Η χρήση συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών και γενικευμένων αθροιστικών μοντέλων στην πρόβλεψη πιθανών πεδίων ωοτοκίας των ειδών γαύρου και φρίσσας - Μάινα, Ίριδα - Στέφανος (2015)
Τα τελευταία χρόνια οι στατιστικές μέθοδοι μοντελοποίησης, όπως τα Γενικευμένα Αθροιστικά μοντέλα (generalized additive models, GAM), καθώς και τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών GIS μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στις ιχθυοπλαγκτονικές έρευνες. Από τον προσδιορισμό της χωρικής κατανομής του ιχθυοπλαγκτού και τη συσχέτιση του με διάφορους βιοτικούς και αβιοτικούς παραμέτρους εξάγονται σημαντικές πληροφορίες για την βιολογία και την οικολογία των πρώτων σταδίων ζωής των ιχθύων. Περιβαλλοντικά δεδομένα, όπως θερμοκρασία, αλατότητα, χλωροφύλλη κ.λπ., καθώς και ωκεανογραφικά δεδομένα, όπως βαθυμετρία, απόσταση από την ακτή κ.λπ., επιδρούν στην παρουσία, την κατανομή και την αφθονία των αυγών και των ιχθυονυμφών. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή έγινε προσπάθεια ανάλυσης των στοιχείων αυτών με σκοπό τη δημιουργία μοντέλων πρόβλεψης πιθανών πεδίων ωοτοκίας του γαύρου (Engraulis encrasicolus) και της φρίσσας (Sardinella aurita) στις Ελληνικές θάλασσες, στη Μεσόγειο και τη Μαύρη θάλασσα. Η δημιουργία των μοντέλων πρόβλεψης πιθανών πεδίων ωοτοκίας των δύο ειδών έγινε με τη χρήση των GAM. Τα GAM χρησιμοποιούν μη γραμμικές ή μη παραμετρικές τεχνικές για την εκτίμηση ενός μοντέλου παλινδρόμησης, στην οποία στηρίζονται οι περισσότερες στατιστικές μέθοδοι μοντελοποίησης. Η εξίσωση παλινδρόμησης αποτελείται από την εξαρτημένη μεταβλητή και από μια ή περισσότερες ανεξάρτητες μεταβλητές. Τα δεδομένα τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της εξαρτημένης μεταβλητής βασίζονται σε δείγματα ιχθυοπλαγκτού της περιοχής του Βορείου Αιγαίου τα οποία συλλέχθηκαν από το ΕΛΚΕΘΕ στα πλαίσια του Εθνικού προγράμματος συλλογής αλιευτικών δεδομένων κατά τους πρώτους καλοκαιρινούς μήνες για τα έτη 2004 έως 2008 με εξαίρεση το έτος 2007. Από τα δείγματα αυτά, τα οποία αναγνωρίστηκαν στα εργαστήρια του ΕΛΚΕΘΕ, χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα παρουσίας/απουσίας αυγών των δύο ειδών. Επίσης, οι ανεξάρτητες μεταβλητές που χρησιμοποιήθηκαν στα μοντέλα πρόβλεψης προσδιορίστηκαν με βάση ωκεανογραφικά και περιβαλλοντικά στοιχεία τα οποία είτε προέρχονται από δορυφορικές εικόνες είτε είναι αποτέλεσμα μεθόδων χωρικής επεξεργασίας όπως η χωρική παρεμβολή. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η διαδικασία της διερεύνησης των εμπλεκόμενων μεταβλητών με στόχο την επιλογή των καταλληλότερων μεταβλητών που θα χρησιμοποιηθούν στο μοντέλο, καθώς και ο μετασχηματισμός τους στην περίπτωση που ήταν απαραίτητο. Στη συνέχεια δημιουργήθηκαν τέσσερα διαφορετικά μοντέλα με διαφορετικές ανεξάρτητες μεταβλητές στο κάθε ένα. Η επιλογή του μοντέλου, με το οποίο επιτυγχάνεται η καλύτερη προσαρμογή και συνεπώς η εγκυρότερη πρόβλεψη, έγινε βάσει της σύγκρισης των παραμέτρων και των διαγνωστικών γραφικών παραστάσεων που προκύπτουν για κάθε μοντέλο. Η εξαρτημένη μεταβλητή είναι η παρουσία/απουσία αυγών του κάθε είδους και οι ανεξάρτητες μεταβλητές του βέλτιστου μοντέλου και για τα δύο είδη είναι η επιφανειακή θερμοκρασία θάλασσας (SST), η επιφανειακή θαλάσσια χλωροφύλλη (CHL), το βάθος και η απόσταση από την ακτή.Με βάση το βέλτιστο μοντέλο δημιουργήθηκαν χάρτες στους οποίους παρουσιάζεται η πρόβλεψη πιθανών πεδίων ωοτοκίας για το γαύρο και τη φρίσσα για συγκεκριμένες χρονικές περιόδους (Ιούνιος 2004 έως 2009). Από τους χάρτες αυτούς φαίνεται ότι και τα δύο είδη γεννούν κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας. Συνήθως αναπαράγονται κοντά στην ακτή σε βάθη που δεν ξεπερνούν τα διακόσια μέτρα, σε περιοχές που υπάρχει αρκετή τροφή (υψηλές τιμές χλωροφύλλης) και σχετικά υψηλές θερμοκρασίες. Συγκεκριμένα, ο γαύρος αναπαράγεται σε μεγαλύτερο εύρος τιμών θερμοκρασίας σε σχέση με τη φρίσσα που περιορίζεται σε μικρότερο θερμοκρασιακό εύρος. Επίσης, η φρίσσα αναπαράγεται πιο κοντά στην ακτή σε σχέση με το γαύρο. Για το κάθε είδος, σύμφωνα με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά προσαρμογής του στις εκάστοτε περιβαλλοντικές συνθήκες, ορίστηκαν ως πιθανά πεδία ωοτοκίας για τις Ελληνικές θάλασσες, καθώς και την Μεσόγειο και τη Μαύρη Θάλασσα. Τα σημαντικότερα είναι το Βόρειο Αιγαίο, η Αδριατική Θάλασσα, η Μαύρη Θάλασσα, οι Καταλανικές ακτές και ο κόλπος της Λυών. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μια ποιοτική αξιολόγηση των περιοχών που ορίστηκαν ως πιθανά πεδία ωοτοκίας του κάθε είδους. Ό τρόπος αξιολόγησης βασίστηκε στην ποιοτική σύγκριση των πιθανών πεδίων ωοτοκίας με βιβλιογραφικές αναφορές από έρευνες που έχουν πραγματοποιηθεί στο παρελθόν στις Ελληνικές θάλασσες, στη Μεσόγειο και τη Μαύρη Θάλασσα. Φαίνεται ότι οι περιοχές που οριοθετήθηκαν ως πιθανά πεδία ωοτοκίας των δύο ειδών συμφωνούν με τις πληροφορίες που υπάρχουν από άλλες πηγές γεγονός που ενισχύει την αξιοπιστία του μοντέλου που αναπτύχθηκε στην παρούσα εργασία.