Μορφολογική και γενετική ανάλυση ειδών της ιχθυοπανίδας του ποταμού Νέστου

Abstract

The present doctorate thesis investigates the morphological and genetic differentiation of the fish species Squalius orpheus Kottelat & Economides, 2006, Barbus strumicae Karaman, 1955, Alburnoides strymonicus Chichkoff, 1940 and Cobitis strumicae Karaman, 1955, whose populations in river Nestos were separated by the construction and operation of two hydroelectric power plants. Moreover, the life history traits of the species B. strumicae were investigated while a multi-metric fish index was developed in order to assess the ecological status of river Nestos, in the framework of the WFD 2000/60.The study of the morphometric differentiation of the upstream and downstream population of the species S. orpheus, B. strumicae, A. strymonicus and C. strumicae was performed using the Truss Networks. Furthermore the comparison of the S. orpheus and B. strumicae populations inhabiting rivers Nestos, Strymon and Evros was also performed. the comparison was performed by recording 39 distances on the fish body. The analysis revealed the existence of differences between the upstream and downstream populations of the species B. strumicae and A. strymonicus. The downstream population of these species showed a more streamlined body that reflects their adaptation to the higher water flow. The study of the genetic diversity of the species S. orpheus, B. strumicae and A. strymonicus included the study of the mitochondrial locus COI. Regarding S. orpheus, the statistical analysis confirmed the taxonomic similarity of the Strymon, Nestos and Evros populations. As for the populations of the genus Barbus, the Evros’ population differentiated from those of Strymon and Nestos, as theEvros’ population is classified into different species (Barbus cyclolepis) than those of the Nestos and Strymon. For the species A. strymonicus, the comparison of the upstream and downstream population showed statistically significant genetic differentiation between the two populations.In total, 200 specimens of B. strumicae have been used for the study of its life-history traits. The maximum age determined was 4+ and involved five female and six males. The growth coefficient K was equal to 0.165, the asymptotic length (L∞) was 214,9 mm. The spawning period was determined to last two months, from May to June. The logistic regression was used in order to determine the length-at-first maturity, which for the males was 95,23 ± 4,35 mm and for the females was 112,54 ± 4,97 mm. Regarding diet of the species, 12 different food categories were identified.In the context of this thesis a multi-parametric index for the assessment of the water quality was was developed. The index was composed by 13 metrics, which are associated with the percentage composition of the fish population (indigenous, native and exotic species), the distribution and abundance of the species, the existence of species with specialized spawning strategies, feeding habits, the ecology of the species, the populations’ age structure and the biodiversity of the ecosystem. The index categorized three stations in the “Moderate” ecological status, three in “Good” condition and one in the “High”.

Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μορφολογική και γενετική ανάλυση των ειδών Squalius orpheus Kottelat & Οικονομίδης, 2006, Barbus strumicae Karaman, 1955, Alburnoides strymonicus Chichkoff, 1940 και Cobitis strumicae Karaman, 1955, του ποταμού Νέστου, οι πληθυσμοί των οποίων, διαχωρίστηκαν μετά την κατασκευή και λειτουργία των υδροηλεκτρικών φραγμάτων. Επιπλέον, μελετήθηκε η βιολογία της Μπριάνας, ενώ αναπτύχθηκε ένας πολύ-παραμετρικός ιχθυολογικός βιοδείκτης για την αξιολόγηση της οικολογικής κατάστασης του ποταμού Νέστου, στα πλαίσια της Οδηγίας 2000/60.Η μορφομετρική σύγκριση μεταξύ του ανάντη και κατάντη πληθυσμού των ειδών S. orpheus και B. strumicae, A. strymonicus και C. strumicae πραγματοποιήθηκε με τη χρήση της των δικτύων αποστάσεων (truss networks). Επιπλέον έγινε σύγκριση των πληθυσμών των ειδών S. orpheus και B. strumicae, που διαβιούν στους ποταμούς Νέστο, Στρυμόνα και Έβρο. Κατά τη μελέτη της μορφομετρίας, καταγράφηκαν οι τιμές 39 αποστάσεων πάνω στο σώμα των ψαριών. Διαπιστώθηκε η ύπαρξη μορφολογικών διαφοροποιήσεων μεταξύ των ανάντη και κατάντη πληθυσμών των ειδών, B. strumicae και A. strymonicus. Ο κατάντη πληθυσμός των ειδών αυτών εμφάνισε πιο υδροδυναμικό σχήμα σώματος που αντανακλά την προσαρμογή του στις συνθήκες υψηλότερης ροής νερού.Η ανάλυση της γενετικής ποικιλομορφίας των ειδών S. orpheus, B. strumicae και A. strymonicus περιελάμβανε την μελέτη του μιτοχονδριακού γονιδιακού τόπου COI. Για το είδος S. orpheus, η ανάλυση των αλληλουχιών των δειγμάτων επιβεβαίωσε την ταξινομική ομοιότητα των πληθυσμών του Στρυμόνα, Νέστου και του Έβρου. Όσον αφορά τους πληθυσμούς του γένους Barbus, ο πληθυσμός του Έβρου εμφάνισε υψηλή διαφοροποίηση σε σχέση με αυτούς του Στρυμόνα και του Νέστου, καθώς ο πληθυσμός αυτός κατατάσσεται σε διαφορετικό είδος (Barbus cyclolepis). Για το είδος A. strymonicus, η σύγκριση του ανάντη και του κατάντη πληθυσμού του Νέστου έδειξε την ύπαρξη στατιστικά σημαντικής γενετικής διαφοροποίησης μεταξύ των δύο πληθυσμών. Για τη μελέτη των βιολογικών χαρακτηριστικών του B. strumicae, μελετήθηκαν 200 άτομα. Η μεγαλύτερη ηλικία που προσδιορίστηκε ήταν 4+ και αφορούσε πέντε θηλυκά και έξι αρσενικά άτομα. Το είδος εμφανίζει ρυθμό προσέγγισης Κ ίσο με 0,165, μέγιστο ασυμπτωτικό μήκος (L∞) ίσο με 214,9 mm. Η αναπαραγωγική περίοδος του είδους, διαρκεί περίπου 2 μήνες, από τον Μάιο έως τον Ιούνιο. Με την εφαρμογή της λογιστικής παλινδρόμησης προσδιορίστηκε το μήκος πρώτης γεννητικής ωρίμασης, το οποίο για τα αρσενικά άτομα είναι 95,23 ± 4,35 mm, ενώ για τα θηλυκά άτομα είναι 112,54 ± 4,97 mm. Όσον αφορά την εκτίμηση των διατροφικών συνηθειών του B. strumciae, διαπιστώθηκε η παρουσία 12 διαφορετικών λειών.Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής έγινε προσπάθεια ανάπτυξης ενός πολύ-παραμετρικού δείκτη, για την αξιολόγηση των επιφανειακών υδάτων του ποταμού Νέστου. Ο δείκτης απαρτίζεται από 13 μετρικές, οι οποίες σχετίζονται με την ποσοστιαία σύνθεση του ιχθυοπληθυσμού (αυτόχθονα, ενδημικά και ξενικά είδη), την ισοκατανομή και αφθονία των ειδών, την ύπαρξη ειδών με εξειδικευμένες στρατηγικές αναπαραγωγής, τις διατροφικές συνήθειες, την οικολογία των ειδών, την ηλικιακή δομή των ιχθυοπληθυσμών και την βιοποικιλότητα του συστήματος. Η εφαρμογή του δείκτη αυτού στον ποταμό Νέστο κατέταξε τρεις σταθμούς στην «Μέτρια» οικολογική κατάσταση, τρεις στην «Καλή» κατάσταση και έναν στην «Υψηλή».