- / -

Στην παρούσα εργασία ερευνώνται δύο σύνολα δεδομένων τεσσάρων μηνών, τρεχουσών μετρήσεων αέρα και ρεύματος, που λαμβάνονται από το σύστημα Poseidon, σε δύο θέσεις στο βόρειο αιγαίο πέλαγος. Οι μελετημένες χρονικές σειρές καλύπτουν τη θερινή εποχή που εκτείνεται την περίοδο από τον Ιούνιο μέχρι το τέλος Σεπτεμβρίου. Τα αποτελέσματα είναι συνεπή στα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα της επιφανειακής κυκλοφορίας στο βόρειο αιγαίο πέλαγος που δείχνει τις υψηλές τρέχουσες ταχύτητες μεταξύ Άθου και Λήμνου και την σχεδόν σταθερή βορειοδυτική ροή κοντά στη νοτιοδυτική ακτή του νησιού Λέσβος. Η παρατηρηθείς μεταβλητότητα ροής στην θαλάσσια περιοχή του Άθου συσχετίζεται με την αντικυκλωνική κυκλοφορία της λεκάνης του Άθου που περιγράφεται σε παλαιότερες μελέτες. Η ροή του νερού κοντά στο νησί Λέσβος είναι επίσης σύμφωνα με το σχέδιο κυκλοφορίας του ύδατος του βορείου αιγαίου πελάγους και θεωρείται ως επέκταση του δευτερεύοντος βορείου κατευθυνόμενου ρεύματος. Η έλλειψη συσχετισμού μεταξύ του ανέμου και του ρεύματος για τις δύο τοποθεσίες, δείχνει ότι ο άνεμος δεν ελέγχει το βαροκλινικό χαρακτήρα της επιφανειακής κυκλοφορίας του βορείου Αιγαίου. / Two 4-month, current and wind measurements datasets, obtained by Poseidon network at two locations in the North Aegean Sea are investigated. The studied time series cover the summer season spanning the period from June to the end of September. The results are consistent to the main surface circulation features of the North Aegean Sea indicating high current speeds between Athos and Limnos and an almost steady northwestwards flow near the southwestern coast of Lesvos Island. The observed flow variability in Athos sea area is related with the Athos basin anticyclonic circulation which is described in previous studies. The water flow near Lesvos island is also in accordance with the water circulation pattern of North Aegean Sea and is considered as a northward extension of the Asia Minor current. No correlation between wind and current at both sites verifies the bacoclinic character of the North Aegean surface circulation.

The current study focuses on the phenomenon, mostly accounted within the past recent time, of the algae blooms (chlorophyll burst) in the area of the North Aegean Sea. The study attempts to coincide and amplify the approach of Satellite Remote Sensing monitoring, as means of applied oceanographic methods, in order for possible seasonal, spatio-temporal trends of this phenomenon to be identified, thus making the correlation of the indices-variations, though interdisciplinary, to be explained to an extend plainly, in terms of ‘why’ and ‘why-then’ they occur. The North Aegean Sea is directly influenced by the outflow of the Black Sea water masses, through the Dardanelles Strait. Secondary, riverine discharge is into account, along with special hydrodynamic characteristics of the basin. This Black Sea contribution to the North Aegean basin is cold, brackish and rather rich in biomass and nutrients and via the eutrophic blooms, fluctuate the relative meso-poor nutrient character of the basin. The environmental impacts and causes of the occurrences have a multidisciplinary analysis. They affect local ecology systems, water quality, coastal regions, the ichtyo-stock, the eco-balance on food-dependable species and ultimately the human health. The current study leans emphasis on the meteorological-oceanographic analysis for the algae blooms in the North Aegean Sea, depending on the use of satellite derived data and optical color imaginary, concerning the area under study. The preliminary concern, along with secondary conclusions, among the variable instability of the local biogeochemical recycling of the phenomenon, the prolonged temporal time of its dispersion and its correlation with surface winds and meteo-characteristics, was verified. Data from Giovanni, that is a Web-based application developed by the GES DISC (Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center) Interactive Online Visualization ANd aNalysis Infrastructure-NASA, where used for the analysis, in order for possible correlations between oceanographic and meteorological variables to be identified, such as: Chlorophyll-a concentrations, Precipitations rates, Euphotic Zone Depth, Colored Dissolved Organic Matter, Absorption coefficient for phytoplankton, Sea Level Pressure, Surface Pressure and Northwards wind component. / --

Στόχο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η διερεύνηση των αβιοτικών και βιοτικών παραγόντων που ελέγχουν τη χωροχρονική κατανομή δύο βασικών συστατικών του πλαγκτικού συστήματος στο βορειοανατολικό Αιγαίο, του μεσοζωοπλαγκτού και των ιχθυονυμφών. Η περιοχή μελέτης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθώς χαρακτηρίζεται από αυξημένα επίπεδα παραγωγικότητας, συγκριτικά με τον ολιγότροφο χαρακτήρα της ανατολικής Μεσογείου, και ως εκ τούτου υψηλή συγκέντρωση ιχθυοαποθεμάτων (κυρίως μικρών πελαγικών ψαριών). Τα χαρακτηριστικά αυτά θεωρείται ότι σχετίζονται με την τοπογραφία της περιοχής (εκτεταμένη υφαλοκρηπίδα), την εισροή ποταμών αλλά κυρίως με την έντονη μέσης κλίμακας υδρολογική πολυπλοκότητα (μέτωπο Λήμνου, αντικυκλώνας Σαμοθράκης), που επάγει η εισροή και κυκλοφορία του χαμηλής αλατότητας νερού της Μαύρης Θάλασσας (<30 psu), στα 20-30 επιφανειακά μέτρα της υδάτινης στήλης. Η μελέτη της κατανομής και σύνθεσης του μεσοζωοπλαγκτού (σε κατακόρυφη και οριζόντια διάσταση) πραγματοποιήθηκε σε ένα εκτεταμένο δίκτυο σταθμών κατά τη διάρκεια τριών περιόδων θερμοστρωμάτωσης (Ιούλιος 2003– Σεπτέμβριος 2003 – Ιούλιος 2004), ενώ των ιχθυονυμφών κατά το μήνα Ιούνιο των ετών 2003 έως 2006. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, το απόθεμα του μεσοζωπλαγκτού στο Β.Α. Αιγαίο βρέθηκε μεγαλύτερο σε σχέση με εκείνο που αναφέρεται για άλλα ελληνικά πελαγικά νερά (Ιόνιο, νότιο Αιγαίο), κλειστούς και ημίκλειστους κόλπους καθώς και για ορισμένες παράκτιες και πελαγικές περιοχές της Δυτικής Μεσογείου. Σημαντικό κομμάτι της βιοκοινότητας, ειδικά στο επιφανειακό στρώμα επίδρασης του νερού της Μαύρης Θάλασσας, αποτέλεσαν ηθμοφάγες ομάδες όπως τα κλαδοκεραιωτά, οι κωπηλάτες και τα βυτιοειδή. Το Σεπτέμβριο 2003 η αλατότητα στην περιοχή βρέθηκε υψηλότερη κατά δύο μονάδες σε σχέση με τον Ιούλιο του ίδιου έτους, αντανακλώντας ενδεχομένως τη μικρότερη εισροή του νερού της Μαύρης Θάλασσας (πλούσιο σε διαλυτό οργανικό άνθρακα), και η αφθονία των ηθμοφάγων ομάδων ήταν σημαντικά μειωμένη την περίοδο αυτή σε σχέση με τον Ιούλιο 2003. Η χρονική αυτή διακύμανση στο απόθεμα του μεσοζωοπλαγκτού φάνηκε να σχετίζεται τόσο με τη διαφοροποίηση της επίδρασης του νερού της Μαύρης Θάλασσας στην περιοχή, όσο και με τα χαρακτηριστικά της βιολογίας των οργανισμών (π.χ. εποχικός κύκλος). Τον Ιούλιο 2004 το νερό της Μαύρης Θάλασσας περιορίστηκε κυρίως στο ανατολικό τμήμα της θρακικής υφαλοκρηπίδας, εγκλωβιζόμενο σε μια αντικυκλωνική δομή γύρω από τη Σαμοθράκη περίπου 50 km διαμέτρου, και οι τιμές αφθονίας και βιομάζας βρέθηκαν ιδιαίτερα αυξημένες (διπλάσιες έως και τριπλάσιες) συγκριτικά με το 2003. Σημαντικό παράγοντα διαφοροποίησης των ποσοτικών χαρακτηριστικών του μεσοζωοπλαγκτού (αφθονία & βιομάζα) αλλά και διαμόρφωσης διακριτών συναθροίσεων ειδών κωπηπόδων και κλαδοκεραιωτών αποτέλεσε το βάθος. Τα επιφανειακά νερά, που δέχονταν την άμεση επιρροή του νερού της Μαύρης Θάλασσας, εμφανίστηκαν περισσότερο παραγωγικά με ιδιαίτερη σύνθεση ειδών, των οποίων οι συναθροίσεις αποτέλεσαν ευαίσθητους δείκτες της οριζόντιας ωκεανογραφικής ετερογένειας. Αλλαγές στην παροχή και κυκλοφορία του νερού της Μαύρης Θάλασσας φάνηκε να προκαλούν μέσης κλίμακας υδρολογική (μέτωπα, στρόβιλοι) και βιολογική πολυπλοκότητα στην περιοχή, η οποία βρέθηκε να αντανακλάται περαιτέρω στη δομή και κατανομή των ζωοπλαγκτικών συναθροίσεων τόσο στο οριζόντιο επίπεδο όσο και στο κατακόρυφο. Συγκεκριμένα, τα υδρολογικά μέτωπα αποτέλεσαν περιοχές αυξημένων τιμών φθορισμού και μεσοζωοπλαγκτικής βιομάζας και ο αντικυκλώνας της Σαμοθράκης αποτέλεσε ιδιαίτερο βιογεωχημικό ενδιαίτημα, χαρακτηριζόμενο από αυξημένες τιμές συνολικής αφθονίας και ιδιαίτερη σύνθεση βιοκοινότητας μεσοζωοπλαγκτού. Εκτός από τη σημασία των φυσικών παραγόντων στην κατανομή του μεσοζωοπλαγκτού, βιολογικές αλληλεπιδράσεις, όπως ο ανταγωνισμός και η θήρευση φάνηκε επίσης να παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των παρατηρούμενων προτύπων κατανομής. Η χωρική ετερογένεια στην κατανομή των πληθυσμών του μεσοζωοπλαγκτού φάνηκε να αντικατοπτρίζει τη σημασία των οικοφυσιολογικών χαρακτηριστικών των ειδών και του εύρους μεγέθους των τροφικών σωματιδίων. Σε αντίθεση με το μεσοζωοπλαγκτόν, η μέση αφθονία του συνόλου των ιχθυονυμφών καθώς και των μεμονωμένων ταξινομικών κατηγοριών τους στην περιοχή του Β.Α. Αιγαίου κατά την διάρκεια της τετραετούς έρευνας (2003-2006), δεν παρουσίασε σημαντική χρονική διαφοροποίηση. Οι ιχθυονύμφες των επιπελαγικών ειδών αποτέλεσαν το σημαντικότερο συστατικό της βιοκοινότητας, με κυρίαρχο είδος το Engraulis encrasicolus (γαύρος), είδος του οποίου η κορύφωση ωοτοκίας συμπίπτει χρονικά με την περίοδο δειγματοληψίας. Η οριζόντια κατανομή των ιχθυονυμφών στην περιοχή ήταν ετερογενής και φάνηκε να ελέγχεται από τη συνεργιστική δράση παραμέτρων που επιδρούν στο απόθεμα των γεννητόρων καθώς και φυσικών και βιολογικών διαδικασιών που επιδρούν στη πλαγκτική φάση των απογόνων τους. Ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των παρατηρούμενων ιχθυονυμφικών προτύπων κατανομής βρέθηκε να παίζουν εξελικτικές προσαρμογές των ειδών σε μεγάλη κλίμακα χρόνου, όπως είναι η στρατηγική αναπαραγωγής και το περιβάλλον διαβίωσης. Ως εκ τούτου, το βάθος αλλά και ενδείξεις των τροφικών συνθηκών στην κολώνα του νερού (π.χ. συγκέντρωση ζωοπλαγκτού, φθορισμός) εξήγησαν σε σημαντικό βαθμό τη χωρική διαφοροποίηση της σύνθεσης της βιοκοινότητας των ιχθυονυμφών. Η κυκλοφορία επίσης του νερού της Μαύρης Θάλασσας φάνηκε σε πολλές περιπτώσεις να επηρεάζει σημαντικά τη διαμόρφωση της οριζόντιας κατανομής τους, είτε συμβάλλοντας στην κατακράτηση τους κοντά στα πεδία ωοτοκίας, ή, προκαλώντας τη διασπορά τους μακριά από αυτά. Η αντανάκλαση της οριζόντιας ωκεανογραφικής ετερογένειας στις συναθροίσεις των συγκεκριμένων μεροπλαγκτικών οργανισμών, παρότι λιγότερο έντονη σε σχέση με τις ολοπλαγκτικές ομάδες του μεσοζωοπλαγκτού, ήταν επίσης εμφανής. Η υψηλή συμμετοχή στη βιοκοινότητα των ιχθυονυμφών, πελαγικών ειδών, που κατά την ενήλικη φάση είναι άμεσα επηρεαζόμενα από μεταβολές που πραγματοποιούνται στο ανώτερο στρώμα της υδάτινης στήλης (όπου επιδρά το νερό της Μαύρης Θάλασσας), φαίνεται να είχε σημαντική συμβολή σε αυτό. / The main aim of the present study was directed towards an understanding of the agents (abiotic and biotic) that shape the spatiotemporal distribution patterns of two fundamental components of the northeastern Aegean Sea (NEA) planktonic food web, namely mesozooplankton and fish larvae. The study area is of great scientific interest due to its relatively increased local productivity levels, comparatively to the highly oligotrophic eastern Mediterranean, hence its importance as a fishing ground, especially for fisheries targeting small pelagic fish. These characteristics are considered to be associated with local topographic features (extended continental shelf), riverine inflow, but mainly the high hydrological complexity (development of fronts and eddies) which is induced by the inflow and advection of low salinity Black Sea waters (BSW) at the upper part of the water column (surface 20-30 m). Mesozooplankton group composition and distribution patterns were examined both in horizontal and vertical plane in an extended sampling grid, during three stratification periods (July 2003 – September 2003 – July 2004). Four broad scale ichthyoplankton surveys were carried out (June 2003, 2004, 2005, 2006) over a station grid similar to that of mesozooplankton sampling, in order to investigate the major distribution and abundance patterns of fish larvae in the area. According to this study, the overall mesozooplankton standing stock in the NEA was found higher than those typically reported for other Mediterranean ecosystems, including hellenic pelagic waters and various closed or semi-closed gulfs as wells as some western Mediterranean pelagic and coastal regions. During all sampling periods, filter feeding taxa i.e. cladocerans, doliolids, appendicularians consisted an important element of mesozooplankton group composition particularly at the upper water column (directly influenced by the BSW). In September 2003, when surface salinity was 2 psu higher than July 2003 (probably reflecting lower BSW inflow in the area), the abundance values of these zooplankters decreased considerably. This temporal variation seemed to be related not only to differentiation in BSW (rich in dissolved organic carbon) influence, but also to species specific biological characteristics (e.g. seasonal cycle). In July 2004, BSW circulation was mainly restricted in the eastern part of the Thracian shelf and the abundance and biomass values in the area were significantly increased (2-fold up to 3-fold increase) compared to the previous surveys. Sampling depth played an important role in the differentiation of quantitive mesozooplankton characteristics (in terms of abundance and biomass values) but also in the formation of different copepod and cladoceran species assemblages. Surface waters, under the direct influence of BSW, were more productive and their species assemblages were sensitive tracers of horizontal oceanographic variability. Changes in the supply and flow of BSW into the NEA induced mesoscale hydrographic (fronts, eddies) and biological variability which was reflected on the structure and distribution of mesozooplankton assemblages in the horizontal and vertical plane. Frontal zones (e.g. southeastern of Lemnos) were characterized by increased fluorescence values and mesozooplankton biomass. The anticyclonic eddy over the Thracian shelf, where BSW is entrapped (Samothraki gyre), seemed to serve as a distinguished biochemical habitat with increased mesozooplankton abundance values and distinctive group composition. Besides the importance of physical parameters for zooplankton distribution in the NEA, biological interactions (e.g. competition, predation) may have played a significant role in shaping the observed distribution patterns. The hydrological heterogeneity induced by the advection of the BSW seemed to influence the qualitative and quantitative characteristics of the lower trophic levels. In turn, mesozooplankton populations presented spatial heterogeneity that reflected the importance of food size spectra and species-specific ecophysiological characteristics. Contrary to mesozooplankton community, mean abundance values of fish larvae (either as a total or for each separate taxonomic category) did not show any significant interannual difference during the four year study in the area of NEA (2003-2006). Fish larvae of epipelagic species consisted the major component of community, while a dominance of anchovy larvae was also observed due to the coincidence of the sampling period with the intensive spawning of this species. Fish larvae horizontal distribution was heterogenous and seemed to be controlled by the coupling between agents acting on the spawning stock and physical and biological processes influencing the planktonic phase of their offsprings. Fish larvae distributional patterns seemed to highly depend on species specific evolutionary adaptations, like reproduction strategy and the living habitat of the adults. Sampling depth as well as indications of water column trophic conditions (e.g. zooplankton concentration, fluorescence), explained significantly the spatial differentiation of fish larvae assemblages during all sampling periods. The circulation pattern of BSW seemed to be an important determinant of the taxonomic composition and abundance of larval fish assemblages, contributing either on larval retention near the spawning grounds, or inducing their dispersion. The assemblages of these meroplanktonic early-life stages also reflected the horizontal oceanographic heterogeneity in NEA, though less intensively comparing to other holoplanktonic zooplankters. The domination of local larval fish community by larvae of pelagic fish, that in the adult phase are directly influenced by changes taking place in the upper part of the water column (influenced by the BSW), may have contributed to this reflection.

Σκοπός της παρούσας διατριβής, ήταν α) η μελέτη της συστηματικής των Κεφαλοπόδων και ειδικώτερα της κατανομής και των συναθροίσεών τους στο Θρακικό πέλαγος και τους κόλπους Στρυμωνικό, Συγγιτικό, Τορωναίο, Θερμαϊκό και β) η μελέτη του βιολογικού κύκλου των ειδών Loligo vulgaris (καλαμάρι), Illex coindetii (θράψαλο) και Sepietta oweniana. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε προήλθε κυρίως από 8 δειγματοληψίες (9/91 – 12/93) που πραγματοποιήθηκαν από το EΛ.ΚΕ.Θ.Ε., με τράτα βυθού, σε βάθη 17- 400 m. Για τη μελέτη της βιολογίας των 2 Τευθοειδών το υλικό συμπληρώθηκε με μηνιαία λήψη δειγμάτων (2/92 – 6/93) από την επαγγελματική αλιεία στο ΒΑ Αιγαίο. Συνολικά προσδιορίστηκαν 28 είδη Κεφαλοπόδων, από 8 διαφορετικές οικογένειες: Enoploteuthidae (1 είδος), Histioteuthidae (1 είδος), Loliginidae (3 είδη), Ommastrephidae (3 είδη), Sepiidae (3 είδη), Sepiolidae (9 είδη), Argonautidae (1 είδος) και Octopodidae (7 είδη). Πολυπαραγοντικές αναλύσεις των λογαριθμικά τροποποιημένων δεδομένων αφθονίας των ειδών ανά δειγματοληπτική σύρση, έδειξαν διαφοροποιήσεις στη δομή των συναθροίσεων των Κεφαλοπόδων κατά κύριο λόγο με το βάθος και σε μικρότερο βαθμό με την εποχή και τη γεωγραφική περιοχή δειγματοληψίας. Στα είδη I. coindetii και S. oweniana διαπιστώθηκε αναπαραγωγική δραστηριότητα καθόλη τη διάρκεια του χρόνου, με μέγιστη ένταση αντίστοιχα το φθινόπωρο και χειμώνα – άνοιξη. Η αναπαραγωγική περίοδος για το νηριτικό L. vulgaris ήταν σχετικά πιό περιορισμένη (μέσα χειμώνα - αρχές φθινοπώρου) με μέγιστη ένταση την άνοιξη. Η ηλικία των 2 τευθοειδών, που εκτιμήθηκε απο την ανάγνωση των αυξητικών δακτυλίων σε στατολίθους, δεν ξεπερνά τους 14 μήνες ενώ ο ημερήσιος ρυθμός αύξησης του μανδύα φτάνει για το καλαμάρι τα 2-2,5 mm και για το θράψαλο τα 0,5-0,6 mm. Οι Οστειχθείς και τα Κεφαλόποδα αποτελούσαν τις πιο συχνά εμφανιζόμενες λείες στο στομαχικό περιεχόμενο των δύο Τευθοειδών, ενώ τα Καρκινοειδή την προτιμώμενη λεία για το είδος S. oweniana. / The twofold aim of this study was: firstly to contribute to the knowledge of the cephalopod species taxonomy in the Greek Seas, focusing particularly on faunistic composition at the N. Aegean (ΝΕ Mediterranean), and secondly to investigate the life history patterns of the species Loligo vulgaris, Illex coindetii and Sepietta oweniana. Faunistic study was based on samples collected from the N. Aegean Sea (N>39ο 50΄) during eight trawl surveys (9/91 – 12/93), carried out at depths 17 - 400 m. For the study of the two squid species biology, additional monthly samples were collected from commercial fishery in NE Aegean Sea during the period February 1992 - June 1993. In all, 28 species of cephalopods belonging to 8 families were identified including Enoploteuthidae (1 species), Histioteuthidae (1 species), Loliginidae (3 species), Ommastrephidae (3 species), Sepiidae (3 species), Sepiolidae (9 species), Argonautidae (1 species) and Octopodidae (7 species). To detect zonation patterns in cephalopod community structure, multivariate analyses of species abundance data per haul were performed. Considerable variability was shown in assemblage structure, determined primarily by depth, and to a lesser extent, by geographical location and season. Intermittent terminal spawning pattern has been shown for all 3 examined species. Spawning occurs throughout the year for I. coindetii and S. oweniana in the N. Aegean Sea, peaking respectively in autumn and winter-spring, as indicated by minimum ML50 values. The breeding season of neritic L. vulgaris extends from late winter to early autumn, with spawning intensity varying among years, due to variation in temperature and population age structure. Age of both teuthoid species, estimated by growth increment counts on statoliths, did not exceed 14 months. Daily growth rate (DGR) reached 2-2,5 mm in L. vulgaris and 0,5-0,6 mm in I. coindetii. L. vulgaris and I. coindetii feed primarily on fishes and cephalopods in the N. Aegean Sea, whereas S. oweniana on crustacean and fishes.