Οι λίμνες αποτελούν πλέον ένα εκτενές ερευνητικό αντικείμενο για πολλά και διαφορετικά επιστημονικά πεδία. Ο ρόλος τους ως αναπόσπαστο μέρος του υδρολογικού κύκλου και ως «πηγή» νερού καθιστά τις λίμνες οικοσυστήματα ύψιστης σημασίας που προσελκύουν το παγκόσμιο ερευνητικό ενδιαφέρον. Γι αυτό το λόγο άλλωστε, η Ευρωπαϊκή Ένωση με την έκδοση της οδηγίας 2000/60 Πλαίσιο για τα ύδατα απαιτεί από τα κράτη μέλη της Ε.Ε να εφαρμόσουν βιώσιμες στρατηγικές διαχείρισης των εσωτερικών υδάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής ώστε έως το 2015 να έχει επιτευχθεί τουλάχιστο «Καλή οικολογική κατάσταση». Η ανάγκη για μεγαλύτερη κατανόηση της λειτουργίας των λιμναίων οικοσυστημάτων αυξήθηκε, γεγονός που οδήγησε στη διεξαγωγή πολυάριθμων ερευνητικών εργασιών που προσεγγίζουν διαφορετικές πτυχές της πολύπλοκης λειτουργίας των λιμνών. Μεγάλο μέρος της έρευνας επικεντρώνεται σε ομάδες οργανισμών που αποτελούν βιοδείκτες σύμφωνα με τα κριτήρια της Ευρωπαϊκής Οδηγίας Πλαίσιο 2000/60, όπως τα ψάρια, το φυτοπλαγκτό, τα βενθικά μακροασπόνδυλα και τα υδρόβια μακρόφυτα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον όμως προκαλούν και οι αλληλεπιδράσεις των διάφορων βιοκοινωνιών οι οποίες αποδεικνύονται καθοριστικές για την καλή λειτουργία των οικοσυστημάτων.
Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η αξιολόγηση της οικολογικής ποιότητας επτά λιμνών της Δυτικής και Βόρειοδυτικής Ελλάδας βάσει φυσικοχημικών χαρακτηριστικών, της σύνθεσης των ειδών της υδρόβιας βλάστησης και των κύριων ταξινομικών ομάδων του ζωοπλαγκτού. Τα αποτελέσματα της διατριβής παρουσιάζονται σε τέσσερις ενότητες-κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται στις εποχικές διακυμάνσεις και τις χωρικές διαφοροποιήσεις των συγκεντρώσεων των θρεπτικών αλάτων του αζώτου και του φωσφόρου (νιτρικά, νιτρώδη, αμμωνιακά, φωσφορικά και ολικός φώσφορος) και των φυσικοχημικών παραμέτρων που μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών στις επτά υπό διερεύνηση λίμνες της ΒΔ Ελλάδας. Το δεύτερο κεφάλαιο εστιάζει στη σύνθεση των ειδών των υδρόβιων μακροφύτων και των Κλαδοκερωτών και των Τροχόζωων, ενώ στο τρίτο κεφάλαιο εφαρμόζονται δείκτες αξιολόγησης της τροφικής και οικολογικής κατάστασης των υπό διερεύνηση λιμνών με βάση τα αβιοτικά χαρακτηριστικά, τα υδρόβια μακρόφυτα και το ζωοπλαγκτό. Στο τέταρτο κεφάλαιο διερευνήθηκε η επίδραση της υδρόβιας βλάστησης στη χωρική διακύμανση της αφθονίας και της σύνθεσης των κύριων ταξινομικών ομάδων του ζωοπλαγκτού.
Σε όλες τις λίμνες μετρήθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου που υποδεικνύουν την ισχυρή επίδραση του ευτροφισμού. Όσον αφορά τη συγκέντρωση της χλωροφύλλης-α υπήρχαν σημαντικές διαφορές με τις βαθύτερες λίμνες να παρουσιάζουν μικρότερες τιμές. Συγκριτικά με τις υπόλοιπες περιβαλλοντικές παραμέτρους που παρουσιάζονται στο πρώτο κεφάλαιο, η χλωροφύλλη-α θεωρείται ως περισσότερο αντιπροσωπευτική παράμετρος των συγκεκριμένων υδατικών οικοσυστημάτων που αντικατοπτρίζει τις διαφοροποιήσεις των λιμνών αναφορικά με τα κλιματολογικά και τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά της ευρύτερης λεκάνης απορροής.
Αναφορικά με τα υδρόβια μακρόφυτα, στις περισσότερες λίμνες επικρατούν λίγα υφυδατικά είδη με πολύ μεγάλες αφθονίες. Τα είδη Ceratophyllum demersum, Trapa natans, Potamogeton pectinatus, Vallisneria spiralis αποτελούν χαρακτηριστικά είδη για τις λίμνες Λυσιμαχία, Μεγάλη Πρέσπα, Πετρών και Βεγορίτιδα αντίστοιχα. Τα κυρίαρχα υφυδατικά είδη που καταγράφηκαν στις υπό διερεύνηση λίμνες είναι κοινά και χαρακτηριστικά των ευτροφικών συνθηκών.
Όσον αφορά τη σύνθεση του ζωοπλαγκτού στις τέσσερις λίμνες όπου πραγματοποιήθηκαν οι σχετικές δειγματοληψίες, συνολικά αναγνωρίστηκαν 14 είδη Κλαδοκερωτών που ανήκουν σε 11 γένη και 6 οικογένειες και 39 είδη Τροχόζωων σε 17 γένη και 12 οικογένειες. Όσον αφορά τα Κλαδοκερωτά τα πιο κοινά είδη που βρέθηκαν και στις τέσσερις λίμνες ήταν τα Bosmina longirostris, Chydorus sphaericus και Diaphanosoma brachyurum. Το Κλαδοκερωτό Bosmina longirostris βρέθηκε σε μεγαλύτερη αφθονία και με μεγαλύτερη συχνότητα κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών ενώ από τα τροχόζωα το είδος Keratella cochlearis βρέθηκε να απαντά σε υψηλές αφθονίες και στις τέσσερεις λίμνες. Η ελάχιστη συμμετοχή μεγάλων Κλαδοκερωτών (Daphnia sp.) στη σύνθεση του ζωοπλαγκτού, ερμηνεύεται ως αποτέλεσμα της έντονης θηρευτικής πίεσης που μπορεί να προέρχεται είτε από την ιχθυοπανίδα είτε από τα μακροασπόνδυλα. Στις λίμνες Πετρών και Καστοριάς το είδος Keratella cochlearis απαντά σε πολύ μεγαλύτερη αφθονία συγκριτικά με τα υπόλοιπα Τροχόζωα, ενώ για τις λίμνες Μικρή Πρέσπα και Βεγορίτιδα συμμετέχουν με σημαντικές αφθονίες περισσότερα είδη όπως για παράδειγμα το Keratella quadrata και είδη του γένους Lecane και Polyarthra. Όσον αφορά τις αφθονίες των σημαντικών ειδών και γενών των Καρκινοειδών, το γένος Bosmina απαντά σε μεγαλύτερη αφθονία στις λίμνες Καστοριά και Πετρών. Στις λίμνες Μικρή Πρέσπα και Βεγορίτιδα καταγράφηκαν επίσης σε μεγαλύτερη αφθονία σε σχέση με τις λίμνες Καστοριάς και Πετρών είδη της οικογένειας Chydoridae. Επίσης μεγάλα σε μέγεθος είδη που ανήκουν στο γένος Daphnia βρέθηκαν να συμμετέχουν σε μεγαλύτερη αφθονία στη λίμνη Μικρή Πρέσπα.
Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την εφαρμογή των τροφικών δεικτών του Carlson δείχνουν πως οι δείκτες που βασίζονται στη συγκέντρωση της χλωροφύλλης-α και στο βάθος Secchi κατατάσσουν τις λίμνες Μικρή Πρέσπα, Καστοριάς και Πετρών σε ευτροφική έως υπερευτροφική κλάση, τη Μεγάλη Πρέσπα και τη Τριχωνίδα σε μεσοτροφική και ολιγοτροφική έως μεσοτροφική κλάση αντίστοιχα και τη Λυσιμαχία σε μεσοτροφική ως ευτροφική κλάση. Οι τιμές του Μακροφυτικού Δείκτη (MI) σε γενικές γραμμές συμφωνούν με το ευρύτερο πλαίσιο των αποτελεσμάτων και υποδεικνύουν την Τριχωνίδα ως τη λίμνη με τη «λιγότερο ανεκτική» στον ευτροφισμό υδρόβια βλάστηση. Σύμφωνα με την εφαρμογή του δείκτη Wetland Zooplankton Index, ο οποίος αναπτύχθηκε ως εργαλείο αξιολόγησης των υγροτόπων των Μεγάλων Λιμνών της Β. Αμερικής βάσει της αφθονίας ενδεικτικών στον ευτροφισμό ειδών του ζωοπλαγκτού, προκύπτει πως καλύτερη οικολογική ποιότητα παρουσιάζουν οι λίμνες Μικρή Πρέσπα και Βεγορίτιδα συγκριτικά με τις λίμνες Πετρών και Καστοριάς. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η εφαρμογή του δείκτη WZI κρίνεται ως ικανοποιητική αφού φαίνεται πως αντικατοπτρίζει τις διαφοροποιήσεις των λιμνών σχετικά με τη σύνθεση του ζωοπλαγκτού και τη γενικότερη οικολογική κατάσταση. Η αναπροσαρμογή του δείκτη WZI σύμφωνα με τη σύνθεση του ζωοπλαγκτού στις συνθήκες των Μεσογειακών υγροτόπων, μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο της οικολογικής αξιολόγησης των λιμναίων οικοσυστημάτων της Ελλάδας.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής η πυκνότερη υδρόβια βλάστηση συμβάλλει σε μεγαλύτερη αφθονία παρόχθιων ειδών ζωοπλαγκτού και πελαγικών ειδών που μπορεί περιστασιακά να βρεθούν στην παρόχθια ζώνη, αλλά δεν υπάρχουν σαφείς ενδείξεις ότι συμβάλλει στην παροχή καταφυγίου μεγάλων Κλαδοκερωτών. Εξάλλου, τα μεγάλα Κλαδοκερωτά απαντούν σε πολύ μικρούς αριθμούς στις υπό μελέτη λίμνες γεγονός που μπορεί να οφείλεται στον ευτροφικό χαρακτήρα των λιμνών όσο και στην ύπαρξη θηρευτικής πίεσης από ψάρια και άλλους θηρευτές. Επίσης σύμφωνα με τα αποτελέσματα των Αναλύσεων Πλεονασμού RDA και του ελέγχου Monte Carlo τα υδρόβια μακρόφυτα Potamogeton pectinatus, Potamogeton lucens, Trapa natans και Myriophyllum spicatum φαίνεται να έχουν μεγαλύτερη στατιστικά σημαντική συσχέτιση με τα είδη του ζωοπλαγκτού. Οι περαιτέρω αναλύσεις ταξιθέτησης που πραγματοποιήθηκαν ξεχωριστά μεταξύ των Τροχόζωων και των Κλαδοκερωτών και των υδρόβιων μακροφύτων ανέδειξαν ως περισσότερο στατιστικά σημαντικά είδη υδρόβιων μακροφύτων τα είδη Trapa natans και Potamogeton natans για τα Τροχόζωα, και τα είδη Myriophyllum spicatum και Potamogeton perfoliatus για τα καρκινοειδή. Η διαφοροποίηση αυτή μεταξύ των Καρκινοειδών και των Τροχόζωων ίσως αποτελεί ένδειξη της προτίμησης των μεγάλων ταξινομικών ομάδων του ζωοπλαγκτού σε διαφορετικού τύπου ενδιαίτημα, είτε αυτό της παρόχθιας ζώνης όπου κυριαρχούν υφυδατικά μακρόφυτα, είτε αυτό της μεταβατικής ζώνης μεταξύ παρόχθιας ζώνης και ανοικτών νερών όπου κυριαρχούν περισσότερο εφυδατικά είδη μακροφύτων.
Η πολυπλοκότητα των δομών ορισμένων υφυδατικών μακροφύτων φαίνεται να σχετίζεται με παρόχθια είδη ζωοπλαγκτού, όπως για παράδειγμα το γένος Chydorus, ενώ μακρόφυτα με απλούστερες δομές σχετίζονται περισσότερο με πελαγικά είδη των οποίων η αφθονία δε διαφοροποιείται στην πελαγική ή στην παρόχθια ζώνη. Άλλες περιβαλλοντικές παράμετροι όπως η αγωγιμότητα, και η συγκέντρωση της χλωροφύλλης-α παρουσίασαν συσχέτιση κυρίως με Τροχόζωα και Κλαδοκερωτά όπως το γένος Bosmina. Η αδυναμία των υπολοίπων αβιοτικών παραμέτρων να εξηγήσουν ικανοποιητικά τα αποτελέσματα της σύνθεσης και της κατανομής του ζωοπλαγκτού στις τέσσερις υπό διερεύνηση λίμνες επιβεβαιώνει το γεγονός ότι σε κάθε λίμνη υπάρχουν διαφορετικοί παράγοντες που καθορίζουν τη σύνθεση του ζωοπλαγκτού και που σχετίζονται με «από πάνω προς τα κάτω» (top-down) και «από κάτω προς τα πάνω» (bottom-up) διαδικασίες, όπως η σύνθεση και η αφθονία της ιχθυοκοινωνίας και η αφθονία της υδρόβιας βλάστησης.
Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής επισημαίνουν την επίδραση των ευτροφικών συνθηκών στις βιοκοινωνίες των υδρόβιων μακροφύτων και του ζωοπλαγκτού. Ωστόσο, υπάρχουν ενδείξεις πως ανθρωπογενείς επεμβάσεις όπως η εισαγωγή αλλόχθονων ειδών ψαριών ενδέχεται να καθορίζουν επίσης σε σημαντικό βαθμό τη σύνθεση ειδών του ζωοπλαγκτού ενισχύοντας έμμεσα το φαινόμενο του ευτροφισμού. Περαιτέρω διερεύνηση της σύνθεσης της ιχθοκοινωνίας της παρόχθιας ζώνης σε συνδυασμό με τη μελέτη της οριζόντιας μετακίνησης του ζωοπλαγκτού από και προς την παρόχθια ζώνη ενδεχομένως να συμβάλλει εκτενέστερα στη διελεύκανση του ρόλου της παρόχθιας ζώνης και των υδρόβιων μακροφύτων ως καταφύγιο για το ζωοπλαγκτό. Επιπλέον, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της διατριβής φαίνεται πως η αφθονία της υδρόβιας βλάστησης συμβάλλει στην αφθονία του ζωοπλαγκτού και ως ένα βαθμό φαίνεται να υπάρχει συσχέτιση μεταξύ των υδρόβιων μακροφύτων με πολύπλοκες δομές και της αφθονίας των Κλαδοκερωτών. Επερχόμενες έρευνες που εστιάζουν στη διαφοροποίηση της σύνθεσης του ζωοπλαγκτού μέσα στις μακροφυτικές συναθροίσεις σε επίπεδο μικροενδιαιτήματος θα μπορούσαν επίσης να παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με το ρόλο των υδρόβιων μακροφύτων ως ενδιαίτημα και καταφύγιο για το ζωοπλαγκτό.
Αναμφισβήτητα, οι σχέσεις μεταξύ των υδρόβιων οργανισμών σε ένα λιμναίο οικοσύστημα είναι πολυδιάστατες, ωστόσο η κατανόηση των μηχανισμών που τις διέπουν είναι σημαντική ώστε να είναι δυνατή η εφαρμογή αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης και ανάκαμψης των επιβαρυμένων οικοσυστημάτων. Επιπλέον, όσον αφορά τα Μεσογειακά υδατικά οικοσυστήματα λόγω των ιδιαίτερων κλιματικών, περιβαλλοντικών και κοινωνικοοικονομικών συνθηκών η διεξαγωγή ερευνών με αντικείμενο τις βιοτικές αλληλεπιδράσεις χρήζει μεγάλης σπουδαιότητας. / Lakes are extremely invaluable ecosystems due to their significance as a crucial component of the water circle and a source of fresh water. The last few decades there is an increasing interest of the scientific community for the functions and mechanisms associated with the lake ecosystems. Moreover, the Water Framework Directive requires the implementation of sustainable fresh water management, including the lake ecosystems, in order to achieve a minimum good ecological quality by 2015. Consequently, there is a lot of research focused on important biotic groups used as biological indicators by the WFD. However, it is well known that the biotic interactions between the various groups of aquatic organisms can often provide key background information regarding the ecological quality of the ecosystem.
The main objective of the present thesis is the evaluation of the ecological status of seven lakes in West and NW Greece based on physicochemical characteristics, aquatic macrophyte composition and the major zooplankton taxonomic groups composition. The results of the current thesis are presented in four basic parts. The first part is focused on the seasonal and spatial variations among the seven studied lakes regarding the nutrient concentrations and the abiotic parameters. The second part describes the composition of aquatic macrophytes and the composition of Cladocera and Rotifera in the studied lakes. In the third part the ecological status of the studied lakes was assessed using Trophic State Indices and indices based on aquatic macrophytes and zooplankton. Finally, the fourth part investigates the effects of the aquatic vegetation on the spatial distribution and abundances of the major zooplankton taxonomic groups.
According to the results of the current thesis, several statistically significant differences were found among the studied lakes regarding the abiotic parameters. Most notable differences include those of chlorophyll-a concentrations between the deeper and the shallower lakes reflecting the variations in nutrient loading, geomorphology and local climate. During the present thesis, high concentrations of total phosphorus were recorded indicating the influence of eutrophic conditions.
As far as the aquatic macrophytes are concerned, few submerged species were found in high abundances which are indicative of the eutrophic conditions. Ceratophyllum demersum, Trapa natans, Potamogeton pectinatus, Vallisneria spiralis were characterized as dominant indicator species for the lakes Lysimachia, Megali Prespa, Petron and Vegoritis respectively.
Regarding the zooplankton composition a total of 14 Cladocera and 39 Rotifera were identified in lakes Mikri Prespa, Kastoria, Vegoritis and Petron. Most common Cladocerans were the species Bosmina longirostris, Chydorus sphaericus and Diaphanosoma brachyurum. The small sized Cladoceran Bosmina longirostris was found in greater density while Keratella cochlearis was the most abundant among the Rotifera. The high abundance of small Cladocerans combined with the low contribution of large Daphnia indicates the high predation pressure on the zooplankton. Lakes Mikri Prespa and Vegoritis were characterized by a larger contribution of Cladocera in relation with lakes Kastoria and Petron, including littoral species such as Chydorus. Other Rotifera species such as Keratella quadrata, Lecane and Polyarthra were also recorded in significant abundances in lakes Mikri Prespa and Vegorits.
The ecological assessment of the studied lakes based on the application of Trophic State Indices classified lakes Mikri Prespa, Kastoria and Petron as eutrophic to hypereutrophic class, lake Lysimachia as mesotrophic to eutrophic class, lake Megali Prespa as mesotrophic and lake Trichonis as oligotrophic to mesotrophic class. The results from Macrophyte Index evaluation highlight the high nutrient enrichment and the eutrophic influence on the aquatic macrophyte composition. According to the results of Wetland Zooplankton Index, an index based on zooplankton developed for the assessment of wetlands in Great Lakes of N. America, lakes Mikri Prespa and Vegoritis are characterized by higher ecological status than lakes Kastoria and Petron. Wetland Zooplankton Index can provide an important tool for a holistic approach of the ecological assessment of lake ecosystems in Greece.
According to the results of the present thesis, dense aquatic macrophyte assemblages contribute to a higher total zooplankton species richness. Specifically, in macrophyte assemblages occupying the whole water column were found higher abundances of littoral Cladocerans and Rotifers in relation with the abundances found among thinner macrophyte stands. Moreover, Redundancy Analysis revealed Potamogeton pectinatus, Potamogeton lucens, Trapa natans and Myriophyllum spicatum as most statistically significant aquatic macrophytes that influence the spatial distribution of zooplankton. Further analysis conducted separately for the Cladocera and Rotifera taxa suggest that Trapa natans and Potamogeton natans have a larger influence on Rotifera spatial variation while the submerged macrophytes Myriophyllum spicatum and Potamogeton perfoliatus will influence mostly the crustacean spatial distribution. These differences can be attributed to a preference of littoral Cladocerans for more complex macrophyte structures that provide habitat for foraging. Few abiotic parameters were found to have a significant effect on zooplankton spatial variability which highlights the importance of top-down and bottom-up factors for determination of biotic community interactions.
In conclusion, the results of this thesis underline the influence of eutrophication on the biological communities of aquatic macrophytes and zooplankton. However, there are indications that other human induced activities, such as introduction of exotic fish species, may have a significant effect on the zooplankton composition. Additional research, focused on the composition of littoral fish communities combined with studies on the horizontal distribution of zooplankton in the littoral zone could provide solid information on the role of littoral aquatic vegetation as refuge. Moreover, the results of this thesis indicate that the aquatic vegetation has a significant effect on the zooplankton abundance and there is a possible relationship between complex macrophyte structures and Cladocera density. Further investigation of the spatial variation of zooplankton composition inside the macrophyte assemblages may also elucidate the role of aquatic vegetation as microhabitats for the zooplankton communities.
Although the interactions between the biotic communities in a lake ecosystem can be quite complex, the comprehension of the background mechanisms is necessary in order to implement successive management and restoration strategies. Especially, in Mediterranean region, because of the special climate, environmental and socioeconomic conditions, the research on lake ecosystems is particularly important and highly significant for an effective sustainable water management.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/5880 |
| Date | 28 February 2013 |
| Creators | Στεφανίδης, Κωνσταντίνος |
| Contributors | Παπαστεργιάδου, Εύα, Stefanidis, Konstantinos, Γεωργιάδης, Θεόδωρος, Λεονάρδος, Ιωάννης, Τζανουδάκης, Δημήτριος, Ιατρού, Γρηγόριος, Παπαθεοδώρου, Γεώργιος, Κάγκαλου, Ιφιγένεια |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 12 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0057 seconds