Βιογεωγραφία χερσαίων μαλακίων στα νησιά του Αιγαίου, με έμφαση στην επίδραση της ανθρώπινης δραστηριότητας

Abstract

Biogeography studies the distribution patterns of organisms and ecosystems in space and time and the mechanisms that influence them. Understanding how biological communities form, why they differ, and identifying the mechanisms that shape them are key goals of ecology and biogeography. This thesis examines the biogeography of Aegean terrestrial snails, addressing both patterns and mechanisms influencing community assembly and biodiversity, as well as applied aspects of biodiversity conservation. Special emphasis is placed on the impact of human activity, given its significant effects on ecosystems, climate, and biodiversity globally, with particularly severe impacts on island biodiversity. Islands have long attracted biologists’ interest due to their physical isolation, which theoretically simplifies the assessment of the various processes involved in the assembly and maintenance of biological communities. Moreover, terrestrial gastropods are an important component of global biodiversity, representing one of the most species-rich groups of terrestrial animals, which, although theoretically having a low dispersal capacity, are found almost everywhere on Earth and occupy an extremely wide range of habitats. The Aegean archipelago and snails provide a context that adds particular value to the study, offering a perspective different from what has been predominantly used to generate theory and knowledge in island biogeography, namely oceanic islands and vertebrate or plant organisms. Thus, in-depth study of invertebrates and the taxonomic and functional diversity of Aegean island biocommunities can refine our understanding of life composition in island assemblages. Chapter 2 approached aspects of the assembly of island communities of land snails on the Aegean islands, using network analysis, nestedness and species co-occurrence. Network analysis is an excellent tool for studying both inter-island connectivity and network properties such as nestedness and modularity to identify processes that contribute to the composition and interaction of biocommunities. Additionally, the study of species co-occurrence on small islands leads to the identification of species pairs with potential interaction relationships. Chapter 3 examined whether island communities of terrestrial snails converge towards similar functional properties and taxonomic composition and assessed whether island functional diversity is determined by biogeographic features (e.g., area, distance from species source) and human influence. It was shown that the Aegean islands have a significantly high functional diversity of land snails, and furthermore that land snail communities in the Aegean are shaped by non-random processes. In this chapter we documented for the first time community convergence in the functional diversity on continental islands. Chapter 4 studied the area-species number relationship for six different animal groups on the Aegean islands, in an initial attempt to determine similarities and divergences between the different groups using as a tool one of the few 'laws of ecology'. In this section, it is demonstrated that as different organisms perceive area and thus the available 'ecological space' differently. Finally, the thesis addresses gaps in knowledge about species identity and biodiversity distribution, as biased and unrepresentative data hinder our ability to describe and understand biodiversity and predict future changes. A complementary goal of this thesis was to update and improve the quality of data on terrestrial snails in the Aegean Islands.

Η βιογεωγραφία μελετά τα πρότυπα κατανομής των οργανισμών και των οικοσυστημάτων στο γεωγραφικό χώρο και στο γεωλογικό χρόνο και τους μηχανισμούς που τα επηρεάζουν. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται οι βιολογικές κοινότητες, γιατί διαφέρουν μεταξύ τους και ο προσδιορισμός των μηχανισμών που καθορίζουν τη συγκρότηση βιοκοινοτήτων αποτελούν βασικούς και θεμελιώδεις στόχους της οικολογίας και της βιογεωγραφίας. Η παρούσα διατριβή στοχεύει να μελετήσει τη βιογεωγραφία των χερσαίων σαλιγκαριών του Αιγαίου, τόσο σε βασικό επίπεδο, μελετώντας με σύγχρονα εργαλεία τα πρότυπα και τους μηχανισμούς που επηρεάζουν τη σύνθεση των βιοκοινοτήτων και της βιοποικιλότητας, όσο και σε πιο εφαρμοσμένο επίπεδο διαχείρισης και προστασίας. Ιδιαίτερη έμφαση της διατριβής δίνεται στην επίδραση της ανθρώπινης δραστηριότητας, καθώς διανύουμε μια περίοδο κατά την οποία επηρεάζει σημαντικά τα οικοσυστήματα, το κλίμα και τη βιοποικιλότητα σε παγκόσμιο επίπεδο, με τις επιπτώσεις της να είναι ιδιαίτερα σοβαρές στη νησιωτική βιοποικιλότητα. Ο βιόκοσμος των νησιών έχει προσελκύσει την προσοχή των βιολόγων, καθώς η φυσική απομόνωσή τους επιτρέπει μια πιο απλή αξιολόγηση των διαφόρων διαδικασιών που σχετίζονται με τη συγκρότηση και τη διατήρηση των βιοκοινοτήτων. Επιπλέον, τα χερσαία γαστερόποδα αποτελούν σημαντική συνιστώσα της παγκόσμιας βιοποικιλότητας, αντιπροσωπεύοντας μια από τις πιο πλούσιες σε είδη ομάδες χερσαίων ζώων, τα οποία αν και θεωρητικά έχουν μικρή ικανότητα διασποράς, απαντώνται σχεδόν παντού στη Γη και καταλαμβάνουν ένα εξαιρετικά ευρύ φάσμα οικοτόπων. Το αρχιπέλαγος του Αιγαίου και τα σαλιγκάρια δημιουργούν ένα πλαίσιο που προσδίδει ιδιαίτερη αξία στη μελέτη, καθώς προσφέρει ένα διαφορετικό πρίσμα από αυτό που έχει χρησιμοποιηθεί κυρίαρχα για την παραγωγή θεωρίας και γνώσης στη νησιωτική βιογεωγραφία, δηλαδή ωκεάνια νησιά και σπονδυλωτούς ή φυτικούς οργανισμούς. Έτσι η βαθύτερη μελέτη ασπόνδυλων και ο συνδυασμός ταξινομικής, λειτουργικής ποικιλότητας των βιοκοινοτήτων στα νησιά του Αιγαίου μπορεί να επιβεβαιώσει, να διαψεύσει ή να τροποποιήσει τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τη σύνθεση της ζωής στα νησιώτικά συγκροτήματα. Στο Κεφάλαιο 2 προσεγγίστηκαν πτυχές της συγκρότησης νησιωτικών βιοκοινοτήτων χερσαίων σαλιγκαριών στα νησιά του Αιγαίου, με τη χρήση ανάλυσης δικτύων, εγκιβωτισμού και συνεμφάνισης ειδών. Η ανάλυση δικτύων αποτελεί εξαιρετικό εργαλείο τόσο για τη μελέτη της σύνδεσης μεταξύ των νησιών όσο των ιδιοτήτων του δικτύου, όπως ο εγκιβωτισμός και η modularity για τον προσδιορισμό διεργασιών που συντελούν στην σύνθεση και αλληλεπίδρασης των βιοκοινοτήτων. Επιπρόσθετα και συμπληρωματικά μελετήθηκε η συνεμφάνιση ειδών σε μικρά νησιά με στόχο τον προσδιορισμό ζευγών ειδών με πιθανές σχέσεις αλληλεπίδρασης. Στο Κεφάλαιο 3 εξετάστηκε αν οι νησιωτικές κοινότητες χερσαίων σαλιγκαριών συγκλίνουν προς παρόμοιες λειτουργικές ιδιότητες και ταξινομική σύνθεση και αξιολογήθηκε κατά πόσο η λειτουργική ποικιλότητα των νησιών καθορίζεται από βιογεωγραφικά χαρακτηριστικά τους, όπως η έκταση και η απόσταση από την πηγή ειδών, καθώς και από μεταβλητές που σχετίζονται με την ανθρώπινη επίδραση και δραστηριότητα. Καταδείχθηκε ότι τα νησιά του Αιγαίου έχουν σημαντικά υψηλή λειτουργική ποικιλότητα χερσαίων σαλιγκαριών, και επιπλέον πως οι βιοκοινότητες των χερσαίων σαλιγκαριών στο Αιγαίο διαμορφώνονται μέσω μη τυχαίων διαδικασιών. Στο κεφαλαίο αυτό για πρώτη φορά τεκμηριώθηκε σύγκλιση λειτουργικής ποικιλότητας σε βιοκοινότητες ηπειρωτικών νησιών. Στο Κεφάλαιο 4 μελετήθηκε η σχέση έκτασης-αριθμού ειδών για 6 διαφορετικές ζωικές ομάδες στα νησιά του Αιγαίου, σε μια αρχική προσπάθεια να προσδιοριστούν ομοιότητες και αποκλίσεις μεταξύ των διαφορετικών ομάδων χρησιμοποιώντας ως εργαλείο έναν από τους λίγους «νόμους της οικολογίας». Στην ενότητα αυτή, καταδεικνύεται πως καθώς διαφορετικοί οργανισμοί αντιλαμβάνονται την έκταση και κατ’ επέκταση το διαθέσιμο «οικολογικό χώρο» με διαφορετικό τρόπο. Τέλος, τα κενά ή οι ελλείψεις στη γνώση σχετικά με την ταυτότητα των ειδών, και την κατανομή της βιοποικιλότητας αναγκάζουν συχνά τους επιστήμονες να εργάζονται με ελλιπή έως και μη αντιπροσωπευτικά δεδομένα. Καθώς η μεροληπτική και μη αντιπροσωπευτική γνώση θέτει σε κίνδυνο την ικανότητά μας να περιγράφουμε και να κατανοούμε την υπάρχουσα βιοποικιλότητα, αλλά και να κάνουμε ακριβείς προβλέψεις για το πώς μπορεί να αλλάξει στο μέλλον, συμπληρωματικό στόχο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η επικαιροποίηση και η αύξηση της ποιότητας δεδομένων για τα χερσαία σαλιγκάρια του Αιγαίου.