Διερεύνηση οικοϋδρολογικών λειτουργιών σε λιμναία υδατικά σώματα: διαχείριση σε καθεστώς πολλαπλών πιέσεων

Abstract

The doctoral dissertation focuses on the investigation of ecohydrological functions of lakes and especially those under multiple pressures. The main goal is to find relationships between the biotic element and the abiotic parameters that affect it, focusing on hydrology, land use, ecosystem services and hydromorphological alterations, especially of highly modified lake water bodies. The case studies, from a set of 12 lakes in northern Greece were further specialized in three lakes, Karla, Pamvotis and Kastoria. The pressures of the natural lakes’ group were identified and grouped and their effects were assessed in relation to the services they provide and the classification of the ecological status according to the first River Basin Management Plans. Their status was assessed five years later, using four newly developed national indicators, to check the similarity of the indicators’ results based on quality assessment with different biological elements and to discuss the One Out All Out approach in ecological status assessment. It turned out that all the lakes are in a state of multiple pressures, which makes it very difficult for them to achieve good status, while at the same time the findings stressing the need for multi-purpose management plans. In addition, for Lake Karla, the correlation of environmental driving forces with functional phytoplankton groups was investigated to control spatial and temporal heterogeneity under drought conditions and the association of a number of environmental driving forces with phytoplankton functional groups was examined. A management scenario of an alternative modeled ecological situation was assessed, in which actual measurements of biotic and abiotic parameters were compared with modeled ones to confirm and quantify the hypothesis of a potentially "better" alternative for the lake. Water-related ecosystem services were also simulated, under agricultural use scenarios and in the light of climate change. Subsequently, hydromorphological alterations were quantified to assess and quantify their relationship with the operation of a lake and the provision of Ecosystem Services in two urban natural highly modified lakes of northern Greece, Pamvotis and Kastoria. The LHS methodology was applied using three different approaches, by two observers, for the simultaneous evaluation of the reproducibility and subjectivity of the method and for the selection of the best approach. For Lake Pamvotida, the evolution of historical land cover and use, the assessment of the intensity and impact of these changes and their relationship to habitat types and ecosystem services were further investigated. Finally, a flow model was proposed, proposed as a tool, for integrated water management, based on eco-hydro-morphological principles, using models at every stage, from problem identification to communication of results and decision making for governance.

Η διδακτορική διατριβή αναφέρεται στη διερεύνηση οικοϋδρολογικών λειτουργιών των λιμνών και ιδιαίτερα αυτών που βρίσκονται σε καθεστώς πολλαπλών πιέσεων. Βασικός στόχος είναι η εύρεση σχέσεων μεταξύ του βιοτικού στοιχείου και των αβιοτικών παραμέτρων που το επηρεάζουν, εστιάζοντας στην υδρολογία, στις χρήσεις γης, στις υπηρεσίες οικοσυστήματος και στις υδρομορφολογικές αλλοιώσεις κυρίως των ιδιαιτέρως τροποποιημένων λιμναίων υδατικών σωμάτων. Οι ειδικές περιπτώσεις μελέτης από ένα σύνολο λιμνών της βόρειας Ελλάδας εξειδικεύτηκαν σε τρεις λίμνες, την Κάρλα, την Παμβώτιδα και την Καστοριά για να ολοκληρωθεί η διερεύνηση με προτάσεις διακυβέρνησης και διαχείρισης νερού. Εντοπίστηκαν και ομαδοποιήθηκαν οι πιέσεις σε μια ομάδα Ελληνικών φυσικών λιμνών και εκτιμήθηκαν οι επιπτώσεις τους σε σχέση με τις υπηρεσίες που παρέχουν και με την ταξινόμηση της οικολογικής κατάστασης σύμφωνα με τα πρώτα Σχέδια Διαχείρισης Λεκανών Απορροής Ποταμού. Η κατάστασή τους αξιολογήθηκε πέντε χρόνια μετά, με τη χρήση τεσσάρων νέο-αναπτυχθέντων εθνικών δεικτών, ώστε να ελεγχθεί η ομοιότητα των αποτελεσμάτων δεικτών με βάση την εκτίμηση ποιότητας με διαφορετικά βιολογικά στοιχεία και η αυστηρότητα της προσέγγισης One Out All Out για την εκτίμηση οικολογικής κατάστασης. Προέκυψε πως όλες οι λίμνες βρίσκονται σε καθεστώς πολλαπλών πιέσεων, κάτι που δυσχεραίνει σημαντικά την επίτευξη καλής κατάσταση, ενώ ταυτόχρονα τονίζει την αναγκαιότητα διαχειριστικών σχεδίων πολλαπλής σκοπιμότητας. Επιπλέον, για τη λίμνη Κάρλα, διερευνήθηκε η συσχέτιση περιβαλλοντικών κινητήριων δυνάμεων με λειτουργικές ομάδες φυτοπλαγκτού για τον έλεγχο χωρικής και χρονικής ετερογένειας υπό συνθήκες ξηρασίας και εξετάστηκε η σύνδεση μιας σειράς περιβαλλοντικών κινητήριων δυνάμεων με τις λειτουργικές ομάδες φυτοπλαγκτού. Εξετάστηκε ένα διαχειριστικό σενάριο μιας εναλλακτικής μοντελοποιημένης οικοϋδρολογικής κατάστασης στην οποία πραγματικές μετρήσεις των βιοτικών και αβιοτικών παραμέτρων, αντιπαρατέθηκαν με μοντελοποιημένες ώστε να επιβεβαιωθεί και να περιγραφεί ποσοτικά η υπόθεση μια δυνητικά «καλύτερης» εναλλακτικής πραγματικότητας για τη λίμνη. Ακόμη προσομοιώθηκαν για τη λεκάνη της λίμνης υπηρεσίες οικοσυστήματος σχετικές με το νερό, κάτω από σενάρια γεωργικής χρήσης και υπό το πρίσμα της κλιματικής αλλαγής. Στη συνέχεια ποσοτικοποιήθηκαν υδρομορφολογικές αλλοιώσεις για την εκτίμηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό της σχέση τους με τη λειτουργία μιας λίμνης και την παροχή Υπηρεσιών Οικοσυστήματος για τις δυο αστικές φυσικές ιδιαιτέρως τροποποιημένες λίμνες της βόρειας Ελλάδας, την Παμβώτιδα και την Ορεστιάδα. Εφαρμόστηκε η μεθοδολογία καταγραφής αλλοιώσεων LHS χρησιμοποιώντας τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις, από δύο παρατηρητές, για την ταυτόχρονη αξιολόγηση της ικανότητας αναπαραγωγής και της υποκειμενικότητας της μεθόδου και για την επιλογή της καλύτερης προσέγγισης. Για τη λίμνη Παμβώτιδα διερευνήθηκαν η εξέλιξης της κάλυψης και χρήσης γης, της αξιολόγησης της έντασης και της επίδρασης των αλλαγών τους και της σχέσης τους με τύπους ενδιαιτημάτων και υπηρεσίες οικοσυστήματος. Τέλος, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο ροής, προτεινόμενο ως εργαλείο, για την ολοκληρωμένη διαχείριση υδάτων, βασισμένη σε οικο-υδρο-μορφολογικές αρχές, με τη χρήση μοντέλων σε κάθε στάδιο, από τον εντοπισμό των προβλημάτων ως την επικοινωνία των αποτελεσμάτων και τη λήψη αποφάσεων για τη διακυβέρνηση.