Ανάπτυξη καμπυλών καταλληλότητας ενδιαιτημάτων ιχθυοπανίδας με σκοπό τον υπολογισμό οικολογικών παροχών

Abstract

Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής έγινε ενδελεχής επισκόπηση όλων των θεμάτων που σχετίζονται με τις οικολογικές παροχές. Παράλληλα, αναπτύχθηκαν καμπύλες καταλληλότητας ενδιαιτημάτων εφτά ειδών της ελληνικής ιχθυοπανίδας ως τμήμα ενός ευρύτερου μεθοδολογικού πλαισίου εκτίμησης των οικολογικών παροχών κινούμενο προς το πνεύμα της Ευρωπαϊκής Οδηγίας – Πλαίσιο (2000/60/ΕΚ, ΟΠΥ; EC, 2000). Αρχικά έγινε εκτενής ανάλυση και μελέτη της βιβλιογραφίας. Ακολούθησαν δειγματοληψίες κατά την περίοδο Σεπτέμβριος 2013 έως Αύγουστος 2016 για τη συλλογή των δεδομένων, με στόχο την ανάπτυξη των καμπυλών καταλληλότητας ενδιαιτημάτων ιχθυοπανίδας ως προς βασικές παραμέτρους (βάθος, ταχύτητα, υπόστρωμα και κάλυψη) και την ανάπτυξη υδραυλικών μοντέλων ως τμήμα ενός μεθοδολογικού πλαισίου εκτίμησης οικολογικών παροχών σε ελληνικές συνθήκες. Η συλλογή των δεδομένων ιχθυοπανίδας πραγματοποιήθηκε μέσω της παρατήρησης με μάσκα και μέσω της ηλεκτραλιείας. Τα δεδομένα της ιχθυοπανίδας επεξεργάστηκαν στατιστικά και σε επόμενο στάδιο αναπτύχθηκαν αλγόριθμοι (ψευδοκώδικες) σε περιβάλλον R (R Core Team, 2014) με στόχο την ποσοτικοποίηση των σχέσεων μεταξύ της παροχής και των παραμέτρων που προαναφέρθηκαν. Οι αλγόριθμοι αυτοί χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη καμπυλών καταλληλότητας ενδιαιτημάτων δύο τύπων (χρήσης και προτίμησης) και για την εκτίμηση κατάλληλης σταθμισμένης έκτασης (WUA) με ενσωματωμένο ένα κριτήριο βελτιστοποίησης (0.5) της καταλληλότητας της σταθμισμένης κατάλληλης έκτασης (WUA0.5) το οποίο αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της διατριβής για την εκτίμηση της διαθεσιμότητας ενδιαιτημάτων ιχθυοπανίδας με υψηλή καταλληλότητα σε διαφορετικές παροχές. Οι περιοχές μελέτης αφορούν κυρίως ορεινά τμήματα ποταμών. Επιλέχθηκαν έχοντας γνώμονα την ήπια ανθρωπογενή παρέμβαση προσεγγίζοντας συνθήκες αναφοράς, τόσο για τη συλλογή των δεδομένων ιχθυοπανίδας όσο και για τα υδραυλικά μοντέλα. Στο πλαίσιο εκπόνησης της διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκαν τρεις βασικές εφαρμογές με αντικείμενο την κλιματική μεταβλητότητα και τη συσχέτιση αυτής με ενδιαιτήματα οργανισμών στόχων (ενδείκτες) σε ορεινά ποτάμια, τη σημασία της μονοδιάστατης και δισδιάστατης υδραυλικής προσομοίωσης στην εκτίμηση των οικολογικών παροχών και τέλος τη διερεύνηση διαφορετικών προσεγγίσεων που σχετίζονται με την εκτίμηση των οικολογικών παροχών. Τα αποτελέσματα από την XVI πρώτη εφαρμογή έδειξαν ότι υπό την επίδραση ενδεχόμενων κλιματικών σεναρίων (ειδικά με βάση τα Α2 και Α1Β 2100) της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change) θα συμβεί τροποποίηση του υφιστάμενου καθεστώτος ροής. Συγκεκριμένα τα αποτελέσματα έδειξαν μείωση του ρυθμού εμφάνισης πλημμυρικών επεισοδίων τη θερινή περίοδο, η οποία θα επηρεάσει αρνητικά τα ενδιαιτήματα της ενδημικής πέστροφας του Αχελώου περιορίζοντας την υψηλή καταλληλότητα. Τα αποτελέσματα της δεύτερης εφαρμογής έδειξαν ότι η προσομοίωση ταχυτήτων από μονοδιάστατο και δισδιάστατο υδραυλικό μοντέλο επηρεάζει σε μεγαλύτερο βαθμό τα αποτελέσματα της καταλληλότητας ενδιαιτημάτων συγκριτικά με την παράμετρο του βάθους. Τέλος τα αποτελέσματα της τρίτης εφαρμογής δείχνουν υποεκτίμηση των μηνιαίων ελάχιστων παροχών από την υδρολογική μεθοδολογία συγκριτικά με την μεθοδολογία προσομοίωσης ενδιαιτημάτων. Βασικό κίνητρο για την ολοκλήρωση της διδακτορικής διατριβής σε όλη τη διάρκεια αυτής ήταν η εναρμόνιση και η σύνδεση του ερευνητικού χαρακτήρα με την επικαιρότητα και τα πραγματικά ζητήματα με τα οποία σχετίζεται το αντικείμενο των οικολογικών παροχών.

Water needs for several anthropogenic uses are growing rapidly. Increasing water demand for human purposes intensify the need for better understanding on the relationships between the biota and the environment since less water mean less space for the riverine organisms. The ability of water to cover uses such us domestic, irrigation, industrial, energy, recreation require humanity to reinforce trade-offs between environmental and all the other water uses. In addition, the growing demands for water have increased the need to build dams, which in many cases alter the seasonal and interannual streamflow variability of rivers (Poff et al. 2007), while they also reduce the available amount of water downstream (Li et al. 2012; Mao et al. 2016). To mitigate the downstream impact of dams, several countries worldwide have established environmental flow rules, to quantify the water required for ecosystem conservation and resource protection (Tharme 2003). When it comes to rivers in Greece, limited work has been carried out regarding the development of adequate ecological flow assessment methods considering local ecological conditions (Muñoz-Mas et al. 2016; Papadaki et al. 2016). Flow regime is often severely impacted by over-abstraction for agriculture and other uses, and some formerly perennial rivers now flow as artificially intermittent courses, with parts of the river stretch being totally desiccated during the summer period (Benejam et al. 2010; Skoulikidis et al. 2011). In this thesis, a worldwide review of the present status of environmental flow methodologies has been carried out. Four major categories of these methodologies (hydrological, hydraulic rating, habitat simulation and holistic), are presented and analyzed.