INTERACTIONS BETWEEN FISH CAGE FARMING AND THE MARINE ENVIRONMENT IN GERA BAY

(AEGEAN SEA, EASTERN MEDITERRANEAN) 

Dimitriadis Ch.*, Koutsoubas D and G. Tsirtsis

Dept. Marine Sciences, University of the Aegean, Mytilene, Hellas 

Abstract

Interactions between aquaculture and the marine environment were investigated in an enclosed coastal area in the NE Aegean (Lesvos

Island). Moderate disturbance of the marine environment was detected, restricted however to a small area in the vicinity of the fish cages. 

Key Words: aquaculture, marine environment, coastal area 

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

347

Introduction 

During the last 20 years aquaculture activity has rapidly expanded

in coastal marine areas, often resulting in increasing concern over its

potential effects in the marine environment [1,2]. The high enrichment

of nutrient load in the water column deriving from fish farms could

potentially be related to eutrophication in the coastal zone [1,3] and

consequently to increased organic load in the sediment that might

have a strong impact on the structure of the macrobenthic

communities [2]. The present study attempts to determine the

interactions between aquaculture and the marine environment, on a

spatio-temporal scale, in an enclosed coastal area in the Eastern

Mediterranean, where comparable studies are generally lacking [2]. 

Materials and Methods

Samples were collected from four stations (Pal1 - 10m; Pal2 - 50m;

Pal3 -100m; Palbl - 400m = Control site) in Gera Bay an enclosed

coastal area in the NE Aegean (Fig.1). Water column and sediment

samples were collected by means of a Van Dorn sampler and a Van

Veen grab correspondingly, during July 2002, November 2002 and

April 2003. Samples for macrofaunal analysis (3 replicates, total

surface area of 0.30m

2

) were sieved through a 0.5mm mesh and

preserved in 5% neutralized formalin. In the laboratory, the

macrofauna were sorted and identified to species level, counted and

weighed. Organic content, Chl-a and nutrient concentrations were

obtained according to standard procedures [4]. The PRIMER package

developed at Plymouth Marine Laboratory was used for data analysis.

Fig. 1. Map of Gera Bay with indication of study area and sampling sta-

tions.

Results and Discussion 

Concentrations of NH

4 

-N ?uctuated between 0.2 (control site) to

5.83 µg-at/l (100m), whereas NO

3

-Nvalues reached a peak of 6 µg-

at/l near the cages. The NO

2

-N, PO

4

-P and SiO

2

-Siseasonal

concentrations (means: 0.4, 0.14, and 3.86 µg-at/l correspondingly)

appeared to be similar to those recorded in Gera Bay [5]. Increased

Chl-a concentrations were recorded in the proximity of cages (e.g.

1.12mg/l - 10m), but there was a gradual decrease with increasing

distance from the cages (0.2µg/l – control site). The Redfield’s ratio

(N/P) revealed that the study area is a P-limited ecosystem in contrast

with the N-limited character of Gera Bay as a whole [5]. The study

area has a mesotrophic character even if eutrophication trends were

detected close to the cages (10m). Organic material concentrations in

the sediment were increased by a factor of 2 to 3 up to a distance of

100m in comparison with the control site (1.11-1.42% vs 0.8%

correspondingly). Analysis of the molluscan fauna revealed a total of

38 species (17 Gastropods, 18 Bivalves and 2 Scaphopods).

Molluscan diversity indices (s, d and H’) values were low close to the

fish-farm unit and increased along with distance from the cages.

Multivariate analyses on the molluscan community revealed a clear

difference between the area in the proximity of the cages and that of

the rest study area (Fig. 2a). Disturbance techniques applied (ABC

curves) indicated also a moderate disturbance effect on molluscan

community up to a distance of 50m from the cages (Fig. 2b). As a

preliminary result there appears to be a degree of impact of the

aquaculture activity in the marine environment in the study area,

which, however, is not acute and is detected only in the vicinity of the

cages, similar to what has been reported in comparable studies in the

Mediterranean [1,2]. 

Fig. 2. (a) Similarity dendograms and MDS ordination plots of stations in

the study area of Gera Bay based on molluscs species. (b) ABC curve

along with W-statistic value for station of 50m in the study area.

References

1-Pitta P., Karakassis I., Tsapakis M. and Zivanovic S., 1999. Natural vs

mariculture induced variability in nutrients and plankton in the Eastern

Mediterranean. Hydrobiol., 391:181-194. 

2-Karakassis I., Tsapakis M., Hatziyanni E., Papadopoulou K.N. and

Plaiti, W., 2000. Impact of cage farming of fish on the seabead in three

Mediterranean coastal areas. ICES J. Mar. Sci. 57: 1462-1471.

3-Grall J. and Chauvaud L., 2002. Marine eutrophication and benthos:

the need for new approaches and concepts. Glob. Ch. Biol., 8: 813-830.

4-Strickland J.D.H. and Parsons T.R., 1968. A manual of sea-water

analysis. Bull. Fish. Res. Bd. Can., 167: 1-311.

5-Arhonditsis G., Tsirtsis G. and Karydis M., 2002. The effects of

episodic rainfall events to the dynamics of coastal marine ecosystems:

applications to a semi-enclosed gulf in the Mediterranean Sea. J. Mar.

Syst., 35: 183-205.