THE MARINE BIOTA OF SHALLOW-WATER HYDROTHERMAL VENTS AT MILOS, AEGEAN SEA

Anna Maria De Biasi

1*

, Stefano Aliani

2

, Silvia Cocito

3

, Paul Richard Dando

4

, Alan Logan

5

, 

Carla Morri

6

, Maurizio Pansini

6

, Andrea Peirano

3

, Gianfranco Sartoni

7

, Carlo Nike Bianchi

6

1

Centro Interuniversitario di Biologia Marina, Livorno, Italy - * a.debiasi@cibm.it

2

CNR, Istituto Scienze marine, Santa Teresa, La Spezia, Italy

3

ENEA, Marine Environment Research Centre, La Spezia, Italy

4

School of Ocean Sciences, University of Wales - Bangor, Menai Bridge, Anglesey, UK

5

Centre for Coastal Studies and Aquaculture, University of New Brunswick, Saint John, Canada

6

Dip.Te.Ris. Università di Genova, Genova, Italy

7

Dip. Biologia Vegetale, Università di Firenze, Firenze, Italy

Abstract

Macroalgae, seagrass and epifauna were analysed to generate hypotheses about the mechanisms through which vents affect shallow-water

ecosystems. They include: increased nutrient supply or food resources; greater habitat provision for cryptic species; induction of advective

mechanisms favouring larval settlement, and an intermediate disturbance regime created by periodic emission of toxic ?uids.

Keywords: Hydrothermal vents, macroalgae, epifauna, seagrass, Aegean Sea

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

510

Introduction

Shallow-water vents occurring along Mediterranean coasts

(especially along the Aeolian and Hellenic arcs), emit heat, gas and

metals in coastal marine ecosystems. While similar emissions are

know to strongly in?uence the surroundings in deep-sea vents, little

has been documented in their shallow–water counterparts. We

summarise the results obtained from recent researches carried out at

Milos island, Aegean Sea (1). The analysis of macroalgae, seagrass

and epifauna offered a sufficiently large array of benthic community

responses to generate a first set of hypotheses about the mechanisms

through which vents affect shallow-water ecosystems.

Methods

The study was carried out in June 1996 in Palaeochori Bay. Its sea-

bottom was mapped by echosounder, and canopy cover of existing

seagrass beds was estimated visually. Six rocky shoals, all within 40

m depth, were recognised: three were close to hydrothermal vents,

three were not (2). Qualitative samples of macroalgae and fauna were

collected at all the sites, and later identified to species. Epibenthic

communities were investigated quantitatively by taking images

(4photo-stations x replicate), each with a different slope, i.e.,

(sub)horizontal, inclined, (sub)vertical and overhanging using a UW

camera with a wide-angle (15mm) lens. Slides were analysed to

calculate percentage cover of different taxa. Epibenthic communities

were define by cluster analysis on cover data.

Results

Cymodocea nodosaand Posidonia oceanicacovered the inner and

the outer part of the bay, respectively (3). Both showed a patchy

distribution but only C. nodosawas found in zones with hydrothermal

vent, often living in dense rings as close as 12 m from the emission.

83 algae, [36 Rhodophyceae, 33 Fucophyceae, 13 Chlorophyceae,

1 Tribophyceae (4)], and 212 epifaunal species (5) [24 Porifera (6),

32Cnidaria (7, 8), 33 Serpuloidea (9), 4 Brachiopoda (10)] were

collected. Both lists (especially algae) included a large proportion of

species with warm-water affinities. Vent sites were comparatively

species-richer than non-vent sites.

58 species (algae, poriferans, bryozoans, cnidarians, polychaetes

and ascidians) were recognized in the photosamples (11). Substratum

cover was nearly 100% in almost all the stations. Cluster analysis

defined three communities dominated by algae and three by animals.

Comparing vent and non-vent sites and the different slopes, the most

significant differences were detected for overhangs, where the groups

dominated by scleractinians and sponges and by sciaphilic algae,

respectively, were more abundant at vents.

Discussion

No vent-obligate macroepibenthic species were found: however,

the high number of species with warm-water affinities can be related

to seawater temperature anomalies induced by venting (12). While the

immediate vicinity of vents was usually deprived of macroepibenthos,

diversity was proportionally higher at vent sites (5). Vent proximity

also correlated with higher epibenthic cover on overhangs, whose

morphology may comport confinement and hence accumulation of

vent emissions (11). Venting appeared detrimental to P.oceanica

while C.nodosa, a more tolerant species, took advantage (1).

These results underline a significant in?uence of shallow-water

venting. These effects range from taxonomic selection, some species

or higher groups being favoured while others are inhibited, to a

general enhancement of species richness. The latter may be caused by

(9): increased nutrient supply to algae or food resources to filter-

feeding epifauna; greater habitat provision for cryptic species through

enhanced deposition of carbonate mounds; induction of advective

mechanisms favouring larval settlement, and an intermediate

disturbance regime created by the periodic emission of toxic ?uids.

Further studies are necessary to test these hypotheses and elucidate

the vent-induced patterns on shallow-water biota.

References

1-Dando P.R., Aliani S., Arab H., Bianchi C.N., Brehmer M.,

CocitoS., Fowler S.W., Gundersen J., Hooper L.E., Kölbl R., Kuever J.,

Linke P., Makropoulos K.C., Meloni R., Miquel J.-C., Morri C., Müller

S., Robinson C., Schlesner H., Sievert S., Stöhr R., Stüben D., Thomm M.,

Varnavas S.P. and Ziebis W., 2000. Hydrothermal studies in the Aegean

Sea. Phys. Chem. Earth, 25: 18.

2 - Cocito S., Bianchi C.N., Morri C. and Peirano A., 2000. First survey of

sessile communities on subtidal rocks in an area with hydrothermal vents:

Milos Island, Aegean Sea. Hydrobiol., 426: 113-121.

3 - Aliani S., Bianchi C.N., Cocito S., Dando P., Meloni R., Morri C.,

Niemeyer A., Peirano A. and Ziebis W., 1998. A map of seagrass meadow

in Palaeochori Bay (Milos Island, Greece) a marine area with

hydrothermal activity. Rapp. Comm. Int. Mer Médit., 35: 512513.

4 - Sartoni G. and De BiasiA.M., 1999. A survey of the marine algae of

Milos Island, Greece. Cryptog. Algol., 20: 271-283.

5 - Morri C., Bianchi C.N., Cocito S., Peirano A., De Biasi A.M., AlianiS.,

Pansini M., Boyer M., Ferdeghini F., Pestarino M. and Dando P., 1999.

Biodiversity of marine sessile epifauna in an Aegean island subject to

hydrothermal activity: Milos, eastern Mediterranean Sea. Mar. Biol., 135:

729739.

6 - Pansini M., Morri C. and Bianchi C.N., 2000. The sponge community

of a subtidal area with hydrothermal vents: Milos Island, Aegean Sea. Est.

Coast. Sh. Sci., 51: 627635.

7 - Morri C. and Bianchi C.N., 1999. Hydroids (Cnidaria: Hydrozoa)

from the Aegean Sea, mostly epiphytic on algae. Cah. Biol. Mar., 40:

283291.

8 - Morri C., Vafidis D., Peirano A., Chintiroglou C.C. and Bianchi C.

N., 2000. Anthozoa from a subtidal hydrothermal area of Milos Island

(Aegean Sea), with notes on the construction potential of the scleractinian

coral Madracis pharensis. It. J. Zool., 67: 319325.

9 - Bianchi C.N. and Morri C., 2000. Serpuloidea (Annelida: Polychaeta)

from Milos, an island in the Aegean Sea with submarine hydrothermalism.

J. mar. biol. Ass. U.K., 80: 259-269.

10 - Logan A., Bianchi C.N., Morri C., Zibrowius H. and Bitar G., 2002.

New records of recent brachiopods from the eastern Mediterranean Sea.

Ann. Mus. Civ. St. nat. “G.Doria”, Genova, 94: 407418.

11 - De Biasi A.M., Bianchi C.N., Aliani S., Morri C., Cocito S.,

Peirano A., Dando P., in press. Epibenthic communities in a marine

shallow area with hydrothermal vents. Chem. Ecol.

12 - De Biasi A.M. and Aliani, S., in press. Shallow water hydrothermal

vents in the Mediterranean sea: stepping-stones for Lessepsian migration?

Hydrobiol.