Βιοµετρικές παράµετροι νηµατωδών ως δείκτες κατάστασης εδαφών

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Σοφία Νικολάου Βιολόγος Βιοµετρικές παράµετροι νηµατωδών ως δείκτες κατάστασης εδαφών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ: «Οικολογικός Σχεδιασµός, Βιώσιµη Ανάπτυξη και ιαχείριση Προστατευόµενων Περιοχών» Θεσσαλονίκη 2010

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Σοφία Νικολάου Βιολόγος Βιοµετρικές παράµετροι νηµατωδών ως δείκτες κατάστασης εδαφών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ: «Οικολογικός Σχεδιασµός, Βιώσιµη Ανάπτυξη και ιαχείριση Προστατευόµενων Περιοχών» Θεσσαλονίκη 2010

ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI FACULTY OF SCIENCES SCHOOL OF BIOLOGY Sofia Nikolaou Biologist Nematode biometric parameters as indicators of soil condition MASTER S THESIS MASTER S DEGREE PROGRAMME: Ecological Planning, Sustainable Development and Management of Protected Areas Thessaloniki 2010

ΜΕΛΗ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ 1. Σγαρδέλης Στέφανος, Καθηγητής του Τµήµατος Βιολογίας Α.Π.Θ. 1,2 2. Στάµου Γεώργιος, Καθηγητής του Τµήµατος Βιολογίας Α.Π.Θ. 2 3. Αργυροπούλου Μαρία, Επίκουρος Καθηγήτρια του Τµήµατος Βιολογίας Α.Π.Θ. 2 1 Επιβλέπων καθηγητής 2 Μέλος εξεταστικής επιτροπής «Η έγκρισις της παρούσης διπλωµατικής εργασίας υπό του Τµήµατος Βιολογίας της Σχολής Θετικών Επιστηµών του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλοί αποδοχήν των γνωµών του συγγραφέως» (Ν.5343/1932, άρθρο 202, παρ.2)

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εργασία αυτή πραγµατοποιήθηκε στον τοµέα Οικολογίας του τµήµατος Βιολογίας, του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης, µε επιβλέποντα τον καθηγητή του τµήµατος Βιολογίας κ. Στέφανο Σγαρδέλη. Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον κ. Σγαρδέλη για την ανάθεση του θέµατος, την εποικοδοµητική συνεργασία καθώς και για την καθοδήγησή του σε όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Ευχαριστώ θερµά τον κ. Γεώργιο Στάµου, καθηγητή του τµήµατος Βιολογίας του ΑΠΘ και την κ. Μαρία Αργυροπούλου, επίκουρο καθηγήτρια του τµήµατος Βιολογίας του ΑΠΘ, για τη συµµετοχή τους στην εξεταστική επιτροπή της εργασίας µου. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τη διδάκτορα Μαρία Τσιαφούλη για το ενδιαφέρον της, τη στήριξή της και την ουσιαστική βοήθεια που µου προσέφερε, από την αρχή µέχρι και την ολοκλήρωση αυτής της προσπάθειας. Θα ήθελα, ακόµη, να ευχαριστήσω την υποψήφια διδάκτορα Μαίρη Καρµέζη και το διδάκτορα Γιώργο Μπούτση για την καθηµερινότητα που µοιραστήκαµε, την προθυµία τους να µε βοηθήσουν όταν χρειάστηκε και κυρίως για την εµψύχωση σε στιγµές που πραγµατικά το είχα ανάγκη. Τέλος, ευχαριστώ την οικογένειά µου, που είναι πάντα δίπλα µου και στηρίζει κάθε επιλογή µου. i

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι νηµατώδεις εµφανίζουν χαρακτηριστικά που τους καθιστούν κατάλληλους ως βιοδείκτες της κατάστασης των εδαφών. Έχει µελετηθεί ευρέως η απόκριση των βιοκοινοτήτων τους σε ένα µεγάλο φάσµα διαταραχών του εδάφους και διαχειριστικών πρακτικών. Ο κύριος σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να διερευνηθεί εάν οι βιοµετρικές παράµετροι των νηµατωδών µπορούν επίσης να χρησιµοποιηθούν ως δείκτες για την εκτίµηση της κατάστασης του εδάφους. Μελετήθηκε η απόκριση της βιοκοινότητας των νηµατωδών (αφθονία, βιοµετρικές παράµετροι) σε εδάφη µε καλλιεργητικές πρακτικές, που αντιστοιχούσαν σε τρία επίπεδα διαταραχής. Η συνολική αφθονία των νηµατωδών παρουσίασε µείωση µε την ένταση της διαταραχής, η οποία οφείλεται στην µείωση της αφθονίας των παρασιτικών φυτοφάγων νηµατωδών µε τιµή cp-3. Η δοµή του τροφικού πλέγµατος µετατοπίστηκε από την επικράτηση των φυτοφάγων νηµατωδών, στη χαµηλής έντασης διαταραχή, σε επικράτηση των µικροβιοφάγων, στα εδάφη µε ισχυρή διαταραχή. Παρατηρήθηκαν διαφορές στην αναλογία των ανώριµων ατόµων στον πληθυσµό ανάλογα µε την τροφική οµάδα ενώ για τους µυκητοφάγους και τους φυτοπαρασιτικούς νηµατώδεις καταγράφηκαν διαφορές και ανάλογα µε την ένταση της διαταραχής. Οι δείκτες βιοκοινότητας των νηµατωδών δεν διαφοροποιήθηκαν µεταξύ των τριών χειρισµών, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι δείκτες αυτοί δεν επέδειξαν ευαισθησία στην ανίχνευση των συγκεκριµένων διαταραχών. Μεταξύ των τροφικών οµάδων παρατηρήθηκαν διαφορές στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά, µε τους µυκητοφάγους και τους µη παρασιτικούς φυτοφάγους ωστόσο να εµφανίζουν γενικά παρόµοιο µορφοµετρικό πρότυπο. Οι βιοµετρικές παράµετροι των επιµέρους τροφικών οµάδων αποκρίθηκαν µε διαφορετικό τρόπο στους χειρισµούς δηλαδή οι διάφορες διαταραχές δεν ασκούν τις ίδιες πιέσεις σε όλες τις οµάδες των νηµατωδών. Στην ισχυρή διαταραχή κυριαρχούν άτοµα µε µικρότερες τιµές στο λόγο του µήκους προς το πλάτος καθώς και της επιφάνειας προς τον όγκο και µε µεγαλύτερη βιοµάζα, σε σύγκριση µε τις άλλες εντάσεις της διαταραχής. Τα χαρακτηριστικά αυτά φαίνεται ότι προσδίδουν στα άτοµα πλεονέκτηµα για την προσαρµογή και επικράτησή τους στο µικροπεριβάλλον αυτών των εδαφών. Συµπερασµατικά, οι βιοµετρικές παράµετροι των νηµατωδών παρουσίασαν ευαισθησία στις διαταραχές που µελετήθηκαν και φαίνεται ότι θα µπορούσαν να παρέχουν ενδείξεις για την κατάσταση των εδαφών ενώ σε συνδυασµό µε τα δεδοµένα αφθονιών θα µπορούσαν να δώσουν επιπρόσθετη ποσοτική πληροφορία για τις εδαφικές διεργασίες. ii

ABSTRACT Nematodes possess attributes that make them useful as bioindicators of soil condition. The response of nematode communities to a range of soil disturbances and management practices has been widely studied. The main purpose of the present thesis was to investigate whether nematode biometric variables can also be used as indicators for the assessment of soil condition. The response of nematode community (in terms of abundance and biometric variables) was studied in soils under different agricultural practices, which were corresponding to three levels of disturbance. Nematode total abundance was reduced depending on the intensity of disturbance, which is because of the decline in the abundance of plant parasitic nematodes with cp-3. The structure of the food web shifted from the dominance of plant feeding nematodes, under disturbance of low intensity, to the dominance of microbial feeding nematodes in soils under disturbance of high intensity. Differences were observed in the ratio of juveniles between feeding groups, while for fungal and plant parasitic nematodes differences were also reported in relation to the intensity of disturbance. Nematode community indices did not show any differences between the three treatments and that means that these indices were not sensitive in detecting the disturbances under investigation. Between trophic groups differences were reported in biometric variables, with fungal and non parasitic plant feeding nematodes showing in general a similar morphometric pattern. Biometric parameters of specific trophic groups appeared to respond in a different way to the treatments, which means that all intensities of disturbance did not exert the same pressures on every nematode guild. Under disturbance of high intensity, individuals that were dominated had lower value in length to width ratio as well as in surface area to volume ratio and a greater body biomass, compared to individuals under soils of intermediate or low intensity of disturbance. These characteristics probably provide an advantage for the adaptation and the dominance in the microenvironment of these soils. In conclusion, nematode biometric parameters showed sensitivity to the disturbances under investigation and it seems that they could offer an indication of soil condition while, in combination with abundance data they could provide additional quantitative information on soil processes. iii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 1 1.1. Ε ΑΦΟΣ... 1 1.1.1. Η σηµασία του εδάφους... 1 1.1.2. Υποβάθµιση του εδάφους... 2 1.1.3. Νοµικό πλαίσιο για την προστασία του εδάφους... 3 1.1.4. είκτες για την εκτίµηση της κατάστασης του εδάφους... 4 1.2. ΝΗΜΑΤΩ ΕΙΣ... 5 1.2.1. Γενικά γνωρίσµατα των νηµατωδών... 5 1.2.2. Εδαφικοί νηµατώδεις... 7 1.2.3. Οι νηµατώδεις ως δείκτες... 8 1.2.4. Τροφικές και λειτουργικές οµάδες νηµατωδών... 9 1.3. ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ... 11 1.3.1. Γενικά... 11 1.3.2. Το σωµατικό µέγεθος στους νηµατώδεις... 12 1.4. ΣΚΟΠΟΣ... 13 2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ... 15 2.1. ΕΙΓΜΑΤΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΚΑΙ ΧΕΙΡΙΣΜΟΙ... 15 2.2. ΑΝΑΛΥΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ... 16 2.2.1. εδοµένα αφθονίας... 16 είκτες βιοκοινότητας... 16 είκτης ποικιλότητας Renyi... 19 2.2.2. Εδαφικές παράµετροι... 20 2.2.3. εδοµένα βιοµετρίας... 21 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 23 3.1. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΒΙΟΚΟΙΝΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΝΗΜΑΤΩ ΩΝ... 23 3.1.1. Συνολική αφθονία... 23 3.1.2. Αφθονία τροφικών και λειτουργικών οµάδων... 24 3.1.3. Σχετική αφθονία τροφικών οµάδων... 26 3.1.4. είκτες βιοκοινότητας νηµατωδών... 28 3.1.5. Ποικιλότητα γενών... 29 3.2. ΒΙΟΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΝΗΜΑΤΩ ΩΝ... 34 3.2.1. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την κατανοµή των βιοµετρικών παραµέτρων... 36 3.2.2. Επίδραση των εδαφικών παραµέτρων στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά... 37 3.2.3. Επίδραση της έντασης της διαταραχής του εδάφους στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά... 41 3.2.4. Βιοµετρικά χαρακτηριστικά ανάλογα µε την τροφική οµάδα... 43 3.2.5. Αλληλεπίδραση µεταξύ τροφικών οµάδων και έντασης διαταραχής... 46 3.2.6. Λειτουργικές οµάδες... 51 Επίδραση της έντασης της διαταραχής στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά των λειτουργικών οµάδων... 53 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ... 59 4.1. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΒΙΟΚΟΙΝΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΝΗΜΑΤΩ ΩΝ... 59 4.1.1. Οι βιοκοινότητες των νηµατωδών στους τρεις χειρισµούς... 59 4.1.2. είκτες βιοκοινότητας και ποικιλότητα γενών... 65 4.2. ΒΙΟΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΝΗΜΑΤΩ ΩΝ... 68 iv

4.2.1. Επίδραση των εδαφικών παραµέτρων στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά των νηµατωδών... 68 4.2.2. Επίδραση της έντασης της διαταραχής στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά των νηµατωδών... 71 4.2.3. Βιοµετρικά χαρακτηριστικά των νηµατωδών ανάλογα µε την τροφική οµάδα... 75 4.2.4. Αλληλεπίδραση µεταξύ τροφικών οµάδων και έντασης διαταραχής... 77 4.2.5. Βιοµετρικά χαρακτηριστικά των λειτουργικών οµάδων των νηµατωδών... 79 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 82 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 84 v

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Ε ΑΦΟΣ 1.1.1. Η σηµασία του εδάφους Το έδαφος είναι η βάση των χερσαίων οικοσυστηµάτων και συνιστά κύριο συστατικό τους, επιτελώντας ένα πλήθος λειτουργιών και παρέχοντας σηµαντικές οικοσυστηµικές υπηρεσίες. Είναι το µέσο στήριξης και θρέψης των φυτών και αποτελεί ενδιαίτηµα για πλήθος οργανισµών, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για λειτουργίες του οικοσυστήµατος, όπως η ανακύκλωση της ενέργειας και των θρεπτικών, ενώ παράλληλα συµβάλλει στον έλεγχο παρασίτων και εισβολέων, στη διατήρηση της ποιότητας του νερού και του αέρα και διαδραµατίζει σηµαντικό ρόλο στον έλεγχο των αερίων του θερµοκηπίου. Το 60 µε 90% της χερσαίας πρωτογενούς παραγωγής αποικοδοµείται στο έδαφος (Giller, 1996), γεγονός που καταδεικνύει τη µεγάλη σηµασία των οικοσυστηµικών διεργασιών που λαµβάνουν χώρα σε αυτό. Επιπλέον, το έδαφος είναι σηµαντικός πόρος για τον άνθρωπο, που βασίζεται στις λειτουργίες του για την παροχή αγαθών, όπως η παραγωγή τροφίµων, ινών και καυσίµων. Οι λειτουργίες του εδάφους επιτελούνται σε διαφορετικά επίπεδα και καθορίζονται από εγγενή εδαφικά χαρακτηριστικά (π.χ. υφή, οργανικό υλικό, ph, πορώδες) και εξωτερικούς περιβαλλοντικούς (π.χ. κλιµατικούς, εδαφικούς, βιολογικούς) και ανθρωπογενείς (χρήση και διαχείριση του εδάφους) παράγοντες (Tóth et al., 2007). Σε τοπικό επίπεδο, οι εδαφικές διεργασίες, όπως η αποικοδόµηση και οι κύκλοι των θρεπτικών, καθορίζονται από τους οργανισµούς του εδάφους, τις αλληλεπιδράσεις τους µε τα φυτά και µε τις αβιοτικές εδαφικές συνθήκες, όπως η θερµοκρασία και η υγρασία (Wardle, 2002). Επιπλέον, σηµαντικό ρόλο στις λειτουργίες του εδάφους διαδραµατίζει και η πολυπλοκότητα των βιοτικών αλληλεπιδράσεων (Beck et al., 2005), π.χ. µεταξύ των συστατικών του τροφικού πλέγµατος. Οι βιοκοινότητες που διαβιούν στα εδάφη είναι µεταξύ των πιο ποικίλων, περιλαµβάνουν ένα µεγάλο εύρος µορφών ζωής και λειτουργιών, εµπλέκονται σε µεγάλο αριθµό οικολογικών διεργασιών και παρέχουν σηµαντικές οικοσυστηµικές υπηρεσίες στους ανθρώπινους πληθυσµούς (Lavelle et al., 2006). Παρά την αναγνώριση της µεγάλης βιοποικιλότητας του εδάφους η γνώση του αριθµού των ειδών, σε παγκόσµιο επίπεδο, παραµένει περιορισµένη και εκτιµάται ότι το 90 µε 95% των εδαφικών οργανισµών δεν έχει αναγνωριστεί (Wall, 2005). 1

Οι φυσικές (π.χ. υφή, δοµή) και οι χηµικές (π.χ. ph, αλατότητα) ιδιότητες του εδάφους διαµορφώνουν ένα πλήθος ποικίλων µικροενδιαιτηµάτων µέσα στο έδαφος και σε συνδυασµό µε τη σύνθεση της βλάστησης και τη γεωλογική του ιστορία συνεισφέρουν στη µεγάλη βιοποικιλότητά του. Τα εδάφη προσφέρουν ένα περιβάλλον ιδιαίτερα ετερογενές, τόσο χωρικά όσο και χρονικά, γεγονός που µπορεί να διευκολύνει το διαχωρισµό των οικοθέσεων και να οδηγήσει σε µεγαλύτερη συσσώρευση ειδών (Giller, 1996). Η χωρική ετερογένεια έχει αναγνωριστεί ως κύριος παράγοντας της µεγάλης βιοποικιλότητας του εδάφους (π.χ. Giller, 1996; Ettema et al., 1998; Decaёns, 2010; Parker, 2010) και είναι εµφανής τόσο σε οριζόντιο όσο και σε κατακόρυφο επίπεδο. Τα εποχικά πρότυπα που έχουν παρατηρηθεί στη δραστηριότητα µελών της εδαφοπανίδας είτε σχετίζονται µε αλλαγές των περιβαλλοντικών συνθηκών είτε αντιπροσωπεύουν µία στρατηγική αποφυγής των ανταγωνιστών (Giller, 1996). Με την µεγάλη ποικιλότητα και την πολυπλοκότητά της, η εδαφική βιοκοινότητα έχει ισχυρή επίδραση στις εδαφικές διεργασίες και στον τρόπο που αυτές οι διεργασίες µπορεί να ποικίλλουν στο χρόνο και το χώρο (Beck et al., 2005). 1.1.2. Υποβάθµιση του εδάφους Οι διεργασίες εδαφογένεσης επιτελούνται µε αργούς ρυθµούς και το έδαφος θεωρείται πρακτικά µη ανανεώσιµος πόρος. Σε αντίθεση µε τις παρατηρούµενες αλλαγές στην ποιότητα του αέρα και του νερού, σε περιπτώσεις όπου η ποιότητα του εδάφους µειώθηκε, οι ενδείξεις αυτής της αλλαγής µπορεί να µην είναι άµεσα παρατηρήσιµες και οι συνέπειες οποιασδήποτε µείωσης της ποιότητας του εδάφους µπορεί να µην είναι άµεσες (Nortcliff, 2002). Το ενδιαφέρον για τη σηµασία του εδάφους ως φυσικού πόρου ήταν γενικά περιορισµένο έως το δεύτερο µισό του 20 ου αιώνα, οπότε και άρχισαν να γίνονται αντιληπτές οι απειλές που αντιµετωπίζει καθώς και οι κίνδυνοι που ελλοχεύουν για τη λειτουργία των οικοσυστηµάτων εάν δεν ληφθούν τα αναγκαία µέτρα για την προστασία του. Στο πλαίσιο αυτό, σηµειώθηκε µία αλλαγή στη γενική θεώρηση του ρόλου των οικολογικών λειτουργιών του εδάφους και της σηµασίας των βιοκοινοτήτων των εδαφικών οργανισµών. Σε παγκόσµιο επίπεδο, η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσµού δηµιούργησε ολοένα και µεγαλύτερες απαιτήσεις για παραγωγή αγαθών, οδηγώντας στην απόδοση µεγάλων εκτάσεων γης στη γεωργία καθώς και σε πιο εντατικές χρήσεις γης. Οι εφαρµοζόµενες καλλιεργητικές πρακτικές προκάλεσαν, µε τη σειρά τους, 2

προβλήµατα υποβάθµισης και ρύπανσης του εδάφους. Η υποβάθµιση του εδάφους αναφέρεται στην µείωση της εγγενούς ικανότητάς του να παράγει αγαθά και να επιτελεί οικολογικές λειτουργίες (Lal, 1993). Προκαλείται τόσο από φυσικούς όσο και από ανθρωπογενείς παράγοντες, µε τις ανθρωπογενείς διαταραχές να επιταχύνουν τις φυσικές διεργασίες υποβάθµισης. H εντατικοποίηση της γεωργίας µπορεί να έχει αρνητικές τοπικές συνέπειες, όπως αυξηµένη διάβρωση, µικρότερη γονιµότητα του εδάφους και µείωση της βιοποικιλότητας αρνητικές επιπτώσεις σε περιφερειακό επίπεδο, όπως ρύπανση των υπόγειων υδάτων και ευτροφισµό λιµνών και ποταµών και αρνητικές συνέπειες σε παγκόσµιο επίπεδο, συµπεριλαµβανοµένων των επιδράσεων στα συστατικά της ατµόσφαιρας και στο κλίµα (Matson et al., 1997). Οι αλλαγές στις χρήσεις γης επιδρούν στα φυσικά και τα χηµικά χαρακτηριστικά του εδάφους, στη δοµή του και στη βάση του τροφικού πλέγµατος και έχουν άµεσες επιπτώσεις στη σύνθεση των ειδών. 1.1.3. Νοµικό πλαίσιο για την προστασία του εδάφους εδοµένων των πιέσεων που δέχεται το έδαφος γίνεται ολοένα και περισσότερο αντιληπτή η ανάγκη της παρακολούθησης και της εκτίµησης της κατάστασής του, µε στόχο την προστασία του ώστε να διασφαλιστεί η διατήρηση της βιοποικιλότητάς του και η επιτέλεση των λειτουργιών του. Σε ευρωπαϊκό επίπεδο, η εκτίµηση ότι τα εδάφη βρίσκονται σε διαδικασία υποβάθµισης η οποία και θα αυξηθεί περαιτέρω αν δεν ληφθεί δράση, οδήγησε την Ευρωπαϊκή Επιτροπή στην υιοθέτηση το 2006, θεµατικής στρατηγικής για την προστασία του εδάφους. Στη θεµατική στρατηγική αναγνωρίζονται οι κύριες απειλές υποβάθµισης της κατάστασης του εδάφους και ορίζεται ότι για την επίτευξη αειφορικής ανάπτυξης, τα εδάφη είναι απαραίτητο να προστατευθούν από την υποβάθµιση. Το εκέµβριο του 2007, ωστόσο, απορρίφθηκε η πρόταση της Επιτροπής για τη διαµόρφωση οδηγίας µε στόχο µία κοινή ευρωπαϊκή στρατηγική για την προστασία και την αειφορική χρήση του εδάφους. Πιο συγκεκριµένα, η ψήφιση της οδηγίας απορρίφθηκε από 5 κράτη (Γερµανία, Ολλανδία, Γαλλία, Αυστρία, Ηνωµένο Βασίλειο) και υπερψηφίστηκε από 22 κράτη-µέλη. Χώρες όπως οι ΗΠΑ, η Ιαπωνία, ο Καναδάς, η Αυστραλία, η Βραζιλία και ένας αριθµός αναπτυσσόµενων χωρών έχουν θεσπίσει πολιτικές για την προστασία του εδάφους (European Commision, EC, 2006). Ένας αριθµός κρατών µελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης έχουν νοµοθεσία που αναφέρεται στην προστασία του εδάφους, όµως στο µεγαλύτερο µέρος της είναι επικεντρωµένη στη ρύπανση του 3

εδάφους ενώ, επιπλέον, χώρες όπως η Ολλανδία, η Γερµανία και το Βέλγιο έχουν υιοθετήσει πολιτικές που αφορούν σε ευρύτερα θέµατα προστασίας του εδάφους (Bone et al., 2010). 1.1.4. είκτες για την εκτίµηση της κατάστασης του εδάφους Η γνώση και η εκτίµηση των αλλαγών (θετικών ή αρνητικών) της κατάστασης του εδάφους µε το χρόνο είναι αναγκαία για την εκτίµηση της επίδρασης των διαφορετικών διαχειριστικών πρακτικών (Arshad & Martin, 2002). Στη διάρκεια των δύο προηγούµενων δεκαετιών, υπήρξε µία αυξηµένη απαίτηση για τη θέσπιση κριτηρίων καθορισµού της εδαφικής ποιότητας και για την ανάπτυξη δεικτών, οι οποίοι να µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την ταξινόµηση και σύγκριση της ποιότητας εδαφών σε διαφορετικές τοποθεσίες ή σε µία τοποθεσία στο χρόνο (Nortcliff, 2002). Οι δείκτες της ποιότητας και της υγείας του εδάφους θα πρέπει να σχετίζονται µε τις διεργασίες του οικοσυστήµατος και να συµπεριλαµβάνουν φυσικές, χηµικές και βιολογικές ιδιότητες του εδάφους, να είναι ευαίσθητοι στις διαχειριστικές πρακτικές και σε κλιµατικές διακυµάνσεις, να έχουν προσβασιµότητα και χρησιµότητα σε όλους τους εµπλεκόµενους φορείς και να µην είναι δύσκολη και ακριβή η µέτρησή τους (Doran & Zeiss, 2000; Doran, 2002). Για την εκτίµηση της ποιότητας ή της υγείας του εδάφους έχουν χρησιµοποιηθεί διάφοροι δείκτες: φυσικοί (π.χ. υφή του εδάφους, πορώδες, φαινόµενη πυκνότητα), χηµικοί (π.χ. ph, αλατότητα, οργανική ουσία) και βιολογικοί (π.χ. µικροβιακή βιοµάζα, αναπνευστικός ρυθµός, ενζυµική δραστηριότητα ή άλλοι δείκτες µικροβιακής δραστηριότητας, πληθυσµοί εδαφικής πανίδας, δοµή του τροφικού πλέγµατος). Γενικά, οι φυσικές και φυσικοχηµικές παράµετροι χρησιµοποιούνται λιγότερο καθώς µεταβάλλονται µόνο όταν το έδαφος υφίσταται µία δραστική αλλαγή (Filip, 2002; Gill-Sotres et al., 2005). Οι βιολογικές ιδιότητες µπορεί να είναι πολύ δυναµικές καθώς και ιδιαίτερα ευαίσθητες σε αλλαγές στις εδαφικές συνθήκες και για το λόγο αυτό συχνά υπάρχει µία προτίµηση στις βιολογικές παραµέτρους για βραχυπρόθεσµες εκτιµήσεις (Nortcliff, 2002). Ωστόσο, η επιλογή των βιοδεικτών είναι απαραίτητο να βασίζεται στη γνώση της οικολογίας του εδάφους και των επιδράσεων των ποικίλων διαταραχών σε µεµονωµένα taxa ή σε οµάδες taxa, που αποτελούν δείκτες (Neher & Campbell, 1994). Η Neher (2001) αναφέρει ότι κάθε βιοδείκτης της υγείας ή της κατάστασης του εδάφους θα πρέπει να αντανακλά τη δοµή και (ή) τη 4

λειτουργικότητα των οικολογικών διεργασιών και να ανταποκρίνεται σε αλλαγές της κατάστασης του εδάφους, που προέρχονται από τις διαχειριστικές πρακτικές. Επιπλέον, πρέπει να υπάρχει επαρκής ταξινοµική γνώση ώστε να αναγνωρίζονται οι οργανισµοί µε ακρίβεια και αποτελεσµατικότητα ενώ επιπρόσθετα, οι δείκτες πρέπει να είναι εφαρµόσιµοι σε όλες τις γεωγραφικές περιοχές, τους εδαφικούς τύπους και τους τύπους βλάστησης. Επίσης, είναι αναγκαίο να λαµβάνονται υπόψη οι χρονικές διακυµάνσεις που ενδεχοµένως παρουσιάζουν κάποιες οµάδες οργανισµών, π.χ. η µικροβιακή δραστηριότητα. Οι εδαφικοί οργανισµοί είναι αξιόπιστοι βιοδείκτες καθώς αντανακλούν µε τον καλύτερο τρόπο το εδαφικό σύστηµα, τις οικολογικές υπηρεσίες και τις λειτουργίες του οικοσυστήµατος που λαµβάνουν χώρα σε αυτό (Mulder, 2006). Οι Doran et al. (1996) πρότειναν τα κριτήρια για την επιλογή ενός εδαφικού οργανισµού ως βιολογικού δείκτη. Πιο συγκεκριµένα, προτείνουν ότι ο οργανισµός αυτός θα πρέπει να αντανακλά κάποια παράµετρο της λειτουργίας του οικοσυστήµατος, να εµφανίζει µία ακριβή απόκριση σε διαταραχές, δυνητικά να έχει παγκόσµια και φυσική αφθονία και να γίνονται µε ευκολία η συλλογή και ο χειρισµός του. Οι µικροοργανισµοί του εδάφους καθώς και µέλη της εδαφικής πανίδας έχουν χρησιµοποιηθεί ως βιοδείκτες. Σύµφωνα τον Giller (1996), η εδαφική πανίδα µπορεί να προσφέρει ένα σύνολο βιοδεικτών για την ταξινόµηση των εδαφών και την ανίχνευση διαταραχών και ρύπανσης. Οι αλλαγές στις βιοκοινότητες της εδαφοπανίδας, που προκαλούνται από διαφορετικές χρήσεις γης, επηρεάζουν τη λειτουργία του εδαφικού οικοσυστήµατος µέσω τροποποίησης της δοµής του τροφικού πλέγµατος και του µονοπατιού αποικοδόµησης (Wu et al., 2002). Μεταξύ των εδαφικών οργανισµών που έχουν χρησιµοποιηθεί ως δείκτες της κατάστασης του εδάφους κυρίαρχη θέση κατέχουν οι νηµατώδεις. 1.2. ΝΗΜΑΤΩ ΕΙΣ 1.2.1. Γενικά γνωρίσµατα των νηµατωδών Οι νηµατώδεις είναι µία εξελικτικά επιτυχηµένη οµάδα οργανισµών (Bongers & Ferris, 1999), µε ευρεία διανοµή σε χερσαία και υδατικά οικοσυστήµατα. Κάποια είδη είναι παράσιτα ζώων σπονδυλωτών ή ασπόνδυλων ενώ άλλα παρασιτούν σε φυτά. Μεταξύ των τελευταίων συγκαταλέγονται και είδη που 5

προκαλούν καταστροφές στις καλλιέργειες. Σύµφωνα µε το Systema Naturae 2000 η συστηµατική κατάταξη των νηµατωδών είναι: Βασίλειο: Ζώα (Animalia) Υποβασίλειο: Αµφιπλευροσυµµετρικά (Bilateria) ιαίρεση: Πρωτοστόµια (Protostomia) Υποδιαίρεση: Εκδυσόζωα (Ecdysozoa) Υπερφύλο: Ασχέλµινθες (Aschelminthes) Φύλο: Νηµατώδεις (Nematoda) Οι νηµατώδεις είναι κυλινδρικά, µη µεταµερισµένα, αµφίπλευρα συµµετρικά ψευδοκοιλωµατικά ζώα, µε σχετικά απλή δοµή (εικόνα 1). Το σώµα τους καλύπτεται από παχιά ελαστική εφυµενίδα διαπερατή από το νερό και ικανή να προστατέψει το ζώο από τοξικές ουσίες (Λαζαρίδου- ηµητριάδου, 1991). Κάτω από την εφυµενίδα βρίσκεται η επιδερµίδα. Οι εδαφικοί νηµατώδεις έχουν λιγότερο διαπερατή επιδερµίδα σε σύγκριση µε τους θαλάσσιους και είναι υπερ-ωσµωτικοί ως προς το περιβάλλον τους (Freckman, 1988). Μεταξύ της επιδερµίδας και του ψευδοκοιλώµατος εντοπίζονται µυικές ίνες, που διατρέχουν κατά µήκος το σώµα των νηµατωδών. Αυτές οι µυικές ίνες εκτείνονται τόσο προς την επιδερµίδα όσο και προς το ψευδοκοίλωµα και δηµιουργούν ένα είδος υδροστατικού σκελετού. Εικόνα 1. Σχηµατική παράσταση θηλυκού (αριστερά) και αρσενικού (δεξιά) ατόµου νηµατώδη (από Croll & Matthews, 1977). Το πεπτικό σύστηµα είναι ολοκληρωµένο, µε το στόµα και την έδρα τοποθετηµένα στα δύο άκρα του σώµατος. Οι νηµατώδεις που παρασιτούν σε φυτά 6

φέρουν στο πρόσθιο άκρο τους ένα στιλέτο, µέσω του οποίου διαπερνούν τα φυτικά κύτταρα. Το απεκκριτικό σύστηµα αποτελείται από δύο επιµήκεις απεκκριτικούς αγωγούς, οι οποίοι εκβάλλουν στο πρόσθιο άκρο του σώµατος πίσω από το στόµα (Λαζαρίδου- ηµητριάδου, 1991). Το νευρικό σύστηµα αποτελείται από ένα νευρικό δακτύλιο γύρω από το φάρυγγα, από τον οποίο ξεκινούν επιµήκη νευρικά σχοινιά. Οι νηµατώδεις δεν διαθέτουν κυκλοφορικό και αναπνευστικό σύστηµα, µε την αναπνοή να γίνεται µέσω της επιδερµίδας από όλη την επιφάνεια του σώµατος. Επίσης, στους νηµατώδεις η µεταφορά των θρεπτικών και των παραπροϊόντων του µεταβολισµού γίνεται µε διάχυση. Είναι συνήθως γονοχωριστικοί και εµφανίζουν φυλετικό διµορφισµό. Οι νηµατώδεις έχουν ένα σχετικά απλό βασικό κύκλο ζωής που αποτελείται από το στάδιο του αυγού, 4 στάδια ανώριµου ατόµου και το στάδιο του ώριµου ατόµου. Αρκετοί έχουν στάδια επιβίωσης που τους επιτρέπουν να ανέχονται µεγάλου εύρους διακυµάνσεις στη θερµοκρασία και άλλες αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες (Τreonis & Wall, 2005). 1.2.2. Εδαφικοί νηµατώδεις Οι εδαφικοί νηµατώδεις ταξινοµούνται είτε ως µικροπανίδα είτε ως µεσοπανίδα (Bernard, 1992; Neher, 2010) και οι περισσότεροι διαβιούν σε πόρους διαµέτρου 25-100 µm (Neher, 2010) ενώ συγκεντρώνονται γύρω από τις τροφικές πηγές τους (Ferris et al., 2001). Το έδαφος γύρω από τη ριζόσφαιρα αποτελεί ιδανικό ενδιαίτηµα για τους νηµατώδεις, οι οποίοι ζουν και µετακινούνται στις λεπτές υδατικές µεµβράνες που περιβάλλουν τα σωµατίδια του εδάφους. Από τους εδαφικούς νηµατώδεις, γενικά έχει δοθεί µεγαλύτερη έµφαση στα παράσιτα των φυτών εξαιτίας των επιπτώσεών τους στη γεωργία. Εντούτοις, οι περισσότεροι από τους νηµατώδεις του εδάφους δεν είναι παράσιτα και επιτελούν ένα πλήθος σηµαντικών λειτουργιών. Οι νηµατώδεις είναι υδρόβιοι οργανισµοί, οι οποίοι για την µετακίνησή τους χρησιµοποιούν χώρους και µονοπάτια των πόρων του εδάφους που ήδη υπάρχουν καθώς δεν έχουν την ικανότητα µετασχηµατισµού της δοµής του εδάφους. Εξαιτίας του µικρού µεγέθους τους και της ανικανότητάς τους να µετακινούνται σε µεγάλες αποστάσεις, οι εδαφικοί νηµατώδεις εξαρτώνται από τις άµεσες περιβαλλοντικές συνθήκες των εδαφικών πόρων για τη θρέψη και την αναπαραγωγή τους. Όµως, το περιβάλλον του εδάφους είναι ετερογενές, χωρικά και χρονικά και οι νηµατώδεις 7

πρέπει να προσαρµόζονται σε αυτές τις µεταβαλλόµενες συνθήκες προκειµένου να επιβιώσουν (Treonis & Wall, 2005). Η αριθµητική κυριαρχία των νηµατωδών, η ποικιλία στους τρόπους ζωής και η παρουσία τους σε διάφορα τροφικά επίπεδα καταδεικνύουν το σηµαντικό ρόλο τους σε πολλά οικοσυστήµατα (Holterman et al., 2006). Οι νηµατώδεις στο έδαφος είναι λειτουργικά ποικίλοι και διαδραµατίζουν σηµαντικό ρόλο στους κύκλους των θρεπτικών, στη ροή ενέργειας ενώ επιδρούν και στην πρωτογενή παραγωγικότητα σε πολλά οικοσυστήµατα, επηρεάζοντας τη φυτική αύξηση (Robertson & Freckman, 1995; Browning et al., 2004; Treonis & Wall, 2005). Η συνεισφορά των νηµατωδών στις διεργασίες που λαµβάνουν χώρα στο έδαφος καθορίζεται από την αφθονία τους, τη σύνθεση των βιοκοινοτήτων τους και την αλληλεπίδρασή τους µε περιβαλλοντικούς παράγοντες. Οι νηµατώδεις κατέχουν κεντρική θέση στο εδαφικό τροφικό πλέγµα (Neher, 2001) και µπορεί να είναι πρωτογενείς (φυτοφάγοι), δευτερογενείς (βακτηριοφάγοι και µυκητοφάγοι) ή τριτογενείς (θηρευτές και παµφάγοι) καταναλωτές. Η δυναµική των πληθυσµών των νηµατωδών αντικατοπτρίζει τη δοµή και τη λειτουργία των εδαφικών τροφικών πλεγµάτων (Bongers & Bongers, 1998). Οι νηµατώδεις στο έδαφος συνεισφέρουν στην αποικοδόµηση της οργανικής ουσίας και στην ανακύκλωση των θρεπτικών καθώς επίσης ρυθµίζουν τους µικροβιακούς πληθυσµούς. 1.2.3. Οι νηµατώδεις ως δείκτες Από το 1970 οι νηµατώδεις έχουν χρησιµοποιηθεί για την περιβαλλοντική παρακολούθηση σε υδατικά συστήµατα ενώ στη δεκαετία του 1980 άρχισε να εντείνεται το ενδιαφέρον για τη χρήση των βιοκοινοτήτων των νηµατωδών στην παρακολούθηση χερσαίων οικοσυστηµάτων (Freckman, 1988; Bongers, 1990; Neher, 2001). Είναι γενικά αποδεκτό ότι οι νηµατώδεις επηρεάζονται ισχυρά από το µικροπεριβάλλον τους και παρέχουν µία χρήσιµη εικόνα της κατάστασης της υγείας του εδάφους και πολλών εδαφικών λειτουργιών (Mulder et al., 2005; Sánchez-Moreno et al., 2006). Τόσο οι αβιοτικές συνθήκες του εδάφους όσο και οι διαχειριστικές πρακτικές επιδρούν στη βιοκοινότητα των νηµατωδών (Yeates et al., 1991; Ettema & Bongers, 1993; Fiscus & Neher, 2002). Οι νηµατώδεις έχουν χρησιµοποιηθεί εκτεταµένα ως δείκτες της βιοποικιλότητας, της λειτουργίας και της κατάστασης του εδάφους σε ένα εύρος χερσαίων συστηµάτων και διαταραχών, 8

χηµικών, µηχανικών, φυσικών, ανθρωπογενών. Για παράδειγµα, έχουν χρησιµοποιηθεί ως δείκτες της κατάστασης εδαφών που υπόκεινται σε διαφορετικές διαχειριστικές πρακτικές και χρήσεις γης (Bongers, 1990; Bongers & Ferris, 1999; Ferris et al., 2001; Mulder et al., 2003; Ou et al., 2005; Ferris & Bongers, 2006; Tsiafouli et al., 2006; Zuckerman & Coleman, 2007) καθώς και ως δείκτες της ρύπανσης του εδάφους µε βαρέα µέταλλα (Korthals et al., 1996; Georgieva et al., 2002; Li et al., 2006; Ekschmitt & Korthals, 2006; Shao et al., 2008). Μεταξύ των µελών της εδαφοπανίδας, οι νηµατώδεις έχουν χρησιµοποιηθεί συχνότερα ως δείκτες (Neher, 2001). Έχουν αναφερθεί πολλές ιδιότητες των νηµατωδών, στις οποίες αποδίδεται η χρησιµότητά τους ως βιολογικοί δείκτες (Freckman, 1988; Bongers, 1999; Yeates & Bongers, 1999; Bongers & Ferris, 1999; Neher, 2001; Yeates, 2003). Τα κύρια χαρακτηριστικά των εδαφικών νηµατωδών που τους καθιστούν κατάλληλους βιοδείκτες της κατάστασης του εδάφους είναι ότι: εµφανίζουν µεγάλη αφθονία, ποικιλότητα και ευρεία διανοµή σε πλήθος ενδιαιτηµάτων, σχετίζονται άµεσα και επηρεάζουν τις εδαφικές διεργασίες (αποικοδόµηση, ανοργανοποίηση, ροή ενέργειας και υλικών), είναι ευαίσθητοι σε περιβαλλοντικές αλλαγές και αποκρίνονται γρήγορα στις διαταραχές, βρίσκονται σε άµεση επαφή µε το µικροπεριβάλλον τους µέσω της διαπερατής επιδερµίδας τους, καταλαµβάνουν θέσεις σε πολλά επίπεδα του τροφικού πλέγµατος του εδάφους - αλλαγές εξαιτίας µίας διαταραχής στο ενδιαίτηµα είναι εµφανείς σε αλλαγές της τροφικής δοµής τους, καταλαµβάνουν όλο το φάσµα των r-k στρατηγικών ζωής, συλλέγονται, αποµονώνονται και διαχωρίζονται εύκολα σε οικολογικές οµάδες, δεν είναι απαραίτητη η αναγνώριση σε επίπεδο είδους. 1.2.4. Τροφικές και λειτουργικές οµάδες νηµατωδών Οι νηµατώδεις παρουσιάζουν ποικιλία τροφικών τύπων και στρατηγικών ζωής. Ανάλογα µε τις τροφικές συνήθειές τους οι εδαφικοί νηµατώδεις κατατάσσονται σε πέντε βασικές τροφικές οµάδες: βακτηριοφάγοι, µυκητοφάγοι, φυτοφάγοι, θηρευτές και παµφάγοι. Οι φυτοφάγοι διακρίνονται σε δύο επιµέρους οµάδες, τους παρασιτικούς και τους µη παρασιτικούς. Οι πρώτοι είναι επιβλαβείς για τα φυτά 9

και µπορούν να εισχωρήσουν σε βαθύτερα τµήµατα των ριζών ενώ οι δεύτεροι δεν είναι επιζήµιοι και τρέφονται από τα επιδερµικά κύτταρα των ριζών. Η ταξινόµησή τους σε κάθε µία από τις τροφικές οµάδες γίνεται βάσει της µορφολογίας του κεφαλιού, του στόµατος και του φάρυγγα. Οι φυτοφάγοι και οι µυκητοφάγοι νηµατώδεις φέρουν στη στοµατική περιοχή ένα εξάρτηµα, το στιλέτο, µέσω του οποίου διαπερνούν τα φυτικά κύτταρα και τις µυκητιακές υφές, αντίστοιχα. Επίσης, κάποιοι θηρευτές µπορεί να έχουν ένα εξάρτηµα που µοιάζει µε λόγχη, για να αποµυζούν τη λεία, ενώ άλλοι καταπίνουν τη λεία ολόκληρη. Τα είδη των νηµατωδών µέσα στις τροφικές οµάδες διαφέρουν ως προς τις τροφικές πηγές τους και ως προς την απόκρισή τους σε περιβαλλοντικές µεταβλητές (Yeates, 2003). Ανάλογα µε την ευαισθησία που επιδεικνύουν οι οικογένειες των νηµατωδών στις διάφορες διαταραχές του εδάφους, ο Bongers (1990) και οι Bongers & Bongers (1998) τους κατέταξαν σε µία πενταβάθµια κλίµακα στρατηγικών ζωής (colonizer-persister gradient, c-p), ανάλογη της r-k. Στο ένα άκρο αυτής της κλίµακας (cp-1) κατατάσσονται νηµατώδεις µε r-στρατηγική, που εποικίζουν εύκολα, έχουν µικρή διάρκεια γενιάς, παρουσιάζουν µεγάλη πληθυσµιακή αύξηση σε συνθήκες εµπλουτισµού, είναι σχετικά ανθεκτικοί σε συνθήκες ρύπανσης και µε µείωση των τροφικών πηγών τους µεταπίπτουν σε αδρανείς µορφές ζωής (dauerlarvae). Στο άλλο άκρο της κλίµακας (cp-5) βρίσκονται οι νηµατώδεις µε K- στρατηγική, µεγάλη διάρκεια γενιάς, χαµηλό αναπαραγωγικό ρυθµό, µεγάλη ευαισθησία σε συνθήκες ρύπανσης και διαταραχής, που προτιµούν σταθερά περιβάλλοντα. Οι νηµατώδεις που κατατάσσονται σε ενδιάµεσες τιµές της κλίµακας c-p (cp-2, cp-3, cp-4) εµφανίζουν γενικά ενδιάµεσα χαρακτηριστικά µεταξύ των δύο ακραίων καταστάσεων, µε εκείνους µε τιµή cp-2, να βρίσκονται τόσο σε πλούσιες όσο και σε φτωχές σε θρεπτικά περιοχές και να είναι πολύ ανθεκτικοί σε ρύπανση και διαταραχές. Ενώ η λειτουργική οµαδοποίηση των νηµατωδών ήταν γενικά συνώνυµη µε την τοποθέτησή τους σε τροφικές οµάδες, οι Bongers & Bongers (1998) πρότειναν µία εναλλακτική έννοια των λειτουργικών οµάδων, βασισµένη στις στρατηγικές ζωής των νηµατωδών. Σύµφωνα µε αυτήν, ο συνδυασµός των τροφικών οµάδων και των στρατηγικών ζωής (δηλαδή τροφικές οµάδες µε συγκεκριµένη στρατηγική ζωής, π.χ βακτηριοφάγοι-1, µυκητοφάγοι-2, κ.ό.κ) ορίζει τις λειτουργικές οµάδες των νηµατωδών, µε τα µέλη µίας λειτουργικής οµάδας να θεωρείται ότι αποκρίνονται µε τον ίδιο τρόπο στις διαταραχές. 10

1.3. ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ 1.3.1. Γενικά Το σωµατικό µέγεθος είναι σηµαντικό γνώρισµα ενός οργανισµού (Charnov, 1993) και ίσως το πιο εµφανές χαρακτηριστικό του (LaBarbera, 1989; Makarieva et al., 2004). Οι παραλλαγές στο σωµατικό µέγεθος είναι ένα από τα βιολογικά σπουδαιότερα και πιο ευδιάκριτα χαρακτηριστικά των µεταζώων, µε το µέγεθος ενός οργανισµού να επηρεάζει σχεδόν όλες τις παραµέτρους των χαρακτηριστικών της βιολογίας και της συµπεριφοράς του (Morand et al., 1996). Το µεγαλύτερο µέγεθος σώµατος συχνά θεωρείται ότι παρέχει επιλεκτικό πλεονέκτηµα στον ανταγωνισµό για τους πόρους καθώς και στις σχέσεις λείας-θηρευτή, µε τα µεγάλα ζώα να έχουν γενικά µεγαλύτερο έλεγχο του περιβάλλοντος. Σε µία οικολογική κλίµακα χρόνου οι τροφικές αλληλεπιδράσεις των ζώων πιθανόν περιορίζονται από το σωµατικό µέγεθος αλλά σε µία εξελικτική κλίµακα χρόνου οι τροφικές αλληλεπιδράσεις µπορούν να επηρεάζουν το µέγεθος του σώµατος (Jonsson et al., 2005). Το σωµατικό µέγεθος αντανακλά τη φυσιολογία, την οικολογία και την εξελικτική ιστορία ενός οργανισµού (Schmidt et al., 2006) και η επίδρασή του είναι εµφανής τόσο σε επίπεδο ατόµου όσο και στην κλίµακα πληθυσµού και βιοκοινότητας. Το µέγεθος του σώµατος ενός ατόµου επηρεάζει το µεταβολισµό, τη γονιµότητα, τη διάρκεια ζωής και τη χωροκράτεια. Σύµφωνα µε τους Woodward et al. (2005), στα πλαίσια ενός οικολογικού δικτύου, το σωµατικό µέγεθος ενός είδους σχετίζεται µε χαρακτηριστικά, όπως η αφθονία του πληθυσµού του, ο ρυθµός αύξησης και η παραγωγικότητα, η οικοθέση καθώς και οι ανταγωνιστικές και τροφικές σχέσεις του µε άλλα µέλη του οικολογικού δικτύου. Η σχέση ανάµεσα στο µέγεθος και την αφθονία δείχνει τον τρόπο µε τον οποίο διαχωρίζονται οι πόροι στα οικολογικά συστήµατα (White et al., 2007). Ακόµα, το σωµατικό µέγεθος σχετίζεται µε την πληθυσµιακή πυκνότητα (Cohen et al., 2003) και µε τη συχνότητα εµφάνισης των ειδών σε µία βιοκοινότητα (Loeuille & Loreau, 2006). Σε ένα ενδιαίτηµα όπου οι πόροι είναι πεπερασµένοι οι οργανισµοί µεγαλύτερου µεγέθους (που καταναλώνουν περισσότερη τροφή, έχουν µεγαλύτερη χωροκράτεια κ.τ.λ.) εµφανίζονται σε µικρότερες πυκνότητες, γεγονός που υποδεικνύει ότι το διαφορετικό σωµατικό µέγεθος των οργανισµών σε µία βιοκοινότητα µπορεί να καθορίσει πόσα άτοµα και είδη είναι δυνατό να συνυπάρχουν. Σύµφωνα µε τους White et al. (2007), η σχέση ανάµεσα στο µέγεθος του σώµατος και την αφθονία είναι µία απαραίτητη σύνδεση µεταξύ των 11

χαρακτηριστικών ενός είδους σε επίπεδο ατόµου και σε επίπεδο πληθυσµού και της δοµής και της δυναµικής των βιοκοινοτήτων. Το µέγεθος του σώµατος ενός οργανισµού καθορίζεται από την ικανότητα πρόσληψης τροφής καθώς και από το ποσό της προσληφθείσας, µέσω της τροφής, ενέργειας που επενδύεται στην επιβίωση, την αύξηση και την αναπαραγωγή. Στα πλαίσια µιας βιοκοινότητας για τη διαµόρφωση της κατανοµής του σωµατικού µεγέθους υπεισέρχονται µηχανισµοί όπως η ειδογένεση, η µετανάστευση και οι ρυθµοί εξαφάνισης (Jonsson et al., 2005). 1.3.2. Το σωµατικό µέγεθος στους νηµατώδεις Τα πολυάριθµα είδη των νηµατωδών επιδεικνύουν ένα σχετικά µεγάλο εύρος µορφοµετρικών προσαρµογών και παρουσιάζουν διαφορές στο µέγεθος και τις αναλογίες του σώµατος (Tita et al., 1999). Συνήθως παρατηρούνται διαφορές στο σωµατικό µέγεθος των νηµατωδών ανάλογα µε το φύλο, µε τα θηλυκά άτοµα να παρουσιάζουν µεγαλύτερο µέγεθος σώµατος σε σύγκριση µε τα αρσενικά. Οι εξελικτικές αλλαγές στο µέγεθος σώµατος που σχετίζονται µε τον παρασιτικό τρόπο ζωής ακολουθούν ποικίλες τάσεις, που εξαρτώνται από την παρασιτική οµάδα (Morand & Sorci, 1998). Για παράδειγµα, στους νηµατώδεις ο παρασιτισµός αυξάνει το µέγεθος του σώµατος ενώ το αντίθετο ισχύει για τα ισόποδα (Morand et al., 1996). Αν υποθέσουµε ότι παρόµοιες προσαρµογές οδηγούν σε παρόµοια ανατοµία και παρόµοιες συµπεριφορές, συνάγεται ότι παρόµοια µορφοµετρικά χαρακτηριστικά των ειδών των νηµατωδών µπορεί να είναι ανατοµικές εκφράσεις συγκεκριµένων προσαρµογών σε συγκεκριµένους τρόπους ζωής (Tita et al., 1999). Οι Yeates & Boag (2006) αναφέρουν ότι οι εδαφικοί νηµατώδεις είναι µικρότεροι σε σύγκριση µε τα παράσιτα σπονδυλωτών και ασπόνδυλων. Οι Kirchner et al. (1980) συµπέραναν ότι τα περισσότερα είδη νηµατωδών που παρασιτούν σε σπονδυλωτά έχουν µεγαλύτερα µεγέθη τόσο από τα ελεύθερα είδη όσο και από τα παράσιτα των ασπονδύλων. Οι Read & Skørping (1995) έδειξαν ότι οι παρασιτικοί νηµατώδεις που µεταναστεύουν στους ιστούς του ξενιστή τους έχουν αναπτυξιακό πλεονέκτηµα, καθώς έχουν µεγαλύτερο µέγεθος από εκείνους που δεν µεταναστεύουν στους ιστούς του ξενιστή. Η διανοµή του µεγέθους των πόρων του εδάφους παρέχει διαχωρισµό των οικοθέσεων, µε κάθε κατηγορία µεγέθους πόρων να αντιπροσωπεύει µία οικοθέση για εδαφικά ζώα µε παρόµοια διάµετρο (Neher, 2010). Εκτός από την ετερογένεια 12

του εδάφους που διαµορφώνει πολλά διαφορετικά µικροπεριβάλλοντα, στον καθορισµό της οικοθέσης των νηµατωδών συνεισφέρει και το σωµατικό µέγεθος. Κι αυτό γιατί το σωµατικό µέγεθος µπορεί να περιορίσει τους χώρους των πόρων του εδάφους διαµέσου των οποίων µπορούν να περάσουν οι νηµατώδεις, για να φτάσουν λ.χ. στις τροφικές πηγές τους. Επίσης, στη διαµόρφωση του ενδιαιτήµατος των εδαφικών νηµατωδών σηµαντικός είναι και ο ρόλος των συσσωµατωµάτων του εδάφους. Η διανοµή του µεγέθους των νηµατωδών σχετίζεται µε τη διανοµή του µεγέθους των συσσωµατωµάτων (Quénéhervé & Chotte, 1996). Οι Jones et al. (1969) αναφέρουν ότι το µέγιστο µέγεθος των χερσαίων νηµατωδών σχετίζεται µε περιορισµούς του ενδιαιτήµατος που περιορίζουν την µετακίνησή τους. Ο τρόπος µε τον οποίο οι νηµατώδεις µετακινούνται διαµέσου των πόρων του εδάφους, ανάµεσα στα σωµατίδια ή τα συσσωµατώµατα του εδάφους, υπαγορεύει επιπρόσθετους περιορισµούς στο σωµατικό τους µέγεθος. Η κίνηση των νηµατωδών είναι κυµατοειδής, µε µήκος κύµατος ανάλογο του σωµατικού τους µήκους. Ως αποτέλεσµα το µήκος του σώµατος καθορίζει το ελάχιστο µέγεθος των πόρων, στους οποίους µπορούν να κινηθούν οι εδαφικοί νηµατώδεις (Kirchner et al., 1980). 1.4. ΣΚΟΠΟΣ Στην παρούσα εργασία µελετάται η απόκριση της βιοκοινότητας των νηµατωδών σε εδάφη µε καλλιεργητικές πρακτικές, που διέφεραν ως προς την ένταση της διαταραχής (τρία επίπεδα διαταραχής), µε βάση α) τις αφθονίες και β) τις βιοµετρικές παραµέτρους. Σκοπός της εργασίας ήταν να διερευνηθεί εάν τα βιοµετρικά χαρακτηριστικά των νηµατωδών θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν ως δείκτες της κατάστασης του εδάφους. Οι επιµέρους στόχοι που τέθηκαν είναι οι εξής: Η µελέτη της επίδρασης της έντασης της διαταραχής στη συνολική αφθονία και στις αφθονίες των επιµέρους τροφικών και λειτουργικών οµάδων των νηµατωδών. Η εκτίµηση των δεικτών βιοκοινότητας και της ποικιλότητας σε επίπεδο γένους. Η µελέτη της σύνθεσης και της δοµής του τροφικού πλέγµατος και η εκτίµηση της αναλογίας των ανώριµων προς τα ώριµα άτοµα του πληθυσµού στο επίπεδο των τροφικών οµάδων. Η εκτίµηση των βιοµετρικών παραµέτρων στις τροφικές οµάδες των νηµατωδών. Η µελέτη των βιοµετρικών παραµέτρων ανάλογα µε την ένταση της διαταραχής. 13

Η διερεύνηση της επίδρασης των εδαφικών παραµέτρων στα βιοµετρικά χαρακτηριστικά των νηµατωδών. Η διερεύνηση της αλληλεπίδρασης των τριών παραπάνω παραγόντων στις παραµέτρους της βιοµετρίας των νηµατωδών. Η εκτίµηση των βιοµετρικών παραµέτρων σε επίπεδο λειτουργικών οµάδων και η διερεύνηση της επίδρασης των χειρισµών σε αυτές. 14

2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 2.1. ΕΙΓΜΑΤΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΚΑΙ ΧΕΙΡΙΣΜΟΙ Στην εργασία χρησιµοποιήθηκαν δεδοµένα νηµατωδών: βιοµετρικά και δεδοµένα αφθονίας. Οι δειγµατοληψίες καθώς και η εξαγωγή, η καταµέτρηση, η µονιµοποίηση και η αναγνώριση των νηµατωδών, µέχρι το επίπεδο του γένους, είχαν πραγµατοποιηθεί στα πλαίσια του ερευνητικού προγράµµατος SOILSERVICE. Από δεδοµένα του ίδιου προγράµµατος προέρχονται και οι µετρήσεις των εδαφικών παραµέτρων, που χρησιµοποιήθηκαν στην εργασία. Οι δειγµατοληψίες είχαν γίνει στην Κρύα Βρύση Γιαννιτσών το εκέµβριο του 2008 (εικόνα 2). Το δειγµατοληπτικό σχέδιο που εφαρµόστηκε περιελάµβανε 3 χειρισµούς, µε 5 επιφάνειες ανά χειρισµό και 2 δείγµατα ανά επιφάνεια. ηλαδή ελήφθησαν 2 δείγµατα εδάφους από καθένα από 15 χωράφια και άρα ο συνολικός αριθµός των δειγµάτων ήταν 30. Οι τρεις χειρισµοί αντιστοιχούσαν σε διαφορετικά επίπεδα έντασης διαταραχής του εδάφους: Χαµηλή ένταση διαταραχής (Low intensity) : οι επιφάνειες αυτού του χειρισµού είναι µόνιµα λιβάδια, στα οποία ασκείται βόσκηση. Ενδιάµεση ένταση διαταραχής (InterMediate intensity) : πρόκειται για πολυετείς καλλιέργειες µηδικής, που υπόκεινται σε λίπανση. Ισχυρή ένταση διαταραχής (High intensity) : το καλλιεργούµενο είδος των περιοχών αυτών είναι το κριθάρι (µονοετής καλλιέργεια) και υφίστανται λίπανση και όργωµα. Εικόνα 2. Οι δειγµατοληπτικές επιφάνειες (πηγή: Google Earth). 15

2.2. ΑΝΑΛΥΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ 2.2.1. εδοµένα αφθονίας Όλα τα δεδοµένα αφθονίας που χρησιµοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία ήταν εκφρασµένα σε άτοµα ml -1 εδάφους. Τα δεδοµένα αυτά αφορούσαν στις αφθονίες τροφικών και λειτουργικών οµάδων καθώς και γενών, τόσο για τα ώριµα όσο και για τα ανώριµα άτοµα των νηµατωδών. Από τα δεδοµένα αφθονίας εκτιµήθηκε η ποσοστιαία συµµετοχή των επιµέρους τροφικών οµάδων των νηµατωδών στις βιοκοινότητες των τριών χειρισµών. Επιπρόσθετα, υπολογίστηκαν οι αναλογίες των ανώριµων προς τα ώριµα άτοµα για καθεµία από τις τροφικές οµάδες και για κάθε χειρισµό. Στα δεδοµένα της συνολικής αφθονίας των νηµατωδών και στις αφθονίες των επιµέρους τροφικών και λειτουργικών οµάδων εφαρµόστηκε ανάλυση διακύµανσης (one-way ANOVA) προκειµένου να διερευνηθεί αν υπάρχουν στατιστικά σηµαντικές διαφορές των αφθονιών µεταξύ: α) των χειρισµών, β) των τροφικών οµάδων και γ) των λειτουργικών οµάδων. Ανεξάρτητες µεταβλητές για την ανάλυση διακύµανσης ήταν, αντίστοιχα, οι χειρισµοί, οι τροφικές οµάδες και οι λειτουργικές οµάδες ενώ εξαρτηµένες τα δεδοµένα αφθονιών. Στις περιπτώσεις κατά τις οποίες τα δεδοµένα δεν ικανοποιούσαν τις προϋποθέσεις εφαρµογής της ανάλυσης διακύµανσης (οµοιογένεια διακυµάνσεων, ανεξαρτησία µέσων-διακυµάνσεων και κανονικότητα κατανοµής) πραγµατοποιήθηκε λογαριθµικός µετασχηµατισµός. Εφόσον οι διαφορές ανάµεσα στους χειρισµούς ή τις τροφικές οµάδες ήταν σηµαντικές (επίπεδο σηµαντικότητας p<0.05), εφαρµόστηκε ο post-hoc έλεγχος Fisher-LSD για να διαπιστωθεί µεταξύ ποιων οµάδων ή χειρισµών εντοπίζονται οι διαφορές. Στην ανάλυση διακύµανσης δεν συµπεριλήφθηκαν λόγω της πολύ µικρής αφθονίας τους οι οµάδες των θηρευτών και των παµφάγων νηµατωδών. Επίσης, σε επίπεδο λειτουργικών οµάδων, στην ανάλυση διακύµανσης δε συµµετείχαν οι µυκητοφάγοι και οι παρασιτικοί φυτοφάγοι µε cp-4, εξαιτίας της πολύ µικρής παρουσίας τους στις δειγµατοληπτικές επιφάνειες. Υπολογίστηκαν, ακόµη, οι δείκτες βιοκοινότητας των νηµατωδών και ο παραµετρικός δείκτης ποικιλότητας Renyi. είκτες βιοκοινότητας Για την ανάλυση της βιοκοινότητας των νηµατωδών υπολογίστηκε µία σειρά δεικτών, που έχουν αναπτυχθεί για το σκοπό αυτό. Οι πρώτοι από αυτούς τους δείκτες, που ονοµάστηκαν δείκτες ωριµότητας, διατυπώθηκαν από τον Bongers 16

(1990), βασίζονται στην έννοια των στρατηγικών ζωής και χρησιµοποιούνται ως µέτρο του σταδίου της διαδοχής µιας εδαφικής βιοκοινότητας. είκτης ωριµότητας της βιοκοινότητας (MI-Maturity Index). Βασίζεται στην ποσοστιαία αναλογία των πέντε κατηγοριών της κλίµακας cp και για τον υπολογισµό του λαµβάνονται υπόψη µόνο οι µη φυτοφάγοι νηµατώδεις, οι οποίοι παίρνουν τιµές cp από 1 έως 5. είκτης φυτοπαρασιτισµού (PPI-Plant Parasitic Index). Ο υπολογισµός του βασίζεται µόνο στους φυτοφάγους νηµατώδεις, που µπορούν να παίρνουν τιµές cp από 2 έως 5. Ο Yeates (1994) πρότεινε τροποποίηση του δείκτη ωριµότητας (MI) και τον διαµόρφωσε ως εξής: Τροποποιηµένος δείκτης ωριµότητας (SMI). Περιλαµβάνει τους φυτοφάγους και τους µη φυτοφάγους νηµατώδεις σε µία βιοκοινότητα. Οι παραπάνω δείκτες υπολογίζονται από τον τύπο: ΜΙ; PPI; SMI = Σv ip i όπου v i η τιµή cp του γένους i και p i το ποσοστό συµµετοχής του γένους στη βιοκοινότητα. Οι Ferris et al. (2001) διαµόρφωσαν τρεις νέους δείκτες, οι οποίοι βασίζονται στην έννοια των λειτουργικών οµάδων. Σε κάθε λειτουργική οµάδα αποδίδεται ένας σταθµισµένος συντελεστής ανάλογα µε τη σηµασία κάθε οµάδας για µία δεδοµένη κατάσταση του τροφικού πλέγµατος (σχήµα 1). Οι δείκτες αυτοί παρέχουν µία εκτίµηση των τροφικών σχέσεων στο έδαφος συνολικά, της συνεκτικότητας του τροφικού πλέγµατος, των µονοπατιών αποικοδόµησης της οργανικής ουσίας και των επιδράσεων των διαταραχών στο εδαφικό τροφικό πλέγµα (Ferris et al., 2001). Ο υπολογισµός των δεικτών στηρίζεται στην αφθονία των λειτουργικών οµάδων: είκτης εµπλουτισµού (EI-Enrichment Index). Αποτελεί ένδειξη της κατάστασης εµπλουτισµού του εδάφους µε θρεπτικά και υπολογίζεται από τον τύπο: EI= 100 x (e / (e + b)) Για τον υπολογισµό της παραµέτρου b λαµβάνονται υπόψη οι οµάδες των βακτηριοφάγων και των µυκητοφάγων µε cp-2 (ΒΑ-2, ΜΥ-2), που βρίσκονται στη βάση του τροφικού πλέγµατος ενώ για τον υπολογισµό της παραµέτρου e λαµβάνονται υπόψη οι οµάδες των βακτηριοφάγων µε cp-1 και των µυκητοφάγων µε cp-2, που χαρακτηρίζουν την κατάσταση εµπλουτισµού. Έτσι, έχουµε: b= Σk b n b όπου k b οι συντελεστές των BA-2 και MY-2 και n b οι αφθονίες τους και 17

e = Σk e n e όπου k e οι συντελεστές των BA-1 και MY-2 και n e οι αφθονίες τους. Οι τιµές των συντελεστών που χρησιµοποιούνται στους υπολογισµούς, για καθεµία από τις λειτουργικές οµάδες φαίνονται στο σχήµα 1. είκτης δοµής (SI-Structure Index). Βασίζεται στη σχετική αφθονία των νηµατωδών από ανώτερα τροφικά επίπεδα και παρέχει ένδειξη του µήκους του εδαφικού τροφικού πλέγµατος και της ικανότητας επανάκαµψης του εδάφους έπειτα από µία διαταραχή. Η τιµή του δείκτη δοµής δίνεται από τον τύπο: SI= 100 x (s / (s + b)) Όπως και στην περίπτωση του δείκτη εµπλουτισµού, η παράµετρος b υπολογίζεται από τον τύπο: b= Σk b n b όπου k b οι συντελεστές των βακτηριοφάγων και µυκητοφάγων µε cp-2 (BA-2 και MY-2) και n b οι αφθονίες τους ενώ για τον υπολογισµό της παραµέτρου s χρησιµοποιείται ο τύπος: s = Σk s n s όπου k s οι συντελεστές των βακτηριοφάγων, µυκητοφάγων και παµφάγων (ΠΑ) µε cp 3 και των θηρευτών (ΘΗ) µε cp 2 και n s οι αφθονίες τους. είκτης µονοπατιού αποικοδόµησης (CI-Channel Index). Βασίζεται στην αναλογία των µυκητοφάγων προς τους βακτηριοφάγους που χαρακτηρίζουν µία κατάσταση εµπλουτισµού και παρέχουν ένδειξη για το κυρίαρχο µονοπάτι αποικοδόµησης (βακτηριακό ή µυκητιακό). Υπολογίζεται σύµφωνα µε τον τύπο: CI= 100 x (0.8 x ΜΥ-2) / (3.2 x ΒΑ-1 + 0.8 x ΜΥ-2) Ανάλυση διακύµανσης κατά έναν παράγοντα (one-way ANOVA) εφαρµόστηκε και στις τιµές των δεικτών προκειµένου να ελεγχθεί αν υπάρχουν σηµαντικές διαφορές µεταξύ των χειρισµών. Πριν από την ανάλυση έγινε µετασχηµατισµός των τιµών των δεικτών σε τόξα ηµιτόνου. 18

Σχήµα 1. Λειτουργικές οµάδες των εδαφικών νηµατωδών (συνδυασµός τροφικών οµάδων και στρατηγικών ζωής) κατά µήκος της κλίµακας cp. Οι αριθµοί στις παρενθέσεις αντιστοιχούν στους σταθµισµένους συντελεστές των οµάδων κατά µήκος των αξόνων δοµής και εµπλουτισµού, για τον καθορισµό των δεικτών δοµής (SI) και εµπλουτισµού (EI). (από Ferris et al., 2001). ΒΑ: βακτηριοφάγοι, ΜΥ: µυκητοφάγοι, ΠΑ: παµφάγοι, ΘΗ: θηρευτές. Οι αριθµοί δίπλα σε κάθε τροφική οµάδα αντιστοιχούν στις τιµές της κλίµακας cp. είκτης ποικιλότητας Renyi Για την εκτίµηση της ποικιλότητας της βιοκοινότητας των νηµατωδών στους τρεις χειρισµούς χρησιµοποιήθηκε ο παραµετρικός δείκτης Renyi, που δίνεται από τον τύπο: H a s log p i= 1 = 1 a a i όπου s o αριθµός των ειδών, p i η σχετική αφθονία του είδους i και α η τιµή της παραµέτρου α. Στην περίπτωσή µας η µέθοδος εφαρµόστηκε για τα γένη των νηµατωδών στους τρεις χειρισµούς. Το αποτέλεσµα της ανάλυσης συνοψίζεται σε ένα διάγραµµα στο οποίο παρουσιάζονται οι καµπύλες ποικιλότητας για κάθε µία από τις βιοκοινότητες που µελετούνται. Για α=0 ο δείκτης ισούται µε το λογάριθµο του αριθµού των γενών, όλα τα είδη συµβάλλουν το ίδιο στην εκτίµηση της τιµής του δείκτη ο οποίος στην περίπτωση αυτή, αποδίδει την πλουσιότητα των ειδών (species richness). Για α=1 η τιµή του δείκτη Renyi ισούται µε το δείκτη ποικιλότητας Shannon ενώ για α=2 ο 19

δείκτης Renyi ισούται µε το δείκτη ποικιλότητας Simpson. Για µεγαλύτερες τιµές της παραµέτρου α, ο δείκτης Renyi επηρεάζεται από την αφθονία των κυρίαρχων γενών. Όταν οι καµπύλες δύο βιοκοινοτήτων διαφέρουν σε µικρές τιµές της παραµέτρου α, οι διαφορές τους εντοπίζονται στον αριθµό των γενών ενώ όταν διαφέρουν σε µεγάλες τιµές της παραµέτρου α, οι διαφορές τους εντοπίζονται στο βαθµό κυριαρχίας των άφθονων γενών. Για την εφαρµογή της µεθόδου χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα DivOrd (Tothmeresz, 1995). Με βάση τις σχετικές αφθονίες των γενών στις βιοκοινότητες των τριών χειρισµών κατασκευάστηκαν τα αντίστοιχα διαγράµµατα σειράς αφθονίας. Στα διαγράµµατα αυτά γίνεται κατάταξη των γενών µε φθίνουσα σειρά αφθονίας και δίνεται µία εικόνα των γενών που συµµετέχουν στη δοµή της κάθε βιοκοινότητας και των προτύπων κυριαρχίας. 2.2.2. Εδαφικές παράµετροι Οι τιµές των εδαφικών παραµέτρων που χρησιµοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία είχαν µετρηθεί και µας παραχωρήθηκαν στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράµµατος SOILSERVICE. Πιο αναλυτικά, οι εδαφικές µεταβλητές που χρησιµοποιήσαµε για την επεξεργασία των δεδοµένων ήταν οι εξής: Οι συγκεντρώσεις (mg/l): ανόργανου φωσφόρου (inorgp), αµµωνιακών και νιτρικών ιόντων (NH 4 και NO 3 αντίστοιχα), αζώτου και άνθρακα (total N, TC αντίστοιχα), διαλυµένου οργανικού αζώτου και άνθρακα (DON, DOC αντίστοιχα). Τα ποσοστά οργανικού άνθρακα και αζώτου στο έδαφος (Carbon%, Nitrogen%). Το ph. Η φαινόµενη πυκνότητα (bulk density, g/cm 3 ). Η υγρασία (moisture in soil, g). Το υδατικό περιεχόµενο του εδάφους (WC%DW). Προκειµένου να διερευνήσουµε ποιες από τις εδαφικές παραµέτρους επιδρούν περισσότερο στη διακύµανση των δεδοµένων εφαρµόσαµε την ανάλυση κύριων παραγόντων (PCA). Στις µετασχηµατισµένες τιµές ταξινόµησης (factor scores) στους δύο πρώτους άξονες της PCA εφαρµόστηκε ανάλυση διακύµανσης (ANOVA), χρησιµοποιώντας την ένταση της διαταραχής ως ανεξάρτητη µεταβλητή. Ο έλεγχος αυτός έγινε για να διερευνηθεί εάν η ταξιθέτηση των επιµέρους παρατηρήσεων σχετίζεται µε τους υπό µελέτη χειρισµούς. 20