Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και η οικολογία των αλιευμάτων της Μεσογείου : συνδέοντας τα χαρακτηριστικά με το περιβάλλον και τη λειτουργικότητα του οικοσυστήματος
Loading...
Date
2024-09-26
Authors
Κουτσίδη, Μάρθα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα βιολογικά χαρακτηριστικά αναφέρονται σε οποιοδήποτε μορφολογικό, φυσιολογικό ή φαινοτυπικό χαρακτηριστικό ενός οργανισμού, για παράδειγμα σχετίζονται με το ιστορικό ζωής, την συμπεριφορά των οργανισμών κ.α. Τα βιολογικά χαρακτηριστικά μπορούν να διαχωριστούν σε λειτουργικά χαρακτηριστικά (επηρεάζουν την αρμοστικότητα των ειδών), χαρακτηριστικά επίδρασης (συμβάλουν στις διεργασίες του οικοσυστήματος), και χαρακτηριστικά απόκρισης (απόκριση των ειδών σε περιβαλλοντικούς παράγοντες). Ο ρόλος κάθε είδους στο οικοσύστημα αποδίδεται και προσδιορίζεται από το σύνολο των χαρακτηριστικών του, και περιγράφεται από τον όρο του οικολογικού θώκου. Ο οικολογικός θώκος αποτελεί μια πολύ βασική οικολογική έννοια, αφού περιλαμβάνει όλες τις αλληλεπιδράσεις ενός είδους με τους βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες του περιβάλλοντος. Οι βιοτικοί και αβιοτικοί παράγοντες που επιδρούν στους οργανισμούς μπορεί να είναι ισχυρές φυσικές και ανθρωπογενείς πιέσεις που επιδρούν στα φυσικά οικοσυστήματα, όπως η εισαγωγή ξενικών ειδών, η κλιματική αλλαγή και η αλιευτική εκμετάλλευση. Ως αποτέλεσμα των πιέσεων, προκαλούνται ανισορροπίες στο οικοσύστημα, όπως η εξάντληση ή η μετακίνηση κάποιων πληθυσμών ή ολόκληρων ειδών, με αποτέλεσμα την μείωση της ανοχής του οικοσυστήματος σε διαταραχές. Τα θαλάσσια οικοσυστήματα είναι αποδέκτες πολλών ανθρωπογενών πιέσεων, οι οποίες αλλάζουν την δομή και την λειτουργία τους, γεγονός που οδήγησε στην αυξανόμενη ανάγκη για μελέτη της οικοσυστημικής λειτουργίας, έννοια που αναφέρεται στην συνολική επίδοση του οικοσυστήματος. Η λειτουργία των οικοσυστημάτων συνδέεται στενά με την βιοποικιλότητα, γεγονός που οδήγησε στην ανάπτυξη μεθόδων που βασίζονται στα βιολογικά χαρακτηριστικά. Mία τέτοια ανάλυση είναι η Ανάλυση Βιολογικών Χαρακτηριστικών-Biological Trait Analysis (BTA) η οποία επιχειρεί τη σύνδεση μεταξύ της σύνθεσης των ειδών και των λειτουργιών της βιοκοινωνίας. Έτσι, τα είδη που έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά αναμένεται να έχουν παρόμοιες αποκρίσεις σε περιβαλλοντικές αλλαγές. Σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη των βιολογικών χαρακτηριστικών των αλιευμάτων της Μεσογείου Θάλασσας, η οποία αποτελεί περιοχή υψηλής βιοποικιλότητας και δέχεται ποικίλες ανθρωπογενείς πιέσεις, με σκοπό την κατανόηση της λειτουργίας και της συγκρότησης των βιοκοινωνιών, και των ανταγωνιστικών σχέσεων μεταξύ των ειδών. Επίσης, στόχος ήταν η σύνδεση των βιολογικών χαρακτηριστικών των ειδών με διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες, και η διερεύνηση ενδεχόμενων αποκρίσεων των ειδών και των χαρακτηριστικών τους, σε αυτούς τους μεταβαλλόμενους παράγοντες.
Τα βιολογικά χαρακτηριστικά μπορούν να προσδιορίσουν τους οικολογικούς θώκους των ειδών και να καθορίσουν τις αποκρίσεις των ειδών στις περιβαλλοντικές μεταβολές. Τα είδη έχουν μια συγκεκριμένη λειτουργική θέση στη βιοκοινωνία, με αποτέλεσμα την επικάλυψη των θώκων τους και τις επακόλουθες αλληλεπιδράσεις, όπως ο διαειδικός ανταγωνισμός. Στην παρούσα διατριβή, χρησιμοποιήθηκαν πέντε συνεχή βιολογικά χαρακτηριστικά για να περιγραφούν οι στρατηγικές ζωής 205 ειδών νηκτού της Μεσογείου Θάλασσας. Επιπλέον, αναλύθηκαν δέκα κατηγορικά βιολογικά χαρακτηριστικά με την μορφή κατηγοριών που σχετίζονται με την χρήση των περιβαλλοντικών πόρων, με σκοπό να προσδιοριστεί το επίπεδο επικάλυψής των χαρακτηριστικών και των οικολογικών θώκων των ειδών, αλλά και οι σχέσεις τους με τις στρατηγικές ζωής. Στη συνέχεια, αναλύθηκαν βιοκοινωνίες σημαντικών τύπων ενδιαιτημάτων της Μεσογείου Θάλασσας, που χαρακτηρίζονται από μεγάλη βιοποικιλότητα και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πραγματοποίηση βιολογικών διεργασιών: τα λιβάδια Ποσειδωνίας, οι κοραλλιογενείς σχηματισμοί (τραγάνα) και οι λιμνοθάλασσες, με στόχο τον προσδιορισμό των στρατηγικών ζωής και των οικολογικών θώκων των ειδών που υπάρχουν εκεί. Ακόμα, η Μεσόγειος αποικίζεται με γρήγορους ρυθμούς από ξενικά είδη, έτσι, και τα πρότυπα βιοποικιλότητας αλλάζουν με γρήγορους ρυθμούς, επομένως θεωρήθηκε ωφέλιμο να εξεταστούν οι στρατηγικές ζωής των λεσσεψιανών ειδών και να διερευνηθεί η επικάλυψη των οικολογικών θώκων μεταξύ αυτών και των αυτόχθονων ειδών. Η Ανάλυση Αρχετύπων (Archetypal Analysis-AA) έδειξε την ύπαρξη τριών αρχετύπων σχετικών με το ιστορικό ζωής των ειδών, τα οποία αντιστοιχούν σε στρατηγικές που έχουν ήδη τεκμηριωθεί για τα ψάρια (ευκαιριακή στρατηγική, στρατηγική ισορροπίας, περιοδική στρατηγική), ενώ ορισμένα είδη τοποθετήθηκαν σε θέσεις ενδιάμεσες αυτών των τριών στρατηγικών. Στην ευκαιριακή στρατηγική τοποθετήθηκαν κυρίως μικρά σε μέγεθος πελαγικά είδη ή παράκτια φυτοφάγα βενθοπελαγικά είδη, με μικρή διάρκεια ζωής και υψηλό εγγενή ρυθμό αύξησης. Στη στρατηγική ισορροπίας τοποθετήθηκαν κυρίως χονδριχθύες χαρακτηριστικό των οποίων είναι η μεγάλη διάρκεια ζωής, η αργή αναπαραγωγική ωρίμανση και η μικρή παραγωγή απογόνων. Στην περιοδική στρατηγική τοποθετήθηκαν είδη με υψηλή εμπορική αξία, όπως αυτά της οικογένειας Sparidae, και χαρακτηρίστηκαν από μεγάλη διάρκεια γενιάς, μεγάλο μέγεθος σώματος και αριθμό απογόνων. Η επικάλυψη των οικολογικών θώκων αξιολογήθηκε με Ανάλυση Πολλαπλών Αντιστοιχιών (Multiple Correspondence Analysis-MCA) και τη δημιουργία μιας ενιαίας μετρικής απόστασης μεταξύ όλων των ζευγαριών των ειδών. Με τον τρόπο αυτό εντοπίστηκαν είδη που καταλαμβάνουν σχετικά κενούς (υπο-εκμεταλλευόμενους) οικολογικούς θώκους, όπως τα λεσσεψιανά είδη Siganus luridus και Siganus rivulatus, γεγονός που μπορεί να σχετίζεται με την εγκατάστασή τους στη Μεσόγειο. Επίσης, τα περισσότερα λεσσεψιανά είδη συνδέονταν με την ευκαιριακή στρατηγική ζωής (που παρέχει την δυνατότητα μεγάλης διασποράς λόγω υψηλής γονιμότητας, σε διαταραγμένα ενδιαιτήματα), ένα επίσης σημαντικό χαρακτηριστικό τους που σχετίζεται με την εγκατάστασή τους. Επίσης, τεκμηριώθηκε ότι τα περισσότερα είδη που απαντούν στα σημαντικά ενδιαιτήματα που εξετάστηκαν, είχαν σχετικά υψηλή επικάλυψη οικολογικών θώκων, παρόλα αυτά, δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στις στρατηγικές ζωής μεταξύ των ειδών των ενδιαιτημάτων. Τα ευρήματα μπορούν να είναι χρήσιμα για τον προσδιορισμό του θεωρητικού ανταγωνισμού μεταξύ των ειδών και για τον εντοπισμό κενών οικολογικών θώκων. Η αλιευτική επιστήμη μπορεί επίσης να επωφεληθεί από την κατανόηση της δυναμικής των ανταγωνιστικών σχέσεων των αποθεμάτων ή να προβλέψει τις αποκρίσεις των αποθεμάτων φτωχών σε δεδομένα, σε ανθρωπογενείς παράγοντες πίεσης από παραδείγματα ειδών με κοινές στρατηγικές ζωής.
Ο ανταγωνισμός διαμορφώνει τη συνύπαρξη των ειδών και τη συγκρότηση των βιοκοινωνιών, διαδραματίζοντας κεντρικό ρόλο στη διατήρηση της βιοποικιλότητας και της ελαστικότητας των οικοσυστημάτων. Στο επόμενο κεφάλαιο, χρησιμοποιήθηκαν έξι βιολογικά χαρακτηριστικά σχετικά με την εκμετάλλευση τροφικών και αναπαραγωγικών περιβαλλοντικών πόρων, σε συνδυασμό με την βιομάζα ειδών νηκτού από το νότιο Αιγαίο, η οποία προήλθε από το σύνολο των δεδομένων της Διεθνούς Έρευνας με Μηχανότρατα βυθού στην Μεσόγειο (Mediterranean International Trawl Survey -MEDITS), ώστε να δημιουργηθεί ένας ασύμμετρος δείκτης ανταγωνισμού που ποσοτικοποιεί την πιθανή ανταγωνιστική επίδραση ενός είδους σε οποιοδήποτε άλλο. Ο δείκτης που δημιουργήθηκε, χρησιμοποιήθηκε σε Γενικευμένα Προσθετικά Μοντέλα (Generalized Additive Models-GAMs), με παράγοντες επίδρασης το βάθος και τον τύπο του υποστρώματος, ώστε να εκτιμηθεί η διακύμανση του ανταγωνισμού κατά μήκος των διαφόρων βαθών και των τύπων ενδιαιτημάτων. Τα περισσότερα είδη παρουσίασαν ισχυρότερο διαειδικό σε σχέση με τον ενδοειδικό ανταγωνισμό, δηλαδή ο ανταγωνισμός που δεχόταν ένα είδος προερχόταν από πολλά διαφορετικά είδη, που αθροιστικά ξεπερνούσε τον ανταγωνισμό που δεχόταν κάθε είδος από τον εαυτό του, με ελάχιστες εξαιρέσεις στο σύνολο των ειδών που εξετάστηκε. Τόσο η υψηλότερη από την αναμενόμενη σημασία του διαειδικού ανταγωνισμού (σε σύγκριση με τον ενδοειδικό που γενικά αναμένεται να είναι υψηλότερος) όσο και η ύπαρξη ενός εκτεταμένου δικτύου πολλαπλών ανταγωνιστικών αλληλεπιδράσεων που βρέθηκε, συνδέθηκαν με την υψηλή βιοποικιλότητα και την ομοιότητα ανάμεσα στα χαρακτηριστικά των ειδών (διαφορετικά είδη έχουν υψηλή ομοιότητα χαρακτηριστικών), σε συνδυασμό με την απουσία κυριαρχίας ενός ή λίγων ειδών στην βιοκοινωνία (κανένα είδος δεν έχει δυσανάλογα μεγάλη βιομάζα σε σύγκριση με άλλα) γεγονός που μπορεί να είναι σχετικό με τη σταθερότητα και την ελαστικότητα της βιοκοινωνίας των ψαριών. Συμπερασματικά, η ποσοτικοποίηση του ανταγωνισμού στα θαλάσσια οικοσυστήματα μπορεί να βοηθήσει στην πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο οι βιοκοινωνίες θα ανταποκριθούν στη μελλοντική διαθεσιμότητα πόρων και στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Στο τελευταίο κεφάλαιο, εξετάστηκαν οι αλλαγές στη σύνθεση των ειδών και των χαρακτηριστικών σε διάφορες περιοχές της Μεσογείου Θάλασσας, με στόχο την ανάδειξη των ειδών και των βιολογικών χαρακτηριστικών που ευνοούνται ή επηρεάζονται αρνητικά από αυτές τις αλλαγές. Παράλληλα, διερευνήθηκε ο τρόπος με τον οποίο αυτές οι αλλαγές μπορεί να έχουν επηρεάσει τη λειτουργία του οικοσυστήματος. Στη συνέχεια, έγινε προσπάθεια να συνδεθούν οι παρατηρούμενες αλλαγές με τους παράγοντες πίεσης, όπως η αυξανόμενη θερμοκρασία και η πρωτογενής παραγωγικότητα, συνδυάζοντας την μεθοδολογία της Ολοκληρωμένης Ανάλυσης Ελαστικότητας (Integrated Resilience Assessment-IRA) και την μεθοδολογία της Ολοκληρωμένης Ανάλυσης Ελαστικότητας των Χαρακτηριστικών (Integrated Traits Resilience Assessment-ITRA). Τα αποτελέσματα από τα Γενικευμένα Προσθετικά Μοντέλα (Generalized Additive Models-GAMs) και τα Γενικευμένα Προσθετικά Μοντέλα Κατωφλίου (Threshold GAMs), έδειξαν διάφορα πρότυπα αλλαγών (συνεχών και ασυνεχών) ανά υποπεριοχή και ανά παράγοντα πίεσης. Ωστόσο, παρατηρήθηκε ότι οι περιοχές της δυτικής και κεντρικής Μεσογείου τείνουν να συγκλίνουν προς τα ίδια λειτουργικά πρότυπα μετά τις αλλαγές στη λειτουργικότητα. Επιπλέον, καταγράφηκε σημαντική αύξηση της βιομάζας σημαντικών εμπορικών ειδών σε πολλές από τις περιοχές. Έτσι, υπογραμμίζεται η ανάγκη για περαιτέρω έρευνα και παρακολούθηση των οικοσυστημάτων της Μεσογείου, προκειμένου να κατανοηθούν καλύτερα οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις των περιβαλλοντικών αλλαγών και να διαμορφωθούν κατάλληλες διαχειριστικές στρατηγικές για την διατήρηση και την βιώσιμη διαχείριση των θαλάσσιων πόρων.
Τέλος, συνδυάζοντας όλα τα κεφάλαια, σημαντικά ευρήματα της διατριβής είναι: (α) οι αλλαγές στα λειτουργικά πρότυπα της Μεσογείου όπου παρατηρήθηκε αύξηση ειδών με μικρότερο μέγεθος σώματος, μικρότερα τροφικά επίπεδα, πλαγκτονοφαγία, και προτίμηση υψηλότερων θερμοκρασιών, (β) ο λειτουργικός πλεονασμός της Μεσογείου, όπου παρατηρήθηκε μεγάλος λειτουργικός πλεονασμός μεταξύ των ειδών της Μεσογείου, οδηγώντας σε σταθερότητα και αντοχή των βιοκοινωνιών παρά τις αλλαγές στη σύνθεση των ειδών, και (γ) η ευαισθησία των μεθοδολογιών βασισμένων στα χαρακτηριστικά, όπου ενδεχομένως είναι πιο ευαίσθητες στις περιβαλλοντικές αλλαγές χαμηλής έντασης σε σχέση με τις ταξινομικές προσεγγίσεις. Συμπερασματικά, οι ταξινομικές σε συνδυασμό με τις λειτουργικές προσεγγίσεις προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες για τη διαχείριση και τη διατήρηση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, ενώ οι μεθοδολογικές προσεγγίσεις με βάση τα βιολογικά χαρακτηριστικά των ειδών μπορούν να συμβάλουν στην ανάπτυξη πιο ολοκληρωμένων διαχειριστικών στρατηγικών.
Μελλοντικές έρευνες θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την ενδοειδική μεταβλητότητα για την καλύτερη διατήρηση της βιοποικιλότητας και τη διαχείριση των οικοσυστημικών υπηρεσιών, εξετάζοντας επίσης την επίδραση επιπλέον παραγόντων όπως η αλιευτική θνησιμότητα. Επίσης, είναι απαραίτητη η ανάπτυξη ολοκληρωμένων μοντέλων που συνδυάζουν δεδομένα από διάφορα επίπεδα οργάνωσης για την πρόβλεψη μελλοντικών αλλαγών και την αποτελεσματική διαχείριση των θαλάσσιων πόρων και των οικοσυστημάτων. Η χρήση μεθοδολογικών προσεγγίσεων βασισμένων στα χαρακτηριστικά θα μπορούσε να ενισχύσει την κατανόηση της διασύνδεσης μεταξύ θαλάσσιων ενδιαιτημάτων και να μελετηθεί πώς οι αλλαγές σε ένα σύστημα επηρεάζουν ένα άλλο. Οι μεθοδολογίες που βασίζονται στα λειτουργικά και βιολογικά χαρακτηριστικά παίζουν γενικά σημαντικό ρόλο στην κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ειδών και της δυναμικής των βιοκοινωνιών, ιδίως υπό την επίδραση της κλιματικής αλλαγής.
Description
Keywords
Βιολογικά χαρακτηριστικά, Θαλάσσια οικολογία, Ψάρια, Μεσόγειος Θάλασσα