Μοριακοί βιοδείκτες για την εκτίμηση της βιοποικιλότητας υδάτινων οικοσυστημάτων και των αρνητικών πολυπαραγοντικών περιβαλλοντικών πιέσεων

Abstract

Κάθε κράτος μέλος της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι υποχρεωμένο να εφαρμόζει σχέδια διαχείρισης των λεκανών απορροής μέσω της Οδηγίας Πλαίσιο για τα Ύδατα. Σκοπός των σχεδίων αυτών είναι ο χαρακτηρισμός των υδάτινων σωμάτων ως σώματα “καλής κατάστασης”, τόσο οικολογικής όσο και χημικής. Προκειμένου να υπάρχει μια διαρκείς και αξιόπιστη εικόνα για την κατάσταση των σωμάτων πρέπει να εφαρμόζονται προγράμματα παρακολούθησης. Τα προγράμματα παρακολούθησης οργανισμών στην Κύπρο, όσον αφορά τα υδάτινα σώματα γλυκού νερού, εφαρμόζονται από το Τμήμα Αναπτύξεως Υδάτων και αφορούν τρία είδη οργανισμών. Οι οργανισμοί αυτοί είναι τα μακρόφυτα, τα μακροασπόνδυλα και τα διάτομα. Η πτυχιακή εργασία αυτή επικεντρώθηκε στα διάτομα, τα οποία είναι μονοκυτταρικά ευκαρυωτικά φύκη που εντοπίζονται σε όλα τα υδάτινα σώματα. Οι πληθυσμοί τους παρουσιάζουν εύκολα μεταβολές ανάλογα με την ποιότητα των υδάτων και αυτό τα καθιστά ως καλούς βιοδείκτες. Το Τμήμα Αναπτύξεως Υδάτων κάνει δειγματοληψίες από 44 σταθμούς και πραγματοποιεί μορφολογική ταυτοποίηση των διατόμων προκειμένου να μπορεί να χαρακτηρίσει την ποιότητα των υδάτων και να συγκρίνει αποτελέσματα από διάφορες χρονιές. Η επιστημονική κοινότητα διαρκώς προσπαθεί να αναπτύσσει τις μεθόδους ταυτοποίηση για μια πιο παραγωγική και γρήγορη ανάλυση βιοδεικτών. Μια από τις μεθόδους αυτές, η μέθοδος της μοριακής ταυτοποίησης, χρησιμοποιήθηκε στην εργασία αυτή. Αφού έγιναν οι δειγματοληψίες από το αρμόδιο τμήμα, απομονώθηκε το γενετικό υλικό από τα διάτομα και στη συνέχεια έγινε ο πολλαπλασιασμός αυτού μέσω της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης. Στα δείγματα αφού εφαρμόστηκε ηλεκτροφόρηση για να ελεγχθεί η επιτυχία τον προηγούμενων σταδίων, στάλθηκαν σε εργαστήριο στη Γαλλία για να πραγματοποιήσουν τη διαδικασία της αλληλούχισης μέσω της πλατφόρμας Illumina. Τα αποτελέσματα από την αλληλούχιση επέστρεψαν στη Κύπρο, επιλέχτηκαν τέσσερις σταθμοί σε μια λεκάνη απορροής, και μέσω βιοπληροφορικής ανάλυσης έγινε η επεξεργασία τους. Οι τέσσερεις σταθμοί που επιλέχτηκαν βρίσκονται κατά μήκος του ποταμού Μαραθάσας. Μέσω της επεξεργασίας αυτής υπολογίστηκαν τα τελικά αποτελέσματα με τις αλληλουχίες των διατόμων από το κάθε δείγμα. Τα αποτελέσματα αυτά παρουσιάστηκαν μέσω διάφορων διαγραμμάτων και παρατηρήθηκαν διάφορες τάσεις που ακολουθούσαν διάφορα ταξινομικά επίπεδα κατά μήκος του ποταμού. Επίσης έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων με αυτά από προηγούμενες χρονιές καθώς και υπολογισμός των συντελεστών Chao και Shannon που δίνουν πληροφορίες για τη βιοποικιλότητα και την αφθονία των διατόμων στα δείγματα. Με βάση τα αποτελέσματα φαίνεται ότι ο σταθμός 4 παρουσιάζει σημαντικές διαφορές σε σχέση με τους υπόλοιπους τρεις σταθμούς τόσο στην ποικιλότητα όσο και στην αφθονία. Δεν μπορεί να γίνει ξεκάθαρο όμως εάν η διαφοροποίηση αυτή παρουσιάζεται λόγο καλύτερης ποιότητας των υδάτων ή υποβάθμιση της. Ενώ στο σταθμό 2 φαίνεται να συσχετίζονται οι μεταβολές συγκεκριμένων ταξινομικών επιπέδων με διάφορους ρυπογόνους παράγοντες. Συνολικά, απαιτούνται περαιτέρω έρευνες για τον προσδιορισμό της βέλτιστης αξιολόγησης της ποιότητας των υδάτων χρησιμοποιώντας σε συνδυασμό τις μοριακές και μορφολογικές μεθοδολογίες.