χαλαρά αμμώδη ιζήματα. Εικ. 15.: Τομογραφίες στις οποίες εμφανίζονται οι βιογενείς σχηματισμοί με ασαφείς και διακοπτόμενες επιφανειακές ανακλάσεις (βέλη). 28
Αποτελέσματα Εικ. 16..: Ηχογραφίες (εκτός κλίμακας), στις οποίες φαίνεται η διαφορετικής έντασης ανακλαστικότητα, με ή χωρίς ηχητικές σκιές, που δημιουργούν οι βιογενείς σχηματισμοί. Στα κεντρικά και νότια της περιοχής μελέτης παρατηρείται περιοχή με χαμηλές κλίσεις, σε βάθη μεγαλύτερα από 100 μέτρα, χωρίς δημιουργία σημαντικού ανάγλυφου (Εικ. 18). Η επιφανειακή ανάκλαση στις τομογραφίες τουsbp εμφανίζεται περιστασιακά-τοπικά ημιπαρατεταμένη έως παρατεταμένη με μείωση της διείσδυσης (Εικ. 19), ενώ στις ηχογραφίες του SSS έχουμε στις αντίστοιχες θέσεις μεταβολή της ανακλαστικότητας σε πιο έντονη, σε σχέση με τις παρακείμενες περιοχές (Εικ. 20). Σύμφωνα με τον ακουστικό τύπο των τομογραφιών και με βάση 29
Αποτελέσματα την ανακλαστικότητάτων ηχογραφιών οι περιοχές αυτές καλύπτονται από αδρομερέστερα ή/και σχετικά συμπαγοποιημένα υλικά χωρίς δημιουργία έντονου αναγλύφου. Η απουσία συσχέτισης των ηχητικών αυτών εμφανίσεων με το ακουστικό υπόβαθρο δηλώνει τη μεταβολή στη φύση των επιφανειακών ιζημάτων λόγω της πιθανής παρουσίας τραγάνας. Στην συγκεκριμένη περιοχή παρατηρούνται επίσης στις ηχογραφίες του SSS γραμμώσεις στον πυθμένα (Εικ. 20), χωρίς σημαντικό ανάγλυφο και πιθανόν οφείλονται στη δράση ρευμάτων ή σε ουλές λόγω αλιευτικής δραστηριότητας. Εικ. 17.:Εικόνες ψευδοτρισδιάστατηςφωτοσκιασμένης απεικόνισης από το MBES(εκτός κλίμακας), στις οποίες φαίνεται το έντονο ανάγλυφο των βιογενών σχηματισμών. 30
Αποτελέσματα Εικ. 18.: Ψευδοτρισδιάτατη απεικόνιση περιοχής (εκτός κλίμακας), στα κεντρικά νότια με ομαλό ανάγλυφο και μικρές κλίσεις Εικ. 19.: Τομογραφία υποδομής πυθμένα (SBP) στην οποία εμφανίζεται σχεδόν παρατεταμένη επιφανειακή ανάκλαση(a) και μειωμένη διείσδυση, ένδειξη πιο αδρομερών ή αρκετά συμπαγοποιημένωνιζημάτων. Ενδιάμεσα στις περιοχές αυτές, ο ημιπαρατεταμένος επιφανειακός ανακλαστήρας και η υψηλότερη διεισδυτικότητα δηλώνουν παρουσία χαλαρών ιζημάτων(άμμο). Εικ. 20.:Απόσπασμα μωσαϊκού SSS(εκτός κλίμακας), στο οποίο σημειώνονται οι τοπικά πιο έντονες ανακλάσεις που οφείλονται σε συμπαγοποιημένα ή σε αδρόκοκκα ιζήματα (τραγάνα)(μαύρα βέλη) και οι γραμμώσεις που έχουν διεύθυνση βορειοανατολική νοτιοδυτική(κόκκινα βέλη και μεγέθυνση περιοχής). 31
Αποτελέσματα Στα δυτικά, λίγο πιο ρηχά από την ισοβαθή των 105 μέτρων, παρατηρείται στις τομογραφίες μία απότομη μεταβολή της κλίσης και παρουσίαπαρατεταμένης επιφανειακής ανάκλασης χωρίς υποεπιφανειακές ανακλάσεις λόγω της εμφάνισης του ακουστικού υποβάθρου στην επιφάνεια του πυθμένα (Εικ. 21), ενώ στις ηχογραφίες εμφανίζεται πολύ έντονη ανακλαστικότητα και τοπικά εμφάνιση ηχητικών σκιών (Εικ. 22). Από τη γενικότερη μορφολογία σε συνδυασμό με το βάθος του μορφολογικού αυτού χαρακτηριστικού συμπεραίνεται ότι πρόκειται για μία παλαιοακτή που αναπτύσσεται σε όλο το εύρος της ζώνης έρευνας στην περιοχή της Φολεγάνδρου. Εικ. 21.: Τομογραφίες υποδομής πυθμένα (SBP) (a) πριν την παλαιοακτή, όπου παρατηρείται η ημιπαρατεταμένη επιφανειακή ανάκλαση με διακοπτόμενους υποεπιφανειακούς ανακλαστήρεςκαι (b, c) η τοπικά απότομη αλλαγή βάθους και η επιφανειακή εμφάνιση του ακουστικού υποβάθρου (βέλη). 32
Αποτελέσματα Εικ. 22.:Απόσπασμα μωσαϊκού SSS(εκτός κλίμακας),στο οποίο φαίνεται η εντονότερη ανακλαστικότητα στην περιοχή που βρίσκεται η παλαιοακτή. Δυτικότερα της παλαιοακτής (προς τη Φολέγανδρο) παρατηρείται αρχικά μια περιοχή με μεγάλο πάχος ιζημάτων (μεγαλύτερο από 5 μέτρα), πιθανότατα χαλαρών αφού στις τομογραφίες εμφανίζεται μία ημιπαρατεταμένη επιφανειακή ανάκλαση με μερικούς υποεπιφανειακούς ανακλαστήρες (Εικ. 21b,c). Αμέσως μετά εμφανίζεται ανώμαλο ανάγλυφο με μεγάλες κλίσεις (Εικ. 22) και παρατηρείται ανάδυση του ακουστικού υποβάθρου στις τομογραφίες. Η περιοχή αυτή, όπως φαίνεται και από τις εναλλαγές έντονης ανακλαστικότηταςμε εκτεταμένες ηχητικές σκιές στις ηχογραφίες του SSS(Εικ. 23), είναι βραχώδης με έντονο ανάγλυφο. Ακριβώς μπροστά από την ακτή της Φολεγάνδρου διακρίνεται ένα πολύ απότομο βραχώδες πρανές που αποτελεί μάλλον τη συνέχεια ενός χερσαίου ρήγματος, Στην ευρύτερη περιοχή εμφανίζονται επίσης βιογενείς σχηματισμοί, περιορισμένοι σε έκταση, στις περιοχές όπου υπάρχουν ιζήματα. 33
Αποτελέσματα Εικ. 22.:Εικόνα ψευδοτρισδιάτατηςφωτοσκιασμένης απεικόνισης από MBES(εκτός κλίμακας) όπου φαίνεται το έντονο ανάγλυφο και η συνέχεια του χερσαίου ρήγματος (βέλος). Εικ. 23:Απόσπασμα μωσαϊκού SSS(εκτός κλίμακας) στο οποίο φαίνεται η διαφοροποίηση της ανακλαστικότητας και η εμφάνιση ηχητικής σκιάς, λόγω παρουσίας βραχώδους υποστρώματος. 4.3 Γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά βιογενών σχηματισμών Η υπόθεση ότι οι λοφοειδείς σχηματισμοί που παρατηρούνται στις καταγραφές και των τριώνοργάνων θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης είναι υβώματα με βιογενή δομικά χαρακτηριστικά και ότι πιθανότατα βασικοί οργανισμοί 34
Αποτελέσματα τους είναι είδη κοραλλιογενών μακροφυκών, προκύπτει από συνδυασμό διαφόρων πληροφοριών: (α) Υπάρχουν μαρτυρίες ντόπιων ψαράδων για το ιδιαίτερο ανάγλυφο της περιοχής καθώς και για την παρουσία κοραλιών, (β) οι καταγραφές τουsbp καιτου SSSπαρουσιάζουν εξαιρετικά παρόμοια ακουστικά χαρακτηριστικά με αυτά που παρουσιάζει ως κοραλλιογενή μακροφύκη ο Georgiadesetal., (2009) στην μελέτη του που αφορά την περιοχή των ανατολικών Κυκλάδων και (γ) σε μικρού μήκους πυρήνες και επιφανειακά δείγματα ιζημάτων από την περιοχή μελέτης έγινε αναγνώριση βιογενών ιζημάτων και κοραλλιών (Εικ. 24) (Hasiotis, 2010). Όσον αφορά στην αναγνώριση των ειδών, αναμένεται να αφορούν είδη κοραλλιογενών μακροφυκών, παρόμοια με αυτά που αναγνώρισε ο Georgiadesetal., (2009) καθώς η μελέτη του αφόρα γειτονική περιοχή και παρόμοια βάθη. Επιπλέον, στη μελέτη των Betzleretal., (2011) στον κόλπο του Oran (Alboranridge) στη δυτική Μεσόγειο σε παρόμοια βάθη, συλλέχθηκαν (i) καταγραφές SBP με παρόμοια ακουστικά χαρακτηριστικά και (ii) πυρήνες ιζημάτων στους οποίους αναγνωρίστηκαν, μεταξύ άλλων, είδη κοραλλιογενών μακροφυκών και ροδόλιθων. Εικ.24.: Φωτογραφία μικρού μήκους πυρήνα (SF-14) που συλλέχθηκε από τα 76,5 μέτρα βάθος, και περιέχει χονδρόκοκκη άμμο με βιογενή θραύσματα και κοράλλια (Hasiotis, 2010). Οι βιογενείς σχηματισμοί παρουσιάζουν στις τομογραφίες μια ασαφή, διακοπτόμενη και τοπικά υπερβολική επιφανειακή ανάκλαση, η ένταση της οποίας είναι σημαντικά χαμηλότερη σε σχέση με την ένταση της παρακείμενης επιφανειακής ανάκλασης του βυθού (Εικ. 15, 25). Το εσωτερικό των βιογενών σχηματισμών παρουσιάζεται ηχητικά διαφανές έως ημιδιαφανές γεγονός που δηλώνει ότι δεν υπάρχει κάποιος συγκεκριμένος ορίζοντας/ανακλαστήρας που αποτελεί τον πυρήνα 35
Αποτελέσματα της δημιουργούμενης μορφής (Εικ. 15, 25). Ο γενικός ακουστικός χαρακτήρας δηλώνει το ανώμαλο επιφανειακό ανάγλυφο αλλά και τη διάχυση της ενέργειας που μάλλον οφείλεται σε ασυνέχειες και κοιλότητες των βιογενών δομικών συστατικών που απαρτίζουν το εσωτερικό των σχηματισμών αυτών. Στις ηχογραφίες (Εικ. 26) του SSS αναγνωρίζονται ως περιοχές κυμαινόμενης ανακλαστικότητας που σε κάποιες περιπτώσεις εμφανίζεται και ακουστική σκιά, ενώ στη ψευδοτρισδιάστατη φωτοσκιασμένη απεικόνιση μορφολογίας του πυθμένα (Εικ. 27) εμφανίζονται ως περιοχές που δημιουργούν μικρο- έως έντονο ανάγλυφο. Οι σχηματισμοί αυτοί καταγράφονται διαφορετικά στα όργανα μελέτης μάλλον διότι διαφέρουν μεταξύ τους σε μορφολογία, σύσταση ειδών, ηλικία, κ.α. Εικ.25.:Τομογραφία υποδομής πυθμένα στην οποία εμφανίζεται πληθώρα βιογενών σχηματισμών που πιθανόν να συνθέτουν κάποια αποικία στο κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης. Εικ.26.:Απόσπασμα μωσαϊκού SSS(εκτός κλίμακας) στο οποίο φαίνεται η διαφοροποίηση της ανακλαστικότητας και η εμφάνιση θέσεων εναλλαγών εντονότερης ανακλαστικότητας / ηχητικής σκιάς, λόγω παρουσίας βιογενών σχηματισμών στα κεντρικά της περιοχής μελέτης.. 36
Αποτελέσματα Εικ. 27.:Εικόνα ψευδοτρισδιάτατηςφωτοσκιασμένης απεικόνισης από MBES(εκτός κλίμακας), όπου φαίνεται το μίκρο-μεσαίοανάγλυφο που δημιουργεί η αποικία βιογενών σχηματισμών στο κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης. Οι περισσότεροι από τους σχηματισμούς που παρατηρήθηκαν αναπτύσσονται σε πολύ μικρές αποστάσεις μεταξύ τους και δημιουργούν αποικίες (Εικ. 25, 26, 27). Όπου εμφανίζονται, παρατηρείται αύξηση του πάχους ιζημάτων σε σχέση με τις παρακείμενες περιοχές. Πιθανές αιτίες αυτής της αύξησης του πάχους να είναι (α) η επιπρόσθετη ιζηματογένεση κατά την ανάπτυξη και τον θάνατο των οργανισμών που ευθύνονται για την κατασκευή τους και (β) η συγκράτηση των ιζημάτων που μεταφέρονται από ρεύματα βυθού αφού η συγκεκριμένη δομή μπορεί να λειτουργήσει και σαν παγίδα μετακινούμενου υλικού. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό που παρατηρήθηκε σε βιογενείς σχηματισμούς στα βορειοανατολικά της περιοχής μελέτης (προς τη Σίκινο) είναι ότι αν και διάφορες αποικίες εμφανίζονται σε παρόμοια βάθηέχουν σημαντικές διαφορές στο μεταξύ τους ύψος. Ομάδες αποικιών εμφανίζουν πολλά, αλλά μικρά σε ύψος υβώματα (Εικ. 28, 29) σε αντίθεση με παρακείμενες αποικίες που παρουσιάζουν σημαντικά ύψη (Εικ. 30, 31). Η διαφορά αυτή αποδίδεται στη μεταβολή της απόστασης των διαφορετικών ομάδων αποικιών από την ακτή της Σικίνου, αφού η μία ομάδα αποικών (πολλά και μικρά σε ύψος υβώματα) βρίσκεται σε διπλάσια απόσταση (1400 μέτρα) από την ακτή σε σχέση με τις αποικίες των υψηλότερων σχηματισμών (700μέτρα). 37
Αποτελέσματα Εικ. 28.:Τομογραφία υποδομής πυθμένα (SBP) στην οποία εμφανίζεται πληθώρα βιογενών σχηματισμών με μικρό ύψος, βορειοανατολικά της περιοχής μελέτης. Εικ. 29:Απόσπασμα μωσαϊκού SSS(εκτός κλίμακας), στο οποίο φαίνεται η διαφοροποίηση της ανακλαστικότητας,λόγω παρουσίας βιογενών υβωμάτων στα βορειοανατολικά της περιοχής μελέτης. Εικ. 30:Τομογραφία υποδομής πυθμένα (SBP) στην οποία εμφανίζονται σημαντικού ύψους υβώματα όχι ιδιαίτερα κοντά το ένα με το άλλο. Οι σχηματισμοί αυτοί φαίνεται να προκαλούν τοπική αύξηση πάχους ιζημάτων σε σχέση με τα παρακείμενα ιζήματα, βορειοανατολικά της περιοχής μελέτης. 38
Αποτελέσματα Εικ. 31.:Απόσπασμα μωσαϊκού SSS(εκτός κλίμακας), στο οποίο φαίνεται η έντονη ανακλαστικότητα λόγω παρουσίας βιογενών υβωμάτων, στα βορειοανατολικά της περιοχής μελέτης. 4.3.1. Επιφανειακή κατανομή βιογενών σχηματισμών Η επιφανειακή κατανομή των βιογενών σχηματισμών πραγματοποιήθηκε αρχικά από τη χωριστή μελέτη και ψηφιοποίηση τους από κάθε σύστημα ακουστικής διασκόπησης χωριστά (Εικ. 32, 33, 34), ενώ κατόπιν η πληροφορία συγκεντρώθηκε και αποτυπώθηκε σε έναν χάρτη όπου φαίνεται η ακριβήςτους θέση αλλά και η έκταση που καταλαμβάνουν (Εικ. 35). Η μεθοδολογία αυτή ακολουθήθηκε για να αποφευχθούν λανθασμένες ερμηνείες κυρίως στα συστήματα του MBESκαι του SSS, όπου η απεικόνιση των βιογενών σχηματισμών είναι παρόμοια με αυτή των επιφανειακών εμφανίσεων του υποβάθρου αλλά και θέσεων μικροαναγλύφου λόγω της ανάδυσης του ακουστικού υποβάθρου σε μικρό βάθος κάτω από την επιφάνεια του πυθμένα. Η επιβεβαίωση των θέσεων των βιογενών σχηματισμών πραγματοποιήθηκε από τις καταγραφές του SBP. 39
Αποτελέσματα Εικ. 32.: Χάρτης της περιοχής μελέτης με ψηφιοποιημένες τις θέσεις των βιογενών σχηματισμών που αναγνωρίστηκαν από τις τομογραφίες του τομογράφου υποδομής πυθμένα (SBP). Εικ. 33.: Χάρτης της περιοχής μελέτης με ψηφιοποιημένες τις θέσεις των βιογενών σχηματισμών όπως αναγνωρίστηκαν στις ηχογραφίες του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (SSS).Πρέπει να σημειωθεί ότι η κάλυψη του SSSήταν μικρότερη σε έκταση σε σχέση με τα άλλα δύο όργανα. 40
Αποτελέσματα Εικ. 34.: Χάρτης της περιοχής μελέτης με ψηφιοποιημένες τις θέσεις των βιογενών σχηματισμών που αναγνωρίστηκαν από τη χαρτογράφηση στη ψευδοτρισδιάστατη φωτοσκιασμένη απεικόνιση του πολυδεσμικού ηχοβολιστή (MBES). Εικ. 35.: Χάρτης χωρικής κατανομής των βιογενών σχηματισμών όπως προέκυψε από τη σύνθεση της πληροφορίας και από τα τρία ηχοβολιστικά όργανα (SBP, SSS, MBES). 41
Αποτελέσματα Σύμφωνα με την καταγραφή των βιογενών σχηματισμών στον τομογράφο υποδομής πυθμένα, οι σχηματισμοί αυτοί εκτείνονται σε μια περιοχή 3,630 km 2 και καταλαμβάνουν το 9% της περιοχής μελέτης(εικ.32). Από την καταγραφή των βιογενών σχηματισμών στον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης SSS,οι σχηματισμοί αυτοί εκτείνονται σε μια περιοχή 1,183 km 2 και καταλαμβάνουν το 2,9% της περιοχής μελέτη (Εικ.33) (σημειώνεται όμως ότι κάλυψη του SSS ήταν μικρότερη σε σχέση με τα άλλα 2 όργανα). Συμφώνα με την ψευδοτρισδιάστατη φωτοσκιασμένη απεικόνιση του πολυδεσμικού ηχοβολιστή (MBES), οι βιογενείς σχηματισμοί εξαπλώνονται σε4,633km 2 και καταλαμβάνουν το 11,4% της περιοχής μελέτη (Εικ.34). Από το συνδυαστικό χάρτη της πληροφορίας και των τριών οργάνων προκύπτει τελικά ότι οι βιογενείς σχηματισμοί στην περιοχή μελέτης καταλαμβάνουν έκταση7,459 km 2 που αποτελεί το 18% της περιοχής (Εικ. 35). 4.4 Ρυθμοί ιζηματογένεσης Ο προσδιορισμός του ρυθμού ιζηματογένεσης στην περιοχή μελέτης πραγματοποιήθηκε κατά μήκος 3 τομών, στα ανατολικά (τομή 1), κεντρικά (τομή 2) και δυτικά (τομή 3) (Εικ. 36), με βάση την καμπύλη του Bard et al. (1990) (Εικ. 37). Ο ρυθμός ιζηματογένεσης υπολογίστηκε με τον προσδιορισμό αρχικά του βάθους του ακουστικού υποβάθρου στην κάθε τομή και υπολογισμό της ηλικίας τουαπό την καμπύλη του Bardetal., (1990) θεωρώντας ότι αντιστοιχεί στο επίπεδο βάσης πριν την τελευταία άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Κατόπιν υπολογίστηκε το πάχος των ιζημάτων σε συγκεκριμένες θέσεις (πάνω στις θέσεις των τομογραφιών) κατά μήκος των τομών, σε συνδυασμό με το χάρτη των ισοπαχών (Εικ. 38) και τελικά προσδιορίστηκε ο ρυθμός απόθεσης των ιζημάτων (Πίνακες 1, 2,3). Υπολογίστηκε ότι τα τελευταία 15 χιλιάδες χρόνια περίπου, οι ρυθμοί ιζηματογένεσης στη περιοχή μελέτης είναι κατά μέσο όρο 0,13mm/yr. Αναλυτικότερα, κατά μήκος της ανατολικής τομής είναι κατά προσέγγιση 0,13mm/yr, στο κεντρικό τμήμα είναι 0,14mm/yr και στο δυτικό τμήμα είναι 0,12mm/yr. 42
Αποτελέσματα Εικ. 36.:Χάρτης της περιοχής μελέτης στον οποίο απεικονίζονται οι τρείς τομές κατά μήκος των οποίων υπολογίστηκε ο ρυθμός ιζηματογένεσης. Εικ. 37.: Καμπύλη της ανόδου στάθμης θάλασσας. Οι αριθμοί στην καμπύλη αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς ρυθμούς ανόδου (σε mm/yr)(bard et al., 1990). 43