BIO-411 Bενθική Oικολογία 1. Εισαγωγή Γιάννης Kαρακάσης karakassis@biology.uoc.gr
Οικοσύστημα υφαλοκρηπίδας της Kρήτης Karakassis & Eleftheriou 1997, 1998 N23o 25' E 35 o 49' K X 1X3 X 5 200m H 3 H 7 R 2 R 5 R 7 H 1 H 5 200m 200m MR M 4 M M 1 M 2 3 I S SE 26 o 31' E 34 o 49' N
Σχέδιο δειγματοληψίας Αλιευτικ όπεδίο near τράτα X3, δράγα Agassiz X3 ROV far CTD Side Scan Sonar grabs Sandy+ reefs Muddy sand + L maerl ιχθυοτροφεία υδρακουσ τικά
φωτογράφηση διατομής ιζήματος (SPI): ένα «ανάστροφο περισκόπιο» Φωτογρ. Mηχανή γυαλί κάτοπτρο
Eικόνες SPI σε ιχθυοκλωβούς H2S CH4 UF FS Bg FS BLT BT BLT Karakassis, Tsapakis, Smith, Rumohr. (2002) Mar Ecol Prog Ser 227
Ορισμός - ετυμολογία Βένθος: αρχ. Ελληνική λέξη με αρχική σημασία «βάθος», προέλευση από την λέξη βύθιος Βένθος = οι οργανισμοί (ζωϊκοί ή φυτικοί) που ζούν στο βυθό ή σε στενή σχέση με αυτόν Βενθικός: επίθετο που σχετίζεται με το περιβάλλον του βυθού Βενθικό οριακό στρώμα (benthic boundary layer): το στρώμα του νερού που βρίσκεται αμέσως επάνω από τον βυθό και εκτείνεται προς τα πάνω από 10 μέχρι αρκετές εκατοντάδες μέτρα
Γιατί αυτό το μάθημα γ γ γ γ Η βενθική οικολογία συγκροτούν μαζί με την πλαγκτονική οικολογία την θαλάσσια οικολογία που αφορά τις σχέσεις στο μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη (70% της επιφάνειας της γης) Στη θάλασσα ζεί ο μεγαλύτερος αριθμός ανώτερων ταξινομικών ομάδων από όλους τους άλλους τύπους οικοσυστημάτων Το 16.7% των ειδών είναι θαλάσσια Το 98% των θαλάσσιων ειδών είναι βενθικά
Πόσα είδη υπάρχουν ; Περιγρ. είδη Eκτίμηση αριθμού ειδών (χιλ.) min max αριθμός εργασία ακρίβεια # Viruses 4 50 1000 400Very poor Bacteria 4 50 3000 1000Very poor Fungi 72 200 2700 1500Moderate "Protozo 40 60 200 200Very poor "Algae" 40 150 1000 400Very poor Plants 270 300 500 320 Good Nematod 25 100 1000 400 Poor hropods Crustac eans 40 75 200 150Moderate Arachnid 75 300 1000 750Moderate Insects 950 2000 100,000 8000Moderate Molluscs 70 100 200 200Moderate Chordate 45 50 55 50 Good Others 115 200 800 250Moderate Σύνολο 1750 3,635 111,655 13,620Very poor
Παράδειγμα υπολογισμού με παρέκταση (extrapolation) O Erwin (1982) με τη μέθοδο knockdown ψέκασε 19 δέντρα του τροπικού είδους Luehea seemannii και βρήκε 9000 κολεόπτερα που ανήκαν σε 1200 είδη (!!!) χωρίς ο αριθμός να δείχνει ότι εξαντλείται 13.5% (162 είδη) ζουν μόνο στην L. seemannii Yπάρχουν περίπου 50.000 είδη τροπικών δέντρων Aν η L. seemannii είναι αντιπροσωπευτικό είδος τότε υπάρχουν περίπου 8.1 εκατ. ενδημικά σε ένα μόνο είδος δέντρου Aν προσθέσουμε και 2.7 εκατ. (1/3) κοσμοπολιτικά τότε φθάνουμε στα 10.8 εκατ. είδη μόνο ως προς τα canopy beetles Aν θεωρήσουμε ότι τα είδη αυτά είναι το 40% των τροπικών αρθροπόδων τότε το σύνολο φθάνει στα 27 εκατ. Aν θεωρήσουμε ότι το 90% των αρθροπόδων ζεί στους τροπικούς τότε συνολικά μπορούμε να συζητάμε για 30 εκατ. αρθρόποδα στον κόσμο.
Ο ωκεάνιος βυθός
Γιατί αυτό το μάθημα Η βενθική οικολογία είναι ένας σημαντικός κλάδος που έχει δώσει σημαντικά ευρήματα που αφορούν την ζωή και την κατανομή των θαλάσσιων οργανισμών Καλά set δεδομένων Πολύπλοκος συνδυασμός αβιοτικών και βιοτικών σχέσεων Σύστημα «ανοιχτό» στην ανταλλαγή ενέργειας Δυνατότητα ελέγχου υποθέσεων για τους μηχανισμούς διατήρησης και διάβρωσης της βιοποικιλότητας
Γιατί αυτό το μάθημα γ Tο βένθος παίζει σημαντικό ρόλο στα παράκτια συστήματα που είναι και τα πλέον σημαντικά για την διαχείριση και διατήρηση
Νηρητική ζώνη (κοντά στην ακτή) Διαπαλιρροιακή ζώνη (παραλιακή) Πελαγική ζώνη (open ocean) ποταμόκολποι υφαλοκρηπίδα Εύφωτη ζώνη Αβυσαία ζώνη βένθος Αυξηση σημασίας βένθους Αυξηση σημασίας πλαγκτού
Γιατί αυτό το μάθημα Τα βενθικά οικοσυστήματα παρουσιάζουν εξαιρετικά μεγάλο φάσμα ποικιλομορφίας ως προς τους οργανισμούς που τα συγκροτούν, και τις οικολογικές σχέσεις που επικρατούν
Διαπαλιρροιακή ζώνη Ζώνη κατά μήκος της ακτής που διαδοχικά καλύπτεται και αποκαλύπτεται από το θαλασσινό νερό.
Διαπαλιρροιακή ζώνη γ Μια υγρή και μια όχι
Ρηχία: έκθεση Πλύμμη: κάλυψη Τι μας ενδιαφέρει?
Eύφωτη ζώνη Ζώνη διείσδυσης του φωτός =ζώνη φωτοσύνθεσης Περιλαμβάνει παράκτιες ζώνες και ανοιχτά νερά
Αβυσαία ζώνη Περιοχή απόλυτου σκότους Οβυθόςτου ωκεανού μπορεί να εκτείνεται μέχρι βάθους 6km Πηγή τροφής?
Ηλιακό φώς Θερμό νερό Μεγάλος αριθμός ειδών Κυριαρχία κοραλιών Κοραλλιογενείς ύφαλοι
Κοραλλιογενείς ύφαλοι
Κοραλλιογενείς ύφαλοι Ρεύματα και κύματα παρέχουν νερού με θρεπτικά Τα κοράλια εκκρίνουν CaCO3 με τον σκελετό τους που αποτελεί την δομή του υφάλου. Μεγάλη ποικιλία ειδών, μεγάλη παραγωγικότητα, σύνθετες αλληλεπιδράσεις Βραδεία αύξηση, εύθραυστο σύστημα, ευαίσθητο στην στην ρύπανση και την ανθρώπινη διατάραξη.
Κοινότητες υδροθερμικών πηγών Γεωθερμικά θερμαινόμενο νερό Βακτήρια ανάγουν τις θειικές ενώσεις Άλλοι οργανισμοί τρέφονται με τα βακτήρια
Γιατί αυτό το μάθημα Εκτός του επιστημονικού ενδιαφέροντος: Το βένθος χρησιμοποιείται για την περιβαλλοντική παρακολούθηση (monitoring) των περισσοτέρων ανθρώπινων δραστηριοτήτων που διαταράσσουν το περιβάλλον γιατί: Tο βένθος έχει σχετικά μακρό χρόνο απόκρισης στις περιβαλλοντικές αλλαγές αλλά οι επιπτώσεις διαρκούν περισσότερο H εικόνα του βένθους ολοκληρώνει τις επιπτώσεις για το χρόνο που προηγήθηκε H πληροφορία που λαμβάνεται από το βένθος είναι συχνά πιό αξιόπιστη από μια χημική ανάλυση
Διάφοροι τρόποι ζωής Οτρόποςζωήςενόςείδουςμπορείνα αλλάζει με την ηλικία. Πολλά βενθικά ζώα (π.χ. καρκινοειδή, μαλάκια, εχινόδερμα, πολύχαιτοι) μπορεί να έχουν πλαγκτονικές προνύμφες.
βένθος Eπιχλωρίδα (epiflora) ή επιπανίδα (epifauna) ζουν επάνω στον βυθό. Ενδοπανίδα (infauna) ζούν εντός του βυθού. Τα βενθικά φυτά περιορίζονται σε αβαθή νερά - Γιατί; Τα βενθικά ζώα συναντώνται παντού από τα αβαθή μέχρι την βαθειά θάλασσα
μεσοδιαστηματική (interstitial) πανίδα μειοπανιδικοί οργανισμοί μερικά αποκλειστικά θαλάσσια φύλα μεγάλες αφθονίες ελάχιστα μελετημένη συστηματική
αφθονία και βιομάζα βενθικών οργανισμών 1000 10 7 μικροπανίδα άτομα (m -2 ) 10 6 10 5 10 4 1000 μειοπανίδα μακροπανίδα μακροπανίδα μειοπανίδα 100 10 1.0 βιομάζα (g m -2 ) 100 μικροπανίδα 10 0.1
Υλικά του μαθήματος Διαλέξεις (handouts θα δοθούν στο δίκτυο) Bιβλίο JS Gray Video και σχολιασμός Παρουσιάσεις papers από σας (20%) Χρήση Internet για άντληση πληροφορίας Πυκνοεξαρτώμενες δραστηριότητες
περιεχόμενο του μαθήματος-1 Kατηγορίες βενθικών οργανισμών και τρόποι δειγματοληψίας και μελέτης τους Xαρακτηριστικά του βενθικού περιβάλλοντος και κύριες διαιρέσεις του Αλληλεπίδραση οργανισμών και ιζημάτων Σωματιδιακή οργανική ύλη στα θαλάσσια ιζήματα
περιεχόμενο του μαθήματος-2 Bενθικές κοινότητες, ποικιλότητα και διατάραξη Βενθική παραγωγή, τροφικοί τύποι και τροφικές και συμβιωτικές σχέσεις Κύρια βενθικά ενδιαιτήματα και επικρατούσες οικολογικές διεργασίες Παροχή τροφής, δομή πλεγμάτων και ποικιλότητα σε διαβαθμίσεις βάθους, οργανικού εμπλουτισμού και διατάραξης
περιεχόμενο του μαθήματος-3 Xαρακτηριστικά του βένθους της Mεσογείου Aνάλυση δεδομένων βενθικών βιοκοινοτήτων και κύρια μοντέλα εξήγησης της βιολογικής ποικιλότητας σε διάφορες κλίμακες χώρου και χρόνου Πηγές πληροφορίας στο Διαδίκτυο.
To «Bιβλίο» JS Gray The ecology of marine sediments: an introduction to the structure and function of benthic communities Cambridge Univ Press,, 1981 Mετάφραση (+προσθήκες προσθήκες) ομάδα Παν. Θεσσαλονίκης 2003
To «Bιβλίο» γ γ γ γ γ Πρόκειται για μάλλον παλαιό βιβλίο που όμως εξακολουθεί να έχει ενδιαφέρον Αποτελεί προσπάθεια συγκρότησης της βενθικής οικολογίας σε ενιαίο σύνολο Είναι βιβλίο με «άποψη» Δεν αρκεί μόνο του για την κάλυψη των αναγκών του μαθήματος αλλά σε συνδυασμό με τα λοιπά υλικά του μαθήματος Δεν περιλαμβάνει την «επανάσταση των πολυμεταβλητών»
Ο συγγραφέας γ γ John S Gray Καθηγ. Πανεπ. Oslo γ Η σελίδα του: http:// //folk.uio.no/johnsg γ γ γ Σημαντική συνεισφορά στην θαλάσσια Bιολογία ISI Highly Cited Scientist: Plant and Animal Sciences http://isihighlycited.com/home.cgi
Απαραίτητα εφόδια γ γ γ Γνώσεις Γενικής Oικολογίας Θαλάσσια Bιολογία Μαθηματικό υπόβαθρο