Ecology and diversity of coralligenous assemblages in the Aegean Sea

Abstract

Coralligenous assemblages form one of the most typical hard substrate habitat types of the Mediterranean. They develop biogenic structures (coralligenous formations) through the multilayered accumulation of encrusting coralline algae (especially of the genus Corallinacea and Peyssoneliacea) and the calcareous remains of other sessile organisms, such as anthozoa, bryozoa, sponges and polychaetes, which grow under dim light conditions. They are characterized by increased structural complexity and species diversity, and serve as reservoirs of natural resources. However, they are particularly vulnerable to anthropogenic pressures, as the majority of the habitat-forming species are long-lived with slow growth and low recovery capacity. Despite their high ecological and economic value, there are still important knowledge gaps regarding the spatial distribution, community composition, and conservation status of coralligenous assemblages in different parts of the Mediterranean. Available information is particularly fragmented and mainly comes from studies conducted in the NW Mediterranean. The general scope of the Thesis is the investigation of biodiversity patterns of coralligenous assemblages in the Aegean Sea, and the ecology of the yellow gorgonian Eunicella cavolini, a species whose populations form typical coralligenous facies. Specifically, the Thesis aims to: a) document the geographical distribution of coralligenous formations and E. cavolini populations across the Mediterranean, b) investigate spatial patterns in community composition and diversity of coralligenous assemblages found in different parts of the Aegean Sea, c) explore the demographic characteristics of E. cavolini populations in the Aegean and other parts of the Mediterranean, and d) study the growth rates and reproductive characteristics of E. cavolini. To achieve these research objectives, a number of inter-related studies were designed and conducted, using both descriptive and experimental methodological approaches. Three representative geographic localities of the Aegean Sea were investigated (Pelio, Chalkidiki and Lesvos) through scientific SCUBA diving at depths up to 45 m. Standardised protocols were used for the in situ assessment of coralligenous assemblages via photographic and visual methods, while new sampling tools and image analysis software were designed and developed for the quantification of calibrated image samples. Complementary laboratory analysis of biological samples enabled the identification of characteristic species and the investigation of E. cavolini reproductive characteristics. The findings regarding the Aegean Sea were selectively combined with data from other regions of the Mediterranean through shared publications and collaborative works with specialist scientists and European research Institutes.

Οι κοραλλιγενείς βιοκοινότητες συγκροτούν έναν από τους πιο χαρακτηριστικούς τύπους οικοτόπου σκληρού υποστρώματος της Μεσογείου. Αναπτύσσονται σε σκιερές συνθήκες, και δημιουργούν ασβεστολιθικές δομές (κοραλλιγενείς σχηματισμοί) μέσω των αλλεπάλληλων αποθέσεων ενασβεστωμένων ροδοφυκών (κυρίως του γένους Corallinacea και Peyssonneliacea), καθώς και άλλων βενθικών οργανισμών όπως ανθόζωα, βρυόζωα, σπόγγοι και πολύχαιτοι. Οι κοραλλιγενείς βιοκοινότητες χαρακτηρίζονται από έντονη δομική πολυπλοκότητα, αποτελούν πυρήνες βιοποικιλότητας, και παρέχουν πληθώρα φυσικών αγαθών. Ωστόσο, είναι ιδιαίτερα ευπαθείς σε ανθρωπογενείς πιέσεις, καθώς πολλοί από τους οργανισμούς που συμμετέχουν στη δημιουργία και διατήρηση των βιογενών αυτών σχηματισμών είναι είδη μακρόβια, με αργούς ρυθμούς ανάπτυξης, και περιορισμένη δυνατότητα ανάκαμψης. Παρά την οικολογική τους σημασία, λίγα είναι γνωστά σχετικά με την παρουσία, την κοινοτική σύνθεση και την κατάσταση διατήρησης των κοραλλιγενών βιοκοινοτήτων. Η σχετική πληροφορία παραμένει εξαιρετικά αποσπασματική, και περιορίζεται κατά κύριο λόγο σε μελέτες που αφορούν στη ΒΔ λεκάνη της Μεσογείου. Σκοπός της Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη της βιοποικιλότητας των κοραλλιγενών βιοκοινοτήτων του Αιγαίου, και η διερεύνηση της οικολογίας των πληθυσμών της κίτρινης γοργονίας Eunicella cavolini, ένα είδος που δημιουργεί μία από τις πλέον χαρακτηριστικές φάσεις της ευρύτερης κοραλλιγενούς βιοκοινότητας. Συγκεκριμένοι ερευνητικοί στόχοι της Διδακτορικής Διατριβής είναι: α) η καταγραφή της γεωγραφικής εξάπλωσης των κοραλλιγενών σχηματισμών και των πληθυσμών της E. cavolini στη Μεσόγειο, β) η μελέτη των χωρικών προτύπων δομής και ποικιλότητας των κοραλλιγενών βιοκοινοτήτων σε διαφορετικές περιοχές του Αιγαίου, γ) η διερεύνηση των δημογραφικών χαρακτηριστικών των πληθυσμών της κίτρινης γοργονίας E. cavolini στο Αιγαίο και σε άλλες περιοχές της Μεσογείου, και δ) η περιγραφή του ρυθμού ανάπτυξης και των χαρακτηριστικών αναπαραγωγής της E. cavolini. Για την επίτευξη των επιμέρους ερευνητικών στόχων, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε μία σειρά από διαφορετικές, αλλά αλληλοσυνδεόμενες μελέτες, αξιοποιώντας κατάλληλες περιγραφικές και πειραματικές μεθοδολογικές προσεγγίσεις. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν 3 αντιπροσωπευτικές γεωγραφικές περιοχές του Αιγαίου (Πήλιο, Χαλκιδική και Λέσβος) μέσω επιστημονικής κατάδυσης SCUBA σε βάθη έως και 45 m. Για την επιτόπια καταγραφή των κοραλλιγενών βιοκοινοτήτων χρησιμοποιήθηκαν συστηματικά μεθοδολογικά πρωτόκολλα μέσω φωτογραφικών και οπτικών μεθόδων, και σχεδιάστηκαν νέα εργαλεία και λογισμικά για την εξαγωγή ποσοτικής πληροφορίας από τα βαθμονομημένα φωτογραφικά δείγματα. Συμπληρωματικές εργαστηριακές αναλύσεις βιολογικών δειγμάτων επέτρεψαν τον προσδιορισμό χαρακτηριστικών ειδών, και τη διερεύνηση των αναπαραγωγικών χαρακτηριστικών της E. cavolini. Τα δεδομένα αναλύθηκαν συνδιαστικά με στοιχεία από άλλες περιοχές της Μεσογείου μέσω συνεργασιών και κοινών δημοσιεύσεων με ειδικούς επιστήμονες και Ερευνητικά Ινστιτούτα του εξωτερικού.