Ε
Τμή
Επιβλέπω
Πανεπ Σχολή ήμα Επιστ
ΠΤΥΧ
Φανή
ων καθη
ιστήμιο Α Περιβάλλ τημών τη
ΧΙΑΚΗ ΕΡ
Παπακ
ηγητής: Θ
Αιγαίου λοντος ης Θάλασ
ΓΑΣΙΑ
κώστα
Θωμάς Χ σσας
α
Χασιώτηςς
ΣΧ
Επιβ
Τριμ Επικ Καθ Ανα
ΓΕΩ ΧΗΜΑΤΙ
βλέπων καθ
μελής Επιτρ κ. Καθηγ.: Θ θηγητής: Αν απλ. Καθηγ
ΤΜΗ
ΩΜΟΡΦΟ ΙΣΜΩΝ Σ
θηγητής: Θω
ροπή:
Θωμάς Χασ ντώνης Βελ
.: Δρόσος Κ
ΠΑΝΕΠ ΣΧΟΛΗ ΗΜΑ ΕΠΙΣΤ
ΠΤΥΧΙ
ΟΛΟΓΙΚ ΣΤΗΝ ΠΕ
Φανή
ωμάς Χασιώ
σιώτης λεγράκης Κουτσούμπα
ΠΙΣΤΗΜΙΟ Α Η ΠΕΡΙΒΑΛΛ ΤΗΜΩΝ ΤΗ
ΙΑΚΗ ΕΡ
ΚΗ ΑΠΟΤ ΕΡΙΟΧΗ
ή Παπακώ
ώτης
ας
ΑΙΓΑΙΟΥ ΛΟΝΤΟΣ
ΗΣ ΘΑΛΑΣ
ΡΓΑΣΙΑ
ΤΥΠΩΣΗ ΣΙΚΙΝΟΥ
ώστα
ΣΣΑΣ
Η ΒΙΟΓΕΝ Υ-ΦΟΛΕ
ΝΩΝ
ΕΓΑΝΔΡΟΟΥ
Ευχαριστίες
Η παρούσα πτυχιακή μελέτη εκπονήθηκε το ακαδημαϊκό έτος 2010/2011 υπό την επίβλεψη του Επίκουρου Καθηγητή του τμήματος Επιστημών της Θάλασσας, κ.
Θωμά Χασιώτη. Στον κ. Χασιώτη οφείλω τις θερμές μου ευχαριστίες για την καθοδήγηση, την υποστήριξη και το αμείωτο ενδιαφέρον του χωρίς τα οποία η ολοκλήρωση αυτής της μελέτης θα ήταν αδύνατη.
Ιδιαίτερες ευχαριστίες θα ήθελα να απευθύνω στον Παναγιώτη Πελεκάνο για την βοήθεια του τόσο σε ότι αφορά το τεχνικό μέρος όσο και για την αμέριστη συμπαράσταση και υποστήριξη που μου έδειξε.
Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Παναγιώτη Ηλία, τον κ. Άρη Παλαιοκρασσά και την κ. Δήμητρα Κίτσιου για τις πολύτιμες συμβουλές τους.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ABSTRACT 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
1.1. Ύφαλοι κοραλλιογενούς άλγης (Coralligenous algal reefs) - Γενικά 1.2. Χαρακτηριστικά και μορφές/σχηματισμοί ανάπτυξης
1.2.1. Περιβαλλοντικές συνθήκες ανάπτυξης 1.2.2. Βασικές μορφές και θέσεις εμφάνισης 1.3. Βιογενείς ύφαλοι/σχηματισμοί βαθιών νερών
1.4. Σχηματισμοί κοραλλιογενούς άλγης ως οικοσύστημα 1.4.1. Απειλές
1.4.2. Προστασία 1.5. Σκοπός της εργασίας 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ
3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
3.1. Μέθοδοι χαρτογράφησης βιογενών σχηματισμών 3.2. Δεδομένα πεδίου
3.3. Ανάλυση δεδομένων 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
4.1. Βυθομετρία
4.2. Γενική γεωμορφολογία
4.3 Γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά βιογενών σχηματισμών 4.3.1. Επιφανειακή κατανομή βιογενών σχηματισμών 4.4 Ρυθμοί ιζηματογένεσης
5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ – ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Πολύ λίγες μελέτες έχουν γίνει στην περιοχή του Αιγαίου όσον αφορά στην ύπαρξη και καταγραφή βιογενών σχηματισμών. Η παρούσα εργασία μελετά την γεωμορφολογία της θαλάσσιας περιοχής μεταξύ της Σικίνου και της Φολεγάνδρου χρησιμοποιώντας συστήματα θαλάσσιας γεωφυσικής διασκόπησης και χρήση των λογισμικών SonarWizMap και GIS για περεταίρω επεξεργασία των ψηφιακών δεδομένων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην μελέτη των βιογενών σχηματισμών που παρατηρούνται στην περιοχή. Οι σχηματισμοί αυτοί, πιθανόν προϊόν κοραλλιογενών μακροφυκών, δημιουργούν έντονο μίκρο-μέσο ανάγλυφο, φτάνουν μέχρι πέντε μέτρα σε ύψος και καλύπτουν το 18% της περιοχής μελέτης. Υπολογίστηκε ενδεικτικά ο μέσος ρυθμός ιζηματογένεσης, 0,13 mm/yr, τοπικά όμως, στις περιοχές που υπάρχουν βιογενείς σχηματισμοί, φτάνει τα 22 mm/yr. Εκτείνονται κυρίως στο βόρειο- ανατολικό τμήμα της περιοχής σε βάθη 70-95 μέτρων και φαίνεται να προτιμούν το μαλακό υπόστρωμα. Η περιοχή Σικίνου-Φολεγάνδρου αποτελεί ήδη περιοχή Natura 2000 όσον αφορά στη χέρσο. Τα αποτελέσματα και τα συμπεράσμτα της παρούσας εργασίας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν από φορείς διαχείρισης για επέκταση της προστατευόμενης περιοχής στο θαλάσσιο τμήμα. Περεταίρω διεπιστημονικές μελέτες όμως είναι απαραίτητες για την ολοκληρωμένη γνώση σχετικά με τους βιογενείς σχηματισμούς αλά και για την προστασία και διαχείριση τους.
ABSTRACT
Very few studies have been carried out in the Aegean region concerning the presence and mapping of biogenic formations. This paper, examines the geomorphology of the area between Sikinos and Folegandros islands using systems of marine geophysical prospecting and SonarWizMap and GIS softwares for further processing of the digital data. Particular emphasis was given to the analytic study of the biogenic formations found in the study area. These formations are most probably products of coral algae, they create an intense micro-medium relief, they can build up to five meters high and covers 18% of the study area. An indicative estimated average sedimentation rate is 0,13 mm / yr for the study region, but locally, in areas that biogenic formations occur it goes up to 22mm/yr. They occupy mainly the north-eastern part of the region, at depths 70-95 meters and it seems that they prefer soft substrate. The onshore area of Sikinos-Folegandros is already a Natura 2000 site. The results and conclusions of this work could be used by the relevant authorities to expand the protected section further offshore. However, further investigation is required in order to complete our knowledge on biogenic formations and to protect/ manage them.
Εισαγωγή
1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Ο όρος reef=ύφαλος προέρχεται από τη λέξη ‘rif’ που σημαίνει μία υποθαλάσσια δομή που έχει μεγαλύτερο ύψος από τον παρακείμενο πυθμένα και φτάνει αρκετά ρηχά ώστε να είναι επικίνδυνη για τα πλοία. Τέτοιες δομές μπορεί να είναι βραχώδεις εξάρσεις σημαντικού ανάγλυφου, αμμόλοφοι ή κοραλλιογενείς ύφαλοι. Κλασικά ορίζονται ως μορφές σημαντικής συσσώρευσης ασβεστολιθικών υλικών που σχηματίζουν μία δομή από κοραλλιογενείς σκελετούς, συνήθως
‘τσιμεντοποιημένους’ λόγω διεργασιών συσσώρευσης άλγης σε τροπικές θάλασσες με ρηχά νερά (Wood, 1999).
Βιογενείς ύφαλοι δημιουργούν τοπικά αυτό-συντηρούμενες θέσεις καθώς τα σκελετικά υπολείμματα από μια πληθώρα οργανισμών παραμένουν στον ύφαλο δημιουργώντας σκληρό υπόστρωμα (Bosence, 1979). Η ανάπτυξη των βιογενών υφάλων εξισορροπείται από τις (βιο)-διαβρωτικές διεργασίες που έχουν την τάση να αποσυνθέτουν το δομικό υλικό που έχει αναπτυχθεί στον ίδιο τον ύφαλο. Στην περίπτωση που η ανάπτυξη των οργανισμών υπερτερεί της διάβρωσης, οι ύφαλοι μπορούν να μεγαλώσουν και να επεκταθούν αρκετά ώστε να μεταβάλλουν τις περιβάλλουσες υδροδυναμικές και ιζηματολογικές συνθήκες. Έτσι, μπορούν να δημιουργήσουν πολύπλοκα ενδιαιτήματα στα οποία ζουν και αναπτύσσονται πολλά είδη. Οι ύφαλοι έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και αυτό εξηγεί εν μέρει τις πολύπλοκες συμβιωτικές σχέσεις που δημιουργούνται μεταξύ των ειδών που ζουν εκεί.
Ο όρος κοράλλι δεν είναι επιστημονικός· είναι λέξη που χρησιμοποιούνταν στην καθομιλουμένη με διάφορους τρόπους, δίνοντας διαφορετική σημασία κάθε φορά ανάλογα με το ποιος τη χρησιμοποιεί και με το νόημα που θέλει να δώσει. Με βάση ερμηνευτικά λεξικά, ο όρος κοράλλι χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια πολυφυλετική συγκέντρωση οργανισμών και όχι μια φυσική μονάδα εξέλιξης. Τα τελευταία 100 χρόνια ο όρος αναφέρεται σε επτά ταξινομικές ομάδες που προσδιορίζονται από τον Cairns (2007) ως ζώα όπως κνιδάρια, ανθόζωα και υδρόζωα, που παράγουν ανθρακικό ασβέστιο από αραγωνιτικές ή ασβεστιτικές εκκρίσεις και καταλήγουν να δημιουργούν ένα ενιαίο σκελετό ή πολυάριθμους, μεμονωμένους σκληρίτες (sclerites), ή να αναπτύσσουν ένα μαύρο πρωτεϊνικό άξονα σαν κέρατο.
Εισαγωγή
2
Συνήθως ο όρος κοράλλι συνδέεται με ρηχά νερά, στην πραγματικότητα όμως τα κοράλλια είναι κυρίως οργανισμοί βαθιών νερών. Οι πέντε από τις επτά ταξινομικές ομάδες αυτών των οργανισμών έχουν πολύ υψηλά ποσοστά σε είδη που εμφανίζονται κυρίως σε βαθιά και κρύα νερά. Μέχρι το 2007 γνωστά ήταν περίπου 5160 είδη κοραλλιών εκ των οποίων το 65% ζουν σε βάθη μεγαλύτερα από 50m (Murray Roberts, 2009).
Ο μεγάλος αριθμός όρων που χρησιμοποιούνται για να περιγραφούν οι διαφορετικές μορφές/δομές που σχηματίζουν τα κοράλλια δημιουργούν σύγχυση και διχογνωμίες σχετικά με τη δόκιμη ορολογία . Όροι όπως, κοραλλιογενείς ύφαλοι (coral reefs), ύφαλοι κοραλλιογενών μακροφυκών (corralligenous algal reefs), κοράλλια βαθιών και κρύων νερών (deep-sea cold water coral reefs), κοραλλιογενείς άλγη (coralgal), κοραλλιογενών επιφλοιώσεων (encrusting corallines), βιογενείς σχηματισμοί (biogenic formations), (coral banks), υψώματα ανθρακικών ιζημάτων (carbonate mounds), κοραλλιογενή ανθρακικά υβώματα (coral carbonate mounds), βιογενή υβώματα (biogenic mounds), βιογενή οικοδομήματα (biogenic buildings), ασβεστο-φύκη (maerl bed), bioherms, κ.α., χρησιμοποιούνται ευρέως στην επιστημονική κοινότητα για την περιγραφή των δομών που σχετίζονται με τους οργανισμούς αυτούς.
Στην παρούσα εργασία θα ονομάζουμε βιογενείς σχηματισμούς ή βιογενή υβώματα τις μορφές που σχηματίζονται είτε ως αποικίες είτε μεμονωμένα, παρουσιάζουν ανάγλυφο μερικών εκατοστών έως μερικά μέτρα και αποτελούνται από συναθροίσεις ειδών με κυρίαρχους οργανισμούς τα κοραλλιογενή μακροφύκη. Η σημείωση αυτή θα διευκολύνει την αναφορά στους συγκεκριμένους σχηματισμούς στα κεφάλαια των αποτελεσμάτων και της συζήτησης-συμπερασμάτων.
Επίσης, ο διαχωρισμός των βιογενών σχηματισμών όσον αφορά στα βάθη εμφάνισης (οργανισμοί βαθιών ή ρηχών νερών) δεν είναι αρκετά σαφής αν και χρησιμοποιείται ευρέως. Πρέπει να διευκρινιστεί ότι στην πραγματικότητα δεν είναι το βάθος που περιορίζει την εμφάνιση τους, αλλά το φώς και η θερμοκρασία που αποτελούν βασικές παραμέτρους που ελέγχουν την ανάπτυξη τους (όπως αναλύεται και παρακάτω) και που προφανώς σχετίζονται και αντιστοιχίζονται με τα βάθη. Η όποια λοιπόν κατηγοριοποίηση πραγματοποιείται με βάση το βάθος εμφάνισης δεν
Εισαγωγή
3
έχει σαφή όρια, καθώς οι τιμές της θερμοκρασίας και του εισερχόμενου φωτός μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με την περιοχή.
1.1. Ύφαλοι κοραλλιογενών μακροφυκών (Coralligenous algal reefs) - Γενικά Τα κοραλλιογενή μακροφύκη ανήκουν στις οικογένειες Corallinaceae και Peyssoneliaceae που ανήκουν στην κλάση Rhodophyceae. Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι σχηματίζονται κυρίως από τα κόκκινα μακροφύκη (ενασβεστωμένα ροδοφύκη) (red algae), όπως είναι οι ροδόλιθοι, (Εικ. 1) που ανήκουν στην οικογένεια Corallinaceae, παράγουν σκελετό από ανθρακικό ασβέστιο και γίνονται η βάση του υφάλου καλύπτοντας σχεδόν εξολοκλήρου το υπόστρωμα και δημιουργώντας αποικίες (Εικ.
2). Κάποιοι οργανισμοί πεθαίνουν και νέοι δημιουργούνται πάνω τους. Οι σχηματισμοί αυτοί μπορεί να έχουν ποικίλα μεγέθη και μορφές και μπορούν να χαρακτηριστούν ως “βιογενή οικοδομήματα” (biogenic buildings) ( Georgiadis et al.
2009}.
Εικ. 1.: Φωτογραφία ροδόλιθων (Aguilar, Oceana)
Η μορφή και η εσωτερική δομή των σχηματισμών εξαρτάται πολύ από το βάθος ανάπτυξης, την τοπογραφία της περιοχής και των διαφόρων ειδών άλγης που αποτελούν τους βασικούς οργανισμούς για την κατασκευή τους (Laborel 1961).
Τα είδη μακροφυκών που αναπτύσσουν μορφές κοραλλιογενών επιφλοιώσεων (encrusting corallines) καθώς και τα είδη πράσινης μακροφυκών, αναπτύσσονται κυρίως σε περιοχές με μικρές κλίσεις (σχεδόν οριζόντιες) και η ποικιλότητα των ειδών που εμφανίζονται μειώνεται με το βάθος ή με τη μείωση του φωτός (Ballesteros, 2006).
Όσον αφορά στη Μεσόγειο, με βάση την επάρκεια φωτός χωρίζονται στα είδη που αναπτύσσονται σε βάθη μέχρι και λίγο μεγαλύτερα των 50 μέτρων και σε είδη που αναπτύσσονται σε βάθη μεγαλύτερα των 50 μέτρων. Στην πρώτη κατηγορία
Εισαγωγή
4
ενδεικτικοί οργανισμοί είναι Halimeda tuna, Peyssonnelia spp., Flabellia petiolata. Ο μέσος όρος του αριθμού των ειδών σε τέτοιες αποικίες είναι περίπου 76 είδη ανά 1024cm2 (Ballesteros, 2006) Ενδεικτικά ήδη της δεύτερης κατηγορίας που αφορά μεγάλα βάθη (ή μείωση του εισερχόμενου φωτός) είναι τα Lophelia pertusa, Madrepora oculata, Lithophyllum frondosum, Neogoniolithon mamillosum, Peyssonnelia rosa-marina (Ballesteros, 2006).
Η ασυνεχής ανάπτυξή τους σε συνδυασμό με την ανάπτυξη άλλων οργανισμών, όπως διάφορα άλλα είδη φυκών, κοραλλιών, σπόγγων και γοργονιών, δημιουργούν κοραλλιογενή ανθρακικά υβώματα (σχηματισμούς λοφοειδούς μορφολογίας) (coral carbonate mounds) (Εικ. 3). Αυτοί οι ύφαλοι που χαρακτηρίζονται από τρομερή πολυπλοκότητα δομής, είναι πολύ σημαντικό ενδιαίτημα για πολλούς οργανισμούς και διακρίνονται για την υψηλή λειτουργική και βιολογική τους ποικιλότητα (Peres,1967; Steneck,1985; Sartoretto, 1996; Ballesteros, 2006).
Εικ. 2.: Σχηματικό διάγραμμα στο οποίο απεικονίζονται ο κύκλος και οι διεργασίες ανάπτυξης ενός υφάλου: (a) οι λάρβες των κοραλλιών εγκαθίστανται στο υπόστρωμα, (b) δημιουργία μικρών αποικιών, (c) η ανάπτυξη οδηγεί στην ανάμειξη των αποικιών, (d) αν οι περιβαλλοντικές συνθήκες αλλάξουν μπορεί τα κοράλλια να πεθάνουν και ο ύφαλος διαβρώνεται, (e) έτσι, μπορεί είτε να δημιουργηθεί το υπόστρωμα για την ανάπτυξη νέου υφάλου ή να σκεπαστεί από ιζήματα (Roberts et al., 2009).
Εισαγωγή
5
Εικ. 3.: Σχηματικό διάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η ανάπτυξη βιογενούς σχηματισμού λοφοειδούς μορφολογίας (mound) σε στάδια, μέσω κυκλικών περιόδων ανάπτυξης. Η λοφοειδής μορφολογία μπορεί να αναπτυχθεί αρχικά από πολλές μικρές αποικίες (a.1) ή από μία εκτεταμένη (a.2). (b) Αφού εδραιωθεί αναπτύσσεται γρήγορα παγιδεύοντας ιζήματα από το φορτίο πυθμένα και τα ημιπελαγικά ιζήματα. (c) Η ανάπτυξη του στη συνέχεια μπορεί να ελαττωθεί και γίνεται πιο ευπαθές στη διάβρωση. (d) Τελικά, οι ρυθμοί ιζηματογένεσης του περιβάλλοντος υπερισχύουν του ρυθμού ανάπτυξής του και έτσι θάβεται (Roberts et al., 2009).
1.2. Χαρακτηριστικά και μορφές/σχηματισμοί ανάπτυξης
Τα κοραλλιογενή μακροφύκη έχουν πολύ μικρό ρυθμό ανάπτυξης. Σύμφωνα με τους Sartoretto et al. (1996) στη Δυτική Μεσόγειο αναπτύσσονται από 0,006 έως 0,83mm/yr. Ραδιοχρονολόγηση τους δείχνει ότι η ηλικία των σχηματισμών σχετίζεται θετικά με το βάθος. Οι αποικίες που αναγνωρίστηκαν στη βορειοδυτική Μεσόγειο στα 52m βάθος χρονολογούνται στα 8500 yr B.P. (Sartoretto et al, 1996).
Εισαγωγή
6 1.2.1. Περιβαλλοντικές συνθήκες ανάπτυξης
Φώς: Το φώς είναι πολύ σημαντικός παράγοντας στην ανάπτυξη κοραλλιογενών σχηματισμών, καθώς οι βασικοί οργανισμοί που ευθύνονται για την ανάπτυξη τους είναι είδη μακροφυκών που χρειάζονται αρκετό φώς για να αναπτυχθούν, παράλληλα όμως δεν αντέχουν υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας (Pérès & Picard 1964, Laubier 1966). Είναι δύσκολο να οριστούν τα αναγκαία επίπεδα φωτός, αφού λόγω της πολυπλοκότητας της δομής των σχηματισμών αυτών μπορεί να διαφέρουν κατά πολύ τα επίπεδα φωτός που φτάνουν στους διάφορους οργανισμούς ανάλογα με τη θέση τους στο σχηματισμό/ύφαλο (Ballesteros, 2006).
Θερμοκρασία: Οι περισσότεροι οργανισμοί που συνθέτουν τους βιογενείς σχηματισμούς αντέχουν την ετήσια μεταβολή της θερμοκρασίας νερού. Θεωρούνται όμως αρκετά ευαίσθητοι στις μεταβολές της. Υπάρχουν οργανισμοί που τα βάθη εμφάνισής τους εξαρτώνται κατά βάση από τη θερμοκρασία. Αυτοί είναι κυρίως οργανισμοί βαθιών νερών που σπάνια εμφανίζονται σε ρηχά νερά λόγω του μικρού εύρους θερμοκρασιών στο οποίο αναπτύσσονται (Ballesteros, 2006).
Θρεπτικά συστατικά: Στα νερά της Μεσογείου και στα βάθη που εμφανίζονται οι βιογενείς σχηματισμοί, τα διαλυμένα θρεπτικά συστατικά ακολουθούν ετήσιο κύκλο, με τιμές υψηλότερες το χειμώνα και χαμηλότερες το καλοκαίρι. Σε μεγάλα βάθη οι τιμές των φωσφορικών είναι πολύ χαμηλότερες από αυτές των νιτρικών. Οι βιογενείς-κοραλλιογενείς σχηματισμοί δείχνουν να έχουν προσαρμοστεί στα χαμηλά επίπεδα θρεπτικών καθώς οι πολύ υψηλές τιμές τους αναστέλλουν την ανάπτυξή τους και αυξάνουν τους ρυθμούς καταστροφής τους.
Υδροδυναμικές συνθήκες: Παρόλο που στα βάθη ανάπτυξης των βιογενών σχηματισμών κυριαρχούν τα ρεύματα, η δράση των κυμάτων επιδρά σημαντικά σε αποικίες που αναπτύσσονται σε βάθη μέχρι και 50 μέτρα και όταν το ύψος των κυμάτων είναι μεγαλύτερο από 1 μέτρο (Garrabou, 1997). Η περίπλοκη δομή των σχηματισμών όμως επηρεάζει και την επίδραση των υδροδυναμικών συνθηκών, καθώς η κίνηση του νερού μπορεί να μεταβάλλεται σημαντικά λόγω του μικρο- αναγλύφου που δημιουργούν (Laubier, 1966).
Εισαγωγή
7
Αλατότητα: Σε μελέτη στην παράκτια περιοχή των νησιών Medes σε σχετικά μικρά βάθη το εύρος αλατότητας που μετρήθηκε ήταν μεταξύ 37 και 38 (Laubier 1966, Pascual & Flos, 1984), όμως σε παράκτιες περιοχές οι τιμές αλατότητας για την ανάπτυξη των σχηματισμών αυτών αναμένεται να είναι μικρότερες (Ballesteros, 2006).
Οι βιογενείς σχηματισμοί αναπτύσσονται σε μεγάλο εύρος βαθών. Είναι αρκετά ανεκτικοί σε σχέση με το φώς και τις υδροδυναμικές συνθήκες. Γενικότερα, όμως, φαίνεται ότι ιδανικές περιβαλλοντικές συνθήκες για την ανάπτυξη τους αποτελούν περιοχές χωρίς σημαντικές εισροές γλυκού νερού και με καλή κυκλοφορία που εξασφαλίζει υψηλή ποιότητα νερού (Fonteles-Filho, 1994; Donnanand Davies, 1996). Τα είδη των κοραλλιογενών μακροφυκών είναι κυρίαρχοι οργανισμοί σε σκληρά υποστρώματα στην ευφωτική ζώνη (Steneck, 1985).
1.2.2. Βασικές μορφές και θέσεις εμφάνισης
Οι βασικές μορφές σύμφωνα με τον Laborel (1987) είναι δύο, ο διαχωρισμός των οποίων βασίζεται στο ύψος ανάπτυξης και στο υπόστρωμα. Η πρώτη μορφή αναπτύσσεται κυρίως σε μαλακό υπόστρωμα και έχει εύρος ύψους από 0.5 έως 4m. Η δεύτερη έχει μόνο λίγα εκατοστά ύψος, αναπτύσσεται κυρίως σε σκληρό υποστρώμα, δημιουργεί μικρού πάχους επιφανειακές επιφλοιώσεις / κρούστες (crust) ή/και μικρού σχετικά ανάγλυφου δομές (shrubs) και σε κάποιες περιπτώσεις σφαιρικούς έως ελλειπτικούς σχηματισμούς ροδόλιθων μεγέθους έως χαλικιού . Οι σχηματισμοί που το κυρίαρχο είδος δημιουργεί επιφανειακές επιφλοιώσεις ονομάζονται coralligéne και είναι οι πιο συχνοί στη Μεσόγειο (Bosence, 1985; Laborel, 1987). Οι μορφές αυτές παρατηρούνται σε μεγάλα εύρη βαθών που φτάνουν και τα 290m. Σύμφωνα με τον Laborel (1987) οι βιογενείς σχηματισμοί είναι πολύ σημαντικοί αφού προσφέρονται ως ενδιαίτημα για πάρα πολλά είδη οργανισμών και έχουν ευρεία εξάπλωση στη Μεσόγειο με εξαίρεση τις θαλάσσιες περιοχές του Λιβάνου και του Ισραήλ.
Στα πλαίσια μελέτης των Palomino et al. (2011) στη θάλασσα Αλμποράν στη δυτική Μεσόγειο αναγνωρίστηκαν βιογενείς μορφές που αποτελούνταν κυρίως από νεκρά κοράλλια βαθιών νερών των ειδών: Lophelia pertusa, Madrepora oculata,
Εισαγωγή
8
Desmophylum sp. και Caryophyllia smithi. Υπήρχαν ενδείξεις ζωντανών κοραλλιών σε κάποιες περιοχές όπως στο υποθαλάσσιο όρος Djibouti Ville αλλά κυρίως μεμονωμένες αποικίες σε βάθη 200-300 μέτρων, ενώ το ύψος των σχηματισμών ήταν μεταξύ 15 και 100 μέτρων με κλίσεις 10-20°.
Σύμφωνα με τους Martorelli et al. (2011), ανοιχτά της νήσου Παντελερία στην νοτιοδυτική Μεσόγειο, εμφανίζονται βιογενείς σχηματισμοί νεκρών κοραλλιών του είδους Madrepora oculata σε βάθη 300-600 μέτρων και φτάνουν τα 10 μέτρα ύψος.
Οι σχηματισμοί αυτοί περιέχουν νεκρά κοράλλια, η γενική μορφή των οποίων όμως δηλώνει ότι είναι σχετικά πρόσφατοι. Σε γειτονική περιοχή, στο κανάλι της Σικελίας, αναγνωρίστηκαν ζωντανές αποικίες κοραλλιών κρύων νερών από τους Freiwald et al., (2009).
Οι Tursi et al. (2004) ανακάλυψαν στα νότια της Ιταλίας, στο Ιόνιο πέλαγος, έναν ύφαλο ζωντανών κοραλλιών βαθιών νερών. Ο ύφαλος είχε ήδη αναφερθεί από τον Marenzeller το1893. Οι οργανισμοί που κυριαρχούσαν είναι: Lophelia pertusa και Madrepora oculata. Δείγματα και των δύο ειδών συλέχθησαν σε βάθη 425 με 1110 μέτρων.
Οι Betzler et al., (2011) περιγράφουν βιογενή υβώματα σε διάφορες θέσεις στη δυτική Μεσόγειο (Oran Bay, Alboran ridge, Mallorca shelf) και σε βάθη έως
~120 μέτρα, ενώ διαπίστωσαν στρώμα ροδόλιθων με παρουσία διαφόρων ειδών κοραλλιογενούς άλγης σε βάθη μέχρι και 70 μέτρα.
Στην Ελλάδα, οι θέσεις εμφάνισης των κοραλλιογενών μακροφυκών, γνωστοί και ως «τραγάνα», έχουν παρατηρηθεί κυρίως στο Αιγαίο πέλαγος σε βάθη ~70-90 μέτρων αλλά παρόμοιοι σχηματισμοί έχουν εντοπιστεί μέχρι και σε βάθη 160 μέτρων.
Αν και τα τελευταία 15-20 χρόνια υπήρχαν μαρτυρίες ψαράδων σχετικά με την ύπαρξη και τη θέση τους, η πρώτη γενική μελέτη με ακουστικά μέσα αφορά στην περιοχή του πλατώ των ανατολικών Κυκλάδων (Georgiadis et al., 2009). Με βάση την παραπάνω μελέτη διακρίνονται σε δύο τύπους από τους οποίους ο πρώτος έχει ύψη από 0.5 έως 2.5m (minute reef) και ο δεύτερος φτάνει μέχρι 0.2m και αφορά κυρίως επιφανειακές επιφλοιώσεις. Αναπτύσσονται σε περιοχές με μέτριας έντασης ρεύματα και εκτιμάται ότι οι πιο εξαπλωμένες αποικίες σε βαθιά νερά της Μεσογείου βρίσκονται στο Αιγαίο.
Εισαγωγή
9
1.3. Βιογενείς ύφαλοι/σχηματισμοί βαθιών νερών
Σχηματισμοί κοραλλιογενών υφάλων έχουν εντοπιστεί και μελετηθεί την τελευταία 10-ετία σε πλήθος περιοχών, σε βάθη όμως θάλασσας που υπερβαίνουν τα εκατοντάδες, φτάνουν μέχρι και χίλια μέτρα (deep-sea cold water coral reefs).
Παγκοσμίως, βιογενείς σχηματισμοί (biogenic mounds, coral banks, carbonate mounds) που σχετίζονται με κοράλλια βαθιών νερών, έχουν καταγραφεί κυρίως στις θάλασσες της Νορβηγίας, (Fossa et al., 2005; Hovland, 2005), της Ιρλανδίας (Foubert et al., 2005; Wheeler et. al., 2005; Huvenne et. al.,2005), της Αφρικής (Colman et al.,2005). Όλες οι προαναφερθείσες μελέτες αναφέρονται σε βαθιά περιβάλλοντα στα οποία οι μορφές αυτές μπορεί να φτάσουν ακόμη και δεκάδες μέτρα σε ύψος (Hovland et al., 2005; Huvenne et al., 2005). Η δημιουργία τους αποδίδεται σε συνδυασμό υδροδυναμικών, ιζηματολογικών και βιογενών διεργασιών. Στις περισσότερες περιπτώσεις όπου εμφανίζονται ζωντανές αποικίες/ ύφαλοι οι κύριοι οργανισμοί που απαντώνται είναι τα: Lophelia pertusa, Madrepora oculata, Desmophyllum sp., Phelliactis sp., Cerianthus sp.. Παρόμοιες έρευνες στον Καναδά (Conway et. al., 2005) αναφέρουν υφάλους σπόγγων που φτάνουν μέχρι τα 240 μέτρα βάθος.
1.4. Σχηματισμοί κοραλλιογενών μακροφυκών ως οικοσύστημα
Οι θέσεις ανάπτυξης κοραλλιογενών μακροφυκών αποτελούν ενδιαιτήματα υψηλής παραγωγικότητας και μεγάλης ποικιλότητας σε οργανισμούς και είναι το δεύτερο πιο ποικίλο οικοσύστημα μετά την Ποσειδωνία. Πολλοί άλλοι οργανισμοί πέρα από τα είδη μακροφυκών συνθέτουν τους υφάλους. Εκτιμάται ότι στις αποικίες αυτές ζουν περίπου 1666 ήδη οργανισμών, 300 διαφορετικά είδη μακροφυκών, 1200 είδη ασπόνδυλων και πάνω από 100 είδη ψαριών. Οι ύφαλοι αυτοί αποτελούν πολύ σημαντικούς ψαρότοπους αλλά και ενδιαίτημα προστατευόμενων ειδών όπως είδη γοργονιών, ένα πολύ σπάνιο μαύρο κοράλλι το Gerardia savaglia και το ψάρι dasky grouper (Epinephelus marginatus). Στις Κυκλάδες τα ήδη ψαριών που ψαρεύονται σε αυτές τις περιοχές είναι τα Palinurus elefas, Pagellus erythrinus, Mullus surmuletus,
Εισαγωγή
10
Pagrus pagrus, Epinephelus alexandrinus, Dentex dentex, Dentex macrophthalmus, Spicara smaris, Scorpaena sp. (Georgiades et al., 2009).
Οι πολύ μικροί ρυθμοί ανάπτυξης των κοραλλιογενών μακροφυκών και των υφάλων σε συνδυασμό με την ιδιαιτερότητα των θέσεων ανάπτυξης της δηλώνουν την ευαισθησία των οικοσυστημάτων αυτών αφού πιθανή υποβάθμιση/καταστροφή τους απαιτεί δεκάδες μέχρι και εκατοντάδες χρόνια για την ανάκαμψη τους. Παρ’ όλο που αυτοί οι ύφαλοι είναι πλέον προστατευόμενες περιοχές με βάση την οδηγία της Ευρωπαϊκής ένωσης του 2006, η προστασία καθώς και οποιοδήποτε πρόγραμμα βιώσιμης διαχείρισης και διατήρησης των συγκεκριμένων περιοχών δε μπορεί να εφαρμοστεί λόγω της έλλειψης συστηματικής χαρτογράφησης τους και άρα γνώσης των θέσεων τους.
1.4.1. Απειλές
Οι σημαντικότερες πηγές κινδύνων για τη βιωσιμότητα των οικοσυστημάτων αυτών είναι:
Αλιεία: Ανεπανόρθωτη ζημιά στις συγκεκριμένες αποικίες προκαλούν οι μηχανότρατες βυθού, οι δράγες και άλλα παρόμοια εργαλεία ψαρέματος. Οι μηχανότρατες βυθού προκαλούν και έμμεσα ζημιά στους υφάλους, αφού η δραστηριότητα τους σε περιοχές παρακείμενες των αποικιών αυξάνει τη θολερότητα του νερού και επηρεάζει τοπικά τους ρυθμούς ιζηματογένεσης. Επιπλέον, επηρεάζεται σημαντικά η ανάπτυξη των αποικιών, αφού περιορίζεται το εισερχόμενο φως και συνεπώς η φωτοσύνθεση που κάνουν αυτοί οι οργανισμοί.
Λύματα: Τα λύματα επηρεάζουν την δομή των αποικιών αφού αναστέλλουν την ανάπτυξη των κοραλλιογενών μακροφυκών και αυξάνουν τους ρυθμούς της βιο- διάβρωσης. Επιπρόσθετα, μειώνουν τον αριθμό των ειδών που ζουν εκεί και τις πυκνότητες των μεγαλύτερων ατόμων επιπανίδας και αφανίζουν ευαίσθητους οργανισμούς που αντικαθιστώνται από πιο ανθεκτικούς (Ballesteros,2006).
Αλλόχθονα είδη: Κάποια αλλόχθονα είδη μακροφυκών, αναπτύσσονται στις αποικίες και απειλούν τα ήδη υπάρχοντα. Το Womersleyella setacea ένα είδος κόκκινου μακροφύκους, είναι το πιο σημαντικό εισβάλον, σχηματίζοντας ένα
Εισαγωγή
11
«πέπλο» 1-2mm παχύ πάνω από τον ύφαλο. Αυτό το «πέπλο» αποτρέπει ή και αποκλείει τη φωτοσύνθεση των κοραλλιογενών μακροφυκών, εμποδίζει την εγκατάσταση των λαρβών και αποτρέπει την ανάπτυξη άλλων ειδών μακροφυκών (Ballesteros, 2006).
Ανθρώπινες δραστηριότητες: Οι αποικίες των κοραλλιογενών μακροφυκών απειλούνται από δραστηριότητες όπως αποψίλωση δασών, αλλαγή χρήσεων γης και άλλες που έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση του ρυθμού μεταφοράς και απόθεσης υλικών στην παράκτια ζώνη. Αυτές οι αποθέσεις επηρεάζουν τα ποσά θολερότητας του θαλασσινού νερού και του ρυθμού ιζηματογένεσης απειλώντας έτσι τις αναπτυξιακές λειτουργίες του υφάλου. Επίσης, η πόντιση και η ταφή υποβρύχιων τηλεπικοινωνιακών και ενεργειακών καλωδίων καθώς και αγωγών κατά μήκος περιοχών ανάπτυξης των κοραλλιογενών μακροφυκών συνιστούν δραστηριότητες που προκαλούν καταστροφή ή/και υποβάθμιση της. Επιπλέον, ο κίνδυνος πρόκλησης ζημιάς στις αποικίες από καταδυτικές δραστηριότητες είναι σχεδόν ανύπαρκτος.
Μεγάλης κλίμακας φαινόμενα: Η αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα προκαλεί αυξημένη απορρόφηση του από τους ωκεανούς, το γνωστό φαινόμενο “acidification”.
Λόγω αυτού του φαινομένου προκαλείται μείωση του Ph του νερού, η οποία προβλέπεται ότι θα αυξηθεί στα επόμενα χρόνια, με αποτέλεσμα την επίδραση- μείωση στην παραγωγή ανθρακικού ασβεστίου που αποτελεί το «δομικό υλικό» των οργανισμών των υφάλων.
1.4.2. Προστασία
Οι μικροί ρυθμοί ανάπτυξής των βιογενών υφάλων καθιστούν ακόμη πιο επιτακτική την ανάγκη προστασίας τους. Τα μοναδικά αυτά ενδιαιτήματα προστατεύονται με βάση τους παρακάτω κανονισμούς:
(i) Την ευρωπαϊκή οδηγία σχετικά με τα ενδιαιτήματα (EU Habitats Directive), που περιλαμβάνει κάποια είδη που σχετίζονται με τους βιογενείς σχηματισμούς, όπως το Lithothamnion corallioides και το Phymatolithon calcareum και που χρήζουν οδηγιών διαχείρισης και προστασίας.
Εισαγωγή
12
(ii) Το πρωτόκολλο που αφορά περιοχές ειδικής προστασίας (Protocol concerning Specially Protected Areas), στο οποίο συμπεριλαμβάνονται κάποια είδη κόκκινων μακροφυκών (ροδοφύκη). Στο πρωτόκολλο αυτό καθώς και στη σύμβαση της Βέρνης (The Bern Convention on the Conservation of European Wildlife and Natural Habitats) αναφέρονται κάποια είδη του φύλλου κνιδάρια όπως το Corallium rubrum, ορισμένα είδη σπόγγων καθώς και άλλα είδη τυπικά σε αυτούς τους σχηματισμούς- υφάλους.
(iii) Στην Ευρωπαϊκή νομοθεσία περί αλιείας (EU Fishing Legistation EC 1967/2006), που αφορά στα μέτρα διαχείρισης και βιώσιμης εκμετάλλευσης των αλιευτικών αποθεμάτων στη Μεσόγειο, όπου περιλαμβάνονται σαν σύνολο (“…Αλιεία με μηχανότρατες βυθού, δράγες, ή παρόμοια εργαλεία πάνω από κοραλλιογενή ενδιαιτήματα και ασβεστο-φύκη (maerl-beds) απαγορεύονται…”).
Παρόλο που αυτοί οι βιογενείς σχηματισμοί / κοραλλιογενείς ύφαλοι προστατεύονται με βάση την ευρωπαϊκή νομοθεσία, δυστυχώς η έλλειψη χαρτογράφησης τους καθιστά αδύνατη και την προστασία τους.
1.5. Σκοπός της εργασίας
Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η γενική γεωμορφολογική μελέτη στο νότιο τμήμα της θαλάσσιας περιοχής μεταξύ Σικίνου και Φολεγάνδρου, στις νότιες Κυκλάδες, ένας χώρος όπου δεν έχει υλοποιηθεί προηγουμένως καμία αντίστοιχη μελέτη, καθώς και η μελέτη της εξάπλωσης των βιογενών σχηματισμών στην περιοχή αυτή. Επιπλέον μέσω της ανάλυσης θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων, γίνεται μια προσπάθεια (i) σύνδεσης της εμφάνισης των σχηματισμών αυτών με τα χαρακτηριστικά του υποστρώματος τους, (ii) προσδιορισμού του ρυθμού ιζηματογένεσης και του χρονικού πλαισίου στο οποίο δημιουργήθηκαν και (iii) ανάλυσης των παραγόντων που πιθανώς επιδρούν περισσότερο στη δημιουργία/ανάπτυξη τους στη συγκεκριμένη περιοχή.
Περιοχή έρευνας
13 2.ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ
Το πλατώ των Κυκλάδων είναι μια περίπλοκη μορφολογικά πλατφόρμα, το μέγιστο βάθος της οποίας δε ξεπερνά τα 300 μέτρα. Αναπτύσσεται στο κεντρικό τμήμα του Αιγαίου και εκτείνεται προς τα νότια, χωρίζοντας το σχετικά ρηχό κεντρικό Αιγαίο πέλαγος (400-800μέτρα) από το βαθύ νότιοΑιγαίο (1550-2500 μέτρα στο Κρητικό πέλαγος). Περιορίζεται από το Μυρτώο πέλαγος από τα δυτικά, από το Κρητικό πέλαγος στα νότια και από τη λεκάνη της Χίου στα Βόρεια και Ανατολικά.
Η περιοχή μελέτης Σικίνου – Φολεγάνδρου (Εικ. 5) βρίσκεται στο νότιο τμήμα της Αττικο-Κυκλαδικής γεωτεκτονικής ζώνης, η οποία περιλαμβάνει 3 ενότητες: την περιοχή της Αττικής, τις βόρειες Κυκλάδες και τις νότιες Κυκλάδες. Η ενότητα των νότιων Κυκλάδων συνίσταται από (α) το κρυσταλλικό υπόβαθρο με γνεύσιους, αμφιβολίτες και σχιστόλιθους του Παλαιοζωικού, (β) ένα στρώμα σχιστόλιθων Περμο-Τριαδικής ηλικίας, (γ) μία ανθρακική σειρά Άνω Τριαδικής-Κρητιδικής ηλικίας και (δ) μία σειρά μεταφλύσχη του Τριτογενούς (Μουντράκης, 1985). Η πιο πρόσφατη φάση μεταμόρφωσης έλαβε χώρα από το Ηώκαινο έως το μέσο Μειόκαινο, ενώ η μεταλπική ιζηματογένεση άρχισε κατά το Μέσο Μειόκαινο. Η σύσταση των πετρωμάτων της Σικίνου αποτελείται από γνεύσιους, αμφιβολίτες, μάρμαρα και κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους (Εικ.4). Η Φολέγανδρος αποτελείται από σχιστόλιθους στο βόρειο τμήμα της, ενώ στο νότιο βρίσκονται μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι (Εικ. 5).
Στο θαλάσσιο χώρο βόρεια της Σικίνου-Φολεγάνδρου και σε βάθη μεγαλύτερα από 150-200 μέτρα έχουν διαπιστωθεί ρήγματα Α-Δ και ΔΒΔ-ΑΝΑ διεύθυνσης (Εικ.4)(IGME, 1989). Τα ρήγματα αυτά δημιουργήθηκαν σε μια παλαιότερη τεκτονική φάση και έχουν μετατοπιστεί από νεότερα ρήγματα με σχεδόν ΒΑ-ΝΔ διεύθυνση. Στο θαλάσσιο χώρο νότια της Σικίνου-Φολεγάνδρου (περιοχή μελέτης) δεν έχουν διαπιστωθεί τεκτονικές δομές. Στο κυκλαδικό πλατώ η σεισμική δραστηριότητα εστιάζεται κυρίως στο νότιο κομμάτι και πιο συγκεκριμένα στα ανατολικά της Φολεγάνδρου και Σικίνου, κοντά στην Σαντορίνη και σχετίζεται κυρίως με την ανοδική κίνηση του μάγματος.
Περιοχή έρευνας
14
Εικ. 4.: Περιοχή μελέτης Σικίνου – Φολεγάνδρου (δορυφορική φωτογραφία - google earth).
Οι πληροφορίες σχετικά με την ύπαρξη ρευμάτων και τη γενική κυκλοφορία στην περιοχή των Κυκλάδων είναι περιορισμένες αλλά δείχνουν ότι τα ρεύματα στο κεντρικό Αιγαίο είναι γενικά μικρής έντασης. Από μελέτη του Pechlivanoglou (2001) έχει διαπιστωθεί ότι σε βάθη 85m (ρηχά νερά) και σε βάθη 250m (βαθιά νερά) τα ρεύματα έχουν μέση τιμή 7cm/s και μέγιστη τιμή 15cm/s. Η γενική κατεύθυνση τους είναι προς τα δυτικά και νοτιοδυτικά. Σε αντίθεση με τα αποτελέσματα αυτά, η μελέτη του Lykousis (2001) αναφέρει αμμώδεις γεωμορφές (θίνες, αμμοκύματα) στα βόρεια, και βορειοανατολικά του Κυκλαδικού πλατώ που δείχνουν ισχυρή ροή 40- 100cm/s και τοπικά 150cm/s σε περιοχές με αμμώδεις ραβδώσεις (Εικ. 6). Αυτές οι γεωμορφές εκτιμάται ότι δημιουργούνται κατά τη διάρκεια κρύων χειμώνων όπου πυκνές θαλάσσιες μάζες βυθίζονται γρήγορα και κατευθύνονται προς το Νότο.
Γενικότερα, οι θαλάσσιες μάζες κυκλοφορούν μεταξύ των γειτονικών νησιών και των στενών περασμάτων (Lykousis, 2001, Georgiades, 2009).Το εύρος της παλίρροιας είναι μικρό(30-80cm) και τα ρεύματα λόγω παλίρροιας αδύναμα (Pechivanoglou, 2001). Οι κύριοι άνεμοι στην περιοχή είναι από το βορρά, τα βορειοδυτικά και τα βορειοανατολικά με μέση ετήσια συχνότητα 55%. Θυελλώδεις βόρειοι και βορειοανατολικοί άνεμοι είναι συχνοί στην περιοχή των Κυκλάδων.
Περιοχή έρευνας
15
Εικ. 5.:Χάρτης στον οποίο φαίνονται οι γενικοί γεωλογικοί σχηματισμοί της Σικίνου και της Φολεγάνδρου (gn: γνεύσιοι και αμφιβολίτες,sch: κρυσταλλικοί σχιστόλιθοι, sch (μωβ):
χαλαζιακοί-ψαμμιτικοί σχιστόλιθοι,mr: μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι) (IGME, 1989).
Εικ. 6.: Χάρτης στον οποίο φαίνονται οι γενικοί γεωλογικοί σχηματισμοί της Σικίνου και της Φολεγάνδρου (gn: γνεύσιοι καιαμφιβολίτες,sch: κρυσταλλικοί σχιστόλιθοι, sch (μωβ):
χαλαζιακοί-ψαμμιτικοί σχιστόλιθοι,mr: μάρμαρα και κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι) (Lykousis, 2001).
Σύμφωνα με μελέτη του ΙΓΜΕ (1995) τα ιζήματα στην ευρύτερη περιοχή μελέτης είναι γενικά αμμώδη με μικρά ποσοστά ιλύος και ψηφίδων. Τα ιζήματα παρουσιάζουν σημαντικό ποσοστό βιογενών συστατικών (σε σχέση με τα χερσογενή) που τοπικά υπερβαίνει και το 50%.
Μεθοδολογία
16 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
3.1. Μέθοδοι χαρτογράφησης βιογενών σχηματισμών
Η προτεινόμενη διαδικασία χαρτογράφησης των βιογενών σχηματισμών (π.χ.
Fossa et al.,(2005), περιλαμβάνει αρχικά τον προσδιορισμό των πιθανών τους θέσεων, σύμφωνα με δεδομένα από προηγούμενες μελέτες και από μαρτυρίες ψαράδων. Στη συνέχεια, οι περιοχές ενδιαφέροντος μελετώνται με ηχοβολιστικά (ακουστικά) συστήματα (πολυδεσμικούς ηχοβολιστές [multibeam-MBES], ηχοβολιστές πλευρικής σάρωσης [side scan sonar-SSS] και τομογράφους υποδομής πυθμένα [subbottom profilers-SBP]) (Εικ. 7) για τον εντοπισμό και την ακριβή τους χαρτογράφηση. Η επεξεργασία αυτών των δεδομένων, η αναγνώριση των θέσεων και της έκτασης των βιογενών σχηματισμών καθώς και η αναγνώριση και ανάλυση των περιβαλλόντων περιοχών ταυτοποιούνται με διαδικασίες ground-truthing, χρησιμοποιώντας (α) υποβρύχιες κάμερες ή κατευθυνόμενα υποβρύχια οχήματα (ROVs) και (β) λήψη πυρήνων και δειγμάτων από επιλεγμένα σημεία μετά από την ανάλυση των ακουστικών δεδομένων. Η συλλογή πυρήνων ιζήματος και επιφανειακών δειγμάτων οδηγεί στην ανάλυση των ειδών που αποτελούν τους σχηματισμούς και στη μελέτη της σύστασης των περιβαλλόντων ιζημάτων.
Εικ. 7.: Σχηματική απεικόνιση του τρόπου καταγραφής ενός βιογενούς σχηματισμού (a) από MBES και (b) από SBP.
Μεθοδολογία
17
Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον τομογράφο υποδομής πυθμένα (τομογραφίες) επιτυγχάνεται ταυτόχρονα (i) η αναγνώριση των θέσεων των βιογενών σχηματισμών, μέσω της ανάλυσης της δισδιάστατης πληροφορίας και των ακουστικού χαρακτήρα των δεδομένων και (ii) η μελέτη των περιβαλλόντων περιοχών, του πάχους και της σύστασης των ιζημάτων.
Με τα δεδομένα που συλλέγονται με τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (ηχογραφίες) μπορεί να αναγνωριστεί η επιφανειακή εξάπλωση των βιογενών σχηματισμών (Freiwald et al., 2002; Lindberg et al., in press). Η απεικόνιση των σχηματισμών στις ηχογραφίες συνήθως είναι υψηλά κυμαινόμενης ανακλαστικότητας, δηλώνοντας έντονη υφή του πυθμένα (Fossa et al., 2005).
Σημαντικό πλεονέκτημα του οργάνου είναι ότι μπορεί να γίνει υπολογισμός του ύψους των σχηματισμών με χρήση της απόστασης του ψαριού από το βυθό και της ηχητικής σκιάς που δημιουργείται κατά τη σύνθεση των ηχογραφιών λόγω του έντονου αναγλύφου (Fossa et al., 1997). Χρησιμοποιώντας τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης και δημιουργώντας “μωσαϊκά ηχογραφιών” από τη σύνθεση των ηχογραφιών είναι δυνατή η κάλυψη μεγάλων περιοχών σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα και η αναγνώριση κάποιων χαρακτηριστικών της περιοχής που καταγράφεται που δεν είναι δυνατή με τη χρήση πολυδεσμικών ηχοβολιστών ή τομογράφων υποδομής πυθμένα, όπως ίχνη από αλιευτικά εργαλεία και αποτυπώματα γεωμορφών.
Το βασικό μειονέκτημα της χρήσης αυτού του οργάνου είναι ότι ο προσδιορισμός της ακριβούς θέσης της ηχοβολιστικής τορπίλης δεν είναι συνήθως δυνατός με αποτέλεσμα την απόκλισης της καταγεγραμμένης θέσης σε σχέση με την πραγματική. Άλλα πιθανά προβλήματα μπορούν να δημιουργηθούν σε περιοχές έντονου αναγλύφου, καθώς και σε περιπτώσεις έντονης θαλασσοταραχής.
Στα δεδομένα του πολυδεσμικού ηχοβολιστή διακρίνεται ευκρινώς η έντονη μορφολογία του πυθμένα και συνεπώς και των βιογενών σχηματισμών και είναι εύκολη η διαδικασία της ερμηνείας σε συνδυασμό με καταγραφές άλλων οργάνων ή με διαδικασίες ground-truthing. Η λειτουργία με στενή ζώνη ηχοβολισμού (narrow swath angle) βοηθά στην αύξηση της ανάλυσης αλλά και στη λεπτομερή μελέτη του κάθε σχηματισμού. Ο συγκεκριμένος ηχοβολιστής χρησιμεύει πολύ στην μελέτη
Μεθοδολογία
18
μεμονωμένων βιογενών σχηματισμών λοφοειδούς μορφολογίας αλλά δεν έχει καλά αποτελέσματα όταν χρησιμοποιείται για χαρτογράφηση εκτεταμένων σχηματισμών με μη κατάλληλαλειτουργικά χαρακτηριστικά.
Ένα παράδειγμα σύγκρισης της καταλληλότητας του SSS σε σχέση με το MBES έγινε από την ερευνητική εταιρεία Fugro Geoteam στα πλαίσια έρευνας της Statoil το 1992 στην περιοχή Troena της Νορβηγίας (Fossa et.al., 2005). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το SSS αναγνωρίζει περισσότερους λοφοειδείς βιογενείς σχηματισμούς από ότι το MBES, αν και σε κάποιες περιπτώσεις έδειχνε δύο κοντινούς υφάλους σαν έναν. Στο SSS υπήρχε το πρόβλημα της ανακριβούς θέσης λόγω της απόκλισης της πραγματικής θέσης της ηχοβολιστικής τορπίλης. Το MBES είχε πολύ καλά αποτελέσματα σε σχέση με το SSS στη διακριτοποίηση της αναλυτικής μορφολογίας των διαφορετικών λοφοειδών σχηματισμών και στην διαφοροποίηση των βιογενών λοφοειδών σχηματισμών από τις θέσεις λοφοειδούς μορφολογίας του πυθμένα που καλύπτονται μόνο από ιζήματα.
Συμπερασματικά, η χρήση και των τριών οργάνων συνδυαστικά μπορούν να φέρουν τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα. Το καθένα θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί με βάση τα πλεονεκτήματά του ώστε να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα των άλλων. Το SSS μπορεί να είναι αρκετά αξιόπιστο στην αναγνώριση της ύπαρξης των διαφορετικών υβωμάτων, της έκτασής τους και στον προσδιορισμό του ύψους τους.
Το SBP επιτρέπει τον προσδιορισμό της ακριβής τους θέσης τους και των χαρακτηριστικών της υποδομής των περιβαλλόντων περιοχών και το MBES επιβεβαιώνει τη θέση και την έκτασή τους και αναλύει τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους. Σημειώνεται ξανά, ότι η ταυτοποίηση των βιογενών σχηματισμών και η ολοκληρωμένη μελέτη τους απαιτεί τη λήψη πυρήνων ιζήματος ή έστω επιφανειακών δειγμάτων, καθώς και τη λήψη φωτογραφιών.
3.2. Δεδομένα πεδίου
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στη συγκεκριμένη εργασία συλλέχτηκαν κατά τη διάρκεια ερευνητικού προγράμματος του Παν/μιου Αιγαίου το 2010 στη
Μεθοδολογία
19
θαλάσσια περιοχή μεταξύ Σικίνου και Φολεγάνδρου (Hasiotis, 2010). Τα συστήματα ακουστικής διασκόπησης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα παρακάτω:
Πολυδεσμικός ηχοβολιστής (MBES) ευρείας ζώνης (GeoSwath) της GeoAcoustics, που ανήκει στην κατηγορία των ιντερφερομετρικών πολυδεσμικών ηχοβολιστών (interferometric multi-beam systems), με όλα τα απαραίτητα όργανα (παλιρροιογράφος, ειδικό θερμοσαλινόμετρο για τη μέτρηση της ταχύτητας του ήχου) και αισθητήρες (γυροσκοπική πυξίδα, μονάδα ελέγχου κίνησης του σκάφους κλπ) για την ακριβή λειτουργία του συστήματος.
Ηχοβολιστής πλευρικής σάρωσης (SSS) CM800 της εταιρείας C-MAX, συχνότητας λειτουργίας 325kHz, που αποτελείται από τη μονάδα επιφανείας (συλλογής ψηφιακών δεδομένων), το ηλεκτρο-καλώδιο σύρσης και μεταφοράς σήματος και τη συρόμενη ηχοβολιστική τορπίλη.
Τομογράφος υποδομής πυθμένα (SBP) 3.5 kHz τύπου O.R.E. 132B με επιφανειακές μονάδες εκπομπής σήματος (Geopulse 5430A), δέκτη/ενισχυτή (Geopulse 5210A) και ψηφιακής καταγραφής (SonarWizMAP+SBP).
Ο προσδιορισμός της θέσης του σκάφους κατά τη διάρκεια των εργασιών πεδίου πραγματοποιούνταν με διαφορικό δορυφορικό σύστημα (DGPS) της TRIMBLE 4700. Για την πλοήγηση του σκάφους και το σχεδιασμό των πορειών ηχοβολισμού χρησιμοποιήθηκε το σύστημα HYPACKMAX. Η περιοχή έρευνας και οι πορείες του σκάφους φαίνονται στην εικόνα 8.
Τέλος, συλλέχθηκαν πυρήνες ιζήματος με πυρηνολήπτη βαρύτητας (gravity corer) καθώς και επιφανειακά δείγματα με αρπάγη (grab) σε θέσεις όπου δεν ήταν δυνατή η συλλογή πυρήνων.
Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη χαρτογράφηση και μελέτη των βιογενών σχηματισμών μέσω της ανάλυσης μόνο των ψηφιακών θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων και χρησιμοποιεί υπο-βοηθητικά ορισμένα επεξεργασμένα δεδομένα από τα ιζήματα που συλλέχθηκαν στις ενότητες των αποτελεσμάτων και της συζήτησης.
Μεθοδολογία
20
Εικ. 8:. Χάρτης στον οποίο απεικονίζεται η περιοχή μελέτης και οι πορείες που ακολούθησε το ερευνητικό σκάφος.
3.3. Ανάλυση δεδομένων
Αρχικά αναγνωρίστηκαν σε κάθε όργανο ξεχωριστά η θέση των βιογενών σχηματισμών, τα χαρακτηριστικά των περιβαλλόντων περιοχών και αποτυπώθηκαν σε διαφορετικούς χάρτες (χωριστοί χάρτες ερμηνείας SSS, SBP και ανάλυσης πληροφορίας από το MBES). Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν συνδυαστικά τα δεδομένα από όλα τα όργανα και δημιουργήθηκε ο γεωμορφολογικός χάρτης της περιοχής. Τα βασικά χαρακτηριστικά αυτού του χάρτη αφορούν (α) στις θέσεις και στην έκταση που καταλαμβάνουν οι σχηματισμοί αυτοί και (β) στα πάχη των περιβαλλόντων ιζημάτων.
Για την επεξεργασία των τομογραφιών του SBP απ’ όπου έγινε και η ακριβής καταγραφή του πάχους των ιζημάτων, καθώς και των καταγραφών του SSS και τη δημιουργία μωσαϊκών χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό SonarWiz Map της Chesapeake Technology. Για τη δημιουργία των χαρτών που παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία και για τη δημιουργία των ισοπαχών χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό GIS 10.
Το λογισμικό SonarWiz Map χρησιμοποιείται για την επεξεργασία ψηφιακών θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων από ηχοβολιστικά συστήματα SSS, SBP. Στην παρούσα εργασία έγινε (i) αυτόματος και χειροκίνητος προσδιορισμός της
