Φύκη για… βιοδείκτες και για καινοτομία στις υδατοκαλλιέργειες

Στο Ινστιτούτο Αλιευτικής ‘Ερευνας (ΙΝΑΛΕ) του ΕΛΓΟ ΔΗΜΗΤΡΑ, Eρευνητές του εργαστηρίου Βενθικής Οικολογίας & Τεχνολογίας αναζητούν και εντοπίζουν βιοδείκτες για να παρακολουθήσουν την υγεία του οικοσυστήματος και μελετούν το τεχνολογικό δυναμικό των μακροφυκών

Βιοπαρακολούθηση: τεχνολογίες αιχμής με παράδοση αιώνων

Παρότι οι βιοδείκτες ή βιοτικοί δείκτες έγιναν “mainstream” τάση της επιστημονικής πραγματικότητας τα τελευταία χρόνια, εντούτοις ήταν γνωστοί από την αρχαιότητα. Ο Πλάτωνας και ο Αριστοτέλης ήταν οι πρώτοι που τους χρησιμοποίησαν για να δείξουν τις επιδράσεις των ελαιοτριβείων, μέσω των ολιγόχαιτων (είδος σκουληκιών), στο περιβάλλον. Παρομοίως τα καναρίνια χρησιμοποιούνταν από τους ιστορικούς χρόνους μέχρι πρόσφατα ως δείκτες της ποιότητας του αέρα στα ορυχεία άνθρακα και στα υποβρύχια. Και επειδή, σύμφωνα με τον Ουίνστον Τσώρτσιλ, «όσο πιο πολύ πίσω πάμε στο παρελθόν, τόσο πιο μακριά στο μέλλον μπορούμε να δούμε», δεν βλάπτει να ρίχνουμε μια ματιά λίγο πίσω για να προχωρήσουμε μπροστά.

Αυτό φαίνεται πως το γνωρίζουν πολύ καλά οι ερευνητές του εργαστηρίου Βενθικής Οικολογίας & Τεχνολογίας (ΙΝΑΛΕ) του ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ που μελετούν τη φύση, αναζητούν και εντοπίζουν βιοτικούς δείκτες-είδη ή βιοκοινότητες- που ονομάζονται βιοδείκτες (Bioindicators) και των οποίων η λειτουργία ή η κατάσταση μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της υγείας του περιβάλλοντος ή του οικοσυστήματος.

«Ένας τέτοιος ιδανικός βιοδείκτης είναι η βενθική βλάστηση γιατί αποτελεί σημαντικό δομικό και λειτουργικό συστατικό των ιδιαίτερα παραγωγικών υδατικών οικοσυστημάτων, π.χ. λιμνο-θάλασσες, παράκτια ύδατα. Πρόκειται για εδραιωμένους στο υπόστρωμα οργανισμούς, που είναι ευαίσθητοι και προσαρμοστικοί στην περιβαλλοντική καταπόνηση και που η δειγματοληψία τους απαιτεί ελαφρύ εξοπλισμό» εξηγεί ο διευθυντής ερευνών του εργαστηρίου και πρόεδρος της Ελληνικής Φυκολογικής Εταιρείας (ΕΛΦΕ), Δρ. Σωτήρης Ορφανίδης, η έρευνα του οποίου επικεντρώνεται στην ανάπτυξη εργαλείων και μεθοδολογιών παρακολούθησης του θαλασσίου περιβάλλοντος, στο πλαίσιο της λειτουργικής Θαλάσσιας Βιοποικιλότητας.

Σύμφωνα με τον ίδιο, οι βιοτικοί δείκτες έχουν τη δυνατότητα, χρησιμοποιώντας μοντέλα πρόβλεψης, να διαχωρίζουν την ανθρωπογενή καταπόνηση από τη φυσική μεταβλητότητα, να προειδοποιούν έγκαιρα για κινδύνους ανθρωπογενών καταπονήσεων, αλλά και να διαγιγνώσκουν αίτια. 

Οι άνθρωποι στρεσάρουν τους οργανισμούς των παράκτιων υδάτων

Οι παράκτιες ζώνες εντάσσονται στα πλέον πιο δυναμικά και εξελισσόμενα συστήματα, με τεράστια οικολογική αλλά και οικονομική αξία που δέχονται έντονες πιέσεις φυσικές, εξαιτίας της κλιματικής κρίσης, και ανθρωπογενείς, γεγονός που εντείνει την αναγκαιότητα για προστασία.

Οι φυσικές διεργασίες που μπορεί να επηρεάσουν το θαλάσσιο περιβάλλον είναι η διάβρωση των ακτών από τα κύματα, η άνοδος της στάθμης της θάλασσας από τις φυσικές κλιματικές αλλαγές και οι φυσικές καταστροφές όπως είναι τα ηφαίστεια, οι εκρήξεις, τα τσουνάμι κ.ά. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες-αυτές που επιβαρύνουν περισσότερο το θαλάσσιο περιβάλλον-είναι η εντατική αλιεία και η ιχθυοκαλλιέργεια, η θαλάσσια ρύπανση, η αλλοίωση της παράκτιας μορφολογίας και του θαλάσσιου πυθμένα και οι κλιματικές αλλαγές εξ’ αιτίας της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

«Στο εργαστήριο «Βενθικής Οικολογίας & Τεχνολογίας» έχουν αναπτυχθεί δύο «βιοτικοί δείκτες» εκτίμησης της οικολογικής κατάστασης των παράκτιων και μεταβατικών υδάτων, ο Δείκτης Οικολογικής Εκτίμησης (ΕΕΙ-c, www.eei.gr) και ο CymoSkew (http://index.cymoskew.gr/), που έχουν αξιοποιηθεί με επιτυχία στις ακτές της Ελλάδας, αλλά και του εξωτερικού (Κύπρος, Βουλγαρία, Σλοβενία, Τουρκία, Αλγερία, Ιταλία)», προσθέτει ο Δρ. Ορφανίδης, συμπληρώνοντας πως αυτοί οι βιοδείκτες τα τελευταία χρόνια αξιοποιούνται στις Ευρωπαϊκές Οδηγίες Πλαίσιο, όπως των Οικοτόπων (92/43/ΕΕ), των Υδάτων (2000/60/ΕC) και της Θαλάσσιας Στρατηγικής (ΟΠΘΣ, 2008/56/EC) για την παρακολούθηση και αξιολόγηση της κατάστασης του περιβάλλοντος.

Καινοτομία στις Υδατοκαλλιέργειες

Τα μακροφύκη (seaweeds, macroalgae) είναι μια ιδιαίτερη κατηγορία φυκών που αναπτύσσονται σε βραχώδεις ακτές και έχουν τραβήξει τα τελευταία χρόνια τη προσοχή των ερευνητών του εργαστηρίου Βενθικής Οικολογίας & Τεχνολογίας (ΙΝΑΛΕ) του ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ επειδή αποτελούν δείκτες για την προστασία διάφορων οικοσυστημάτων από τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής αλλά και γιατί μπορούν να αξιοποιηθούν για βιομηχανικούς σκοπούς.

Πρόκειται για φωτοσυνθετικούς, ευκαρυωτικούς, πολυκύτταρους οργανισμούς, οι οποίοι είναι ορατοί με γυμνό μάτι και συνήθως ζουν στο βυθό των θαλασσών και των λιμνοθαλασσών. Επιβιώνουν χάρη στη δέσμευση φωτός και στη πρόσληψη θρεπτικών συστατικών, όπως CO2 και αλάτων του αζώτου και του φωσφόρου, αλλά στερούνται των περισσότερων γνωστών εξελικτικών χαρακτηριστικών που συνδέονται με τα ανώτερα χερσαία φυτά που είναι εκτεθειμένα στον αέρα, π.χ. ρίζα – βλαστό – φύλλα – άνθη. Είναι πλούσια σε μέταλλα, βιταμίνες και πολυσακχαρίτες, με ορισμένα είδη να περιέχουν επίσης μεγαλύτερες ποσότητες αμινοξέων, πρωτεϊνών και λιπαρών οξέων.

Τα μακροφύκη διακρίνονται ανάλογα με την χρωματική τους απόχρωση σε τρεις κατηγορίες, χλωροφύκη (πράσινα), ροδοφύκη (κόκκινα) και φαιοφύκη (καφέ). Μέχρι σήμερα έχουν καταγραφεί περίπου 12.000 είδη, από τα οποία περισσότερα των 1200 βρίσκονται στη Μεσόγειο Θάλασσας, με τα μισά από αυτά να βρίσκονται στις Ελληνικές ακτές.  «Η ετυμολογία της λέξης “φτιασίδι” (προέρχεται από την αρχαιοελληνική λέξη “φύκι” που σημαίνει κοκκινάδι, καλλυντικό)  δηλώνει τη χρήση των μακροφυκών ως καλλυντικά προσώπου στην αρχαία Ελλάδα. Η καλή σχέση των Ελλήνων με τα φύκη και γενικότερα με τη θάλασσα, φαίνεται και από την λατρευτική τους παράδοση. Στην Ελούντα της Κρήτης τα φύκη, σύμφωνα με το λατρευτικό έθιμο, θεωρούνται «ιερά» και έτσι συλλέγονται στη γιορτή της Ανάληψης από τη θάλασσα, για οικογενειακή σταθερότητα και υγεία. Στην Κρήτη, στην περιοχή των Χανίων, επίσης, αναπτύσσεται ένα ροδοφύκος του γένους Polysiphonia, το οποίο ονομάζεται «σαλάτα του γιαλού» και τρώγεται είτε ωμό είτε συντηρημένο στο ξύδι με την προσθήκη ρίγανης και ελαιόλαδου αποτελώντας ένα ακόμη κρητικό μεζέ για τη ρακή», περιγράφει ο Δρ. Ορφανίδης

Σύμφωνα με τον ίδιο η χρήση των θαλάσσιων μακροφυκών, κατά κύριο λόγο ως τροφή, ήταν ήδη γνωστή στους λαούς της Άπω Ανατολής από το 850 π.χ., ενώ υπολείμματα θαλάσσιων φυκών καταγράφηκαν στον αρχαιολογικό χώρο του Monte Verde στη νότια Χιλή που χρονολογούνται πριν από 14.000 χρόνια. Η θρεπτική αξία των μακροφυκών έγινε ευρέως γνωστή στη Δύση πολλούς αιώνες αργότερα.

Κάθε χρόνο παράγονται διεθνώς, μέσω καλλιέργειας, 24 περίπου εκατομμύρια τόνοι νωπής βιομάζας φυκών, τα περισσότερα μακροφύκη, αξίας περίπου 6,4 δισ. δολαρίων ΗΠΑ. Μία από τις σημαντικότερες χρήσεις των μακροφυκών είναι στην ανθρώπινη διατροφή, στην οποία προσθέτουν ιοδίνη, μέταλλα, και βιταμίνες που βοηθούν στη γρήγορη ανάπτυξη των παιδιών. Το ενδιαφέρον για διατροφή με μακροφύκη δεν περιορίζεται μόνο στον άνθρωπο, αλλά επεκτείνεται και στα ζώα.

Τα μακροφύκη παράγουν ευρύ φάσμα δευτερογενών μεταβολιτών, όπως πολυφαινόλες, φλαβονοειδή, στεροειδή, φλοροταννίνες, καροτενοειδή, αλκάνια και κετόνες που έχουν ευρεία φάσματα βιολογικών δραστικοτήτων, όπως αντιβακτηριακές, αντιπηκτικές, κυτταροτοξικές, αντιϊκές, αντιφλεγμονώδεις, αντιοξειδωτικές και αντιδιαβητικές ιδιότητες.

«Η καλλιέργεια και βιομηχανική χρήση των μακροφυκών είναι σήμερα ιδιαίτερα αναπτυγμένη, στην Άπω Ανατολή, αλλά ελάχιστα στη Βόρειο Ευρώπη και ακόμη λιγότερο στη Μεσόγειο Θάλασσα. Έτσι, αποτελούν ένα «καυτό σημείο» έρευνας τα τελευταία χρόνια στην Ευρωπαϊκή Ένωση, γιατί στο πλαίσιο της Κυκλικής Οικονομίας μπορούν συμβάλλουν στο μετριασμό του ευτροφισμού και της ρύπανσης ως βιοφίλτρα ζωικών απορριμμάτων, αλλά και της κλιματικής αλλαγής, ως δεσμευτές CO2. Επίσης, αποτελούν φυλογενετικό πόρο και μπορούν να συμβάλλουν στο επισιτιστικό πρόβλημα του πλανήτη», επισημαίνει ο Δρ. Ορφανίδης.

Η τεχνογνωσία γι’ αυτό το κομμάτι της καλλιέργειας των μακροφυκών σε μεγάλη κλίμακα στην ανοιχτή θάλασσα και σε χερσαίες εγκαταστάσεις, δηλαδή δεξαμενές ή λιμνοδεξαμενές, είναι γνωστή στο εργαστήριο όπου ηγείται ο Δρ. Ορφανίδης. «Ένα από τα σύγχρονα διακυβεύματα  είναι η ανάπτυξη μεθόδων καλλιέργειας μακροφυκών στα υδάτινα οικοσυστήματα. Η Ελλάδα διαθέτει πολλές περιοχές που προσφέρονται για την καλλιέργεια τέτοιου είδους οργανισμών. Το παράκτιο περιβάλλον της χώρας μας παρουσιάζει έντονο διαμελισμό, όπως παραδείγματος χάριν κλειστούς κόλπους, εκβολές ποταμών και λιμνοθάλασσες. Αποτέλεσμα είναι η δημιουργία πολλών υδάτινων αβαθών μικροπεριβαλλόντων, τα οποία σε συνδυασμό με τις ευνοϊκές κλιματικές παραμέτρους (όπως η ηλιακή ακτινοβολία ή η θερμοκρασία) δημιουργούν κατάλληλες προϋποθέσεις για την καλλιέργεια των μακροφυκών» σημειώνει ο Δρ. Ορφανίδης.

Πληροφορίες: Δρ Σωτήρης Ορφανίδης, ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ, Ινστιτούτο Αλιευτικής Ερευνας, sorfanid@elgo.gr

Φωτογραφίες: Σ. Ορφανίδης

Κείμενο: Βάσω Μιχοπούλου