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Análisis económico y social para la gestión de ecosistemas hídricos en la demarcación hidrográfica del Segura.
(2013-11-18) Perni Llorente, Ángel; Martínez-Carrasco Pleite, Federico; Martínez Paz, José Miguel; Facultad de Biología
El agua es un recurso natural, a menudo escaso en cantidad y calidad, susceptible de ser analizado desde una perspectiva económica. El valor económico total del agua tiene su origen en los distintos servicios ambientales que proveen los ecosistemas hídricos, los cuáles tiene la capacidad de producir bienestar de forma activa y pasiva. A pesar del interés social en preservar y proteger estos servicios ambientales, las presiones e impactos generados por la actividad humana ha deteriorado el estado de los ecosistemas hídricos. Para hacer frente a esta situación, en la Unión Europea han sido desarrolladas diferentes normativas, de las cuáles la más ambiciosa de todas es la Directiva Marco del Agua (DMA). El objetivo de la DMA es alcanzar el buen estado ecológico de las aguas europeas en el año 2015. Sin duda, una de sus contribuciones más relevantes para la política de aguas es el papel dado al Análisis Económico. Aunque dicho papel está claramente establecido, todavía existen aspectos que necesitan ser desarrollados de una manera más operativa: (i) la estimación de costes ambientales y del recurso y de los beneficios ambientales resultantes del buen estado ecológico, (ii) la selección de medidas coste-efectivas para conseguir los objetivos de la DMA, y (iii) la evaluación de la proporcionalidad de los costes de los Programas de Medidas. El objetivo general de esta Tesis Doctoral es contribuir al desarrollo y perfeccionamiento de métodos de Análisis Económico para la implementación de la DMA. Esta investigación parte de la hipótesis de que existe una demanda social de servicios ambientales producidos por los ecosistemas hídricos que debe ser internalizada en la evaluación de políticas, planes, programas y proyectos de conservación y mejora del estado ecológico de las masas de agua. Así, las decisiones que se tomen a este respecto disfrutarán de una mayor aceptación social cuanto más se ajusten a las preferencias de los diferentes agentes implicados. Esta hipótesis es contrastada mediante la aplicación de métodos y técnicas de Análisis Económico para el caso de la Demarcación Hidrográfica del Segura. Con este propósito, esta investigación se desarrolla a través de dos etapas sucesivas y complementarias que se corresponden con dos momentos clave de la Directiva Marco del Agua. La primera etapa consiste en valorar en términos monetarios cambios en el estado ecológico de las masas de agua, con el fin de estimar los beneficios o costes ambientales de dichos cambios, así como costes del recurso. En el primer caso de estudio, se estima el valor económico total de las aguas del acuífero del Gavilán. El Método de la Función de Producción es utilizado para calcular el valor de esta agua subterránea en su uso en regadío, y el Método de la Valoración Contingente es aplicado para estimar el valor de los servicios de recreo y de soporte del ecosistema. En el segundo caso de estudio, se ha simulado un mercado hipotético a través de un Modelo de Elección (Ranking Contingente) para el caso del río Segura. Así, este método ha sido utilizado para la valoración económica de los beneficios ambientales de la mejora de la calidad del agua del río y para conocer las preferencias sociales acerca de las actuaciones de recuperación ambiental que en él se están ejecutando. El último escenario de valoración económica tiene como objetivo valorar los beneficios ambientales de la mejora de la calidad del agua en el Mar Menor mediante el Método de la Valoración Contingente. La segunda etapa metodológica de esta investigación consiste en la evaluación de Programas de Medidas. Este trabajo propone un enfoque novedoso para seleccionar medidas coste-efectivas que combina, en un procedimiento de dos etapas, Análisis Coste-Eficacia y la participación activa de stakeholders, basado en caso del Mar Menor. Primero, se llevan a cabo entrevistas personales para involucrar activamente a los stakeholders. En esta etapa, la eficacia y el impacto relativo de un conjunto de medidas son evaluados mediante la técnica de la Comparación por Parejas. En segundo lugar, la eficacia relativa de cada medida es comparada con sus costes para analizar su coste-efectividad. Finalmente, el Programa de Medidas propuesto para el Mar Menor es evaluado utilizando diferentes enfoques de Análisis Coste Beneficio (ACB) (Convencional, Extendido y Extendido Dual), para determinar si su implantación es económica y socialmente viable. Los principales resultados de esta investigación se pueden resumir en los siguientes. (i) El valor económico total de las aguas subterráneas del acuífero del Gavilán ha sido estimado en 0,45 €/m3. Si el recurso fuera modificado o eliminado y, por tanto, no pudiera cumplir con sus funciones, este valor actuaría como coste de la actividad causante del cambio del estado original. El coste del recurso incluiría el valor de agua para riego, mientras que el valor ambiental y de recreo de las aguas se incluiría en la categoría de costes ambientales. (ii) En cuanto al caso del Río Segura, desde el punto de vista social, la prioridad de gestión es mejorar la calidad del agua, seguida de las medidas de restauración de su entorno. El valor económico del caudal ecológico en el tramo estudiado es de 0,45 €/m3, y su pérdida daría lugar a un coste ambiental de esa magnitud. (iii) Los beneficios ambientales de mejorar el estado ecológico del Mar Menor han sido estimados en 17,4 millones de euros, de los cuales 7,7 se corresponden con un incremento en los valores de uso del ecosistema y 9,7 con valores de no uso. (iv) De acuerdo con las opiniones de los stakeholders entrevistados, la medida más coste-efectiva para mejorar la laguna costera del Mar Menor es construir humedales artificiales para la retención de nutrientes a modo de zonas tampón o filtros verdes. También arguyeron que los beneficios de mercado y no mercado generados por dicha mejora justificarían incluso la ampliación del Programa de Medidas. (v) El valor actual neto de mejorar el Mar Menor mediante las medidas ya propuestas ha sido estimado en 275 (ACB Extendido) y 363 (ACB Extendido Dual) millones de euros. Estos resultados también confirman la viabilidad socioeconómica de ampliar el número de medidas a aplicar. Como conclusión, una política de aguas, basada en la DMA, eficiente desde el punto de vista económico debe prestar atención a aspectos intangibles. Por un lado, no debe ignorar la existencia de valores de uso indirecto, no uso o de opción, pues también contribuyen de manera significativa al bienestar social. De otro lado, el compromiso con las generaciones actuales y futuras debe estar reflejado en los procesos de toma de decisión. En el caso de la Demarcación Hidrográfica del Segura, este trabajo ha demostrado que hay una demanda social de la mejora y conservación de los ecosistemas hídricos. Por esta razón, los gestores deben ser conscientes de los múltiples beneficios que el buen estado de los ecosistemas hídricos genera, que van más allá del simple uso consuntivo del recurso. Los casos de estudio aquí presentados constituyen un buen ejemplo de las potencialidades positivas de la apuesta por una política de conservación de los ecosistemas hídricos. En definitiva, el actual marco institucional y territorial favorece un cambio en la política de aguas, tradicionalmente basada en un modelo de oferta de recursos, hacia un paradigma basado en la concepción del agua como un activo ecosocial. Water is a natural resource – frequently scarce in terms of quantity and quality - that can be analysed from an economic perspective. The total economic value of water is due to the different ecosystem services that aquatic ecosystems provide, which are able to generate social welfare actively and passively. Despite the social interest in preserving and protecting aquatic ecosystems services, the pressures and impacts of human activities have damaged them. Being aware of this, the European Union has created many laws to protect and preserve aquatic ecosystems. The most ambitious measure for the protection of the aquatic environment is the Water Framework Directive (WFD, 2000/60/CE). The objective of the WFD is to achieve a good ecological status of European water bodies by 2015. One of the most important contributions of the WFD for water policy is the crucial role given to Economics. Although such role is established clearly in the WFD, there are three main questions that still need to be operationalized: (i) the estimation of environmental and resource costs as well as the environmental benefits resulting from the good ecological status, (ii) the selection of cost-effective measures for achieving the WFD targets, and (iii) the assessment of the proportionality of Programmes of Measures. The overall objective of this PhD dissertation is to contribute to the development and improvement of economic analysis methods for implementing the main economic aspects of the WFD. The hypothesis underlying this work is that there is a social demand of aquatic environmental services that must be internalized in the decision-making processes to evaluate policies, plans, programmes and projects related to the management of water bodies. Thus, final decisions will have high acceptance if they are adopted taken into account social preferences of the different societal actors. This hypothesis is contrasted by the application of economic methods and techniques for the case of the Segura River Basin District. For this purpose, this research is developed through two successive and complementary stages that correspond to two key moments of the WFD. The first stage consists in valuing changes in the ecological status of water bodies in order to estimate environmental benefits or cost as well as resource costs. In the first case study, the total economic value of the groundwater of the Gavilán aquifer is estimated. The Production Function Approach is used to calculate the value of this groundwater for irrigation and the Contingent Valuation Method is applied to estimate the value of recreation and supporting services. In the second one, a hypothetical market is simulated through the Choice Modelling Method (via Contingent Ranking). This method is used for the economic valuation of the environmental benefits of the improvement on water quality and for knowing the social preferences about projects related to the recovering of a stretch in the Segura River. The last economic valuation scenario is aimed at valuing the benefits of the improvement of the water quality in the Mar Menor by means of the Contingent Valuation Method. The second methodological stage of this PhD dissertation deals with the evaluation of Programmes of Measures. This work proposes a novel approach to select cost-effective measures by combining Cost-Effectiveness Analysis and stakeholder participation in a two-stage procedure based on the Mar Menor case study. Firstly, face-to-face interviews are conducted to actively involve stakeholders. In this stage, relative effectiveness and relative impacts of a set of measures are estimated by means of the Pairwise Comparison Technique. Secondly, relative effectiveness is compared with costs to obtain cost-effectiveness ratios. Finally, the Programme of Measures proposed for the Mar Menor is evaluated using different schemes of Cost-Benefit Analysis (CBA) such as Classical, Extended and Dual Extended approaches in order to determine whether its implementation is economic and socially feasible. The main findings of this research can be summarised as follows. (i) The total economic value of the groundwater of the Gavilán Aquifer has been estimated in 0.45 €/m3. If the resource was modified or eliminated, and, therefore, their functions were not fulfilled, this value would act as costs for the activity responsible for the change of the original status. The resource cost would include irrigation use value, whereas both the environmental value and recreational use value would have to be included in the environmental cost category. (ii) Regarding the Segura River case study, the management priority for the society is to ensure the river water quality, followed by the restoration measures of its surroundings. The economic value of its ecological flow value is 0.45 €/m3 and its lost would lead to an environmental costs. (iii) The environmental benefits of improving ecological status in the Mar Menor have been estimated at 17.4 million euros, of which 7.7 and 9.7 are related to the increase in the use and non-use values, respectively. (iv) As stakeholders agreed, the most cost-effective measure to improve the Mar Menor coastal lagoon is to construct wetlands as buffer zones or “green filters”. They also argued that market and non-market benefits generated by the improvement of this lagoon would justify even the extension of the Programme of Measures. (v) The net present value of improving the Mar Menor by such set of measures has been estimated in 275 (Extended CBA) and 363 million of euros (Dual Extended CBA). These results also confirm the socioeconomic feasibility of extending the number of measures to be applied. To conclude, we believe that an economically efficient water policy, based on the Water Framework Directive, must pay attention to intangible aspects. On one hand, it must not ignore the existence of indirect, non-use or option values, because they also contribute meaningfully to social welfare. On the other hand, the commitment with the current and future generations must be reflected in the decision-making processes. In the case of the Segura River Basin District, this work has demonstrated that there is a social demand for improving and preserving aquatic ecosystems. For that reason, practitioners must be aware of the multiple benefits that the good ecological status of water ecosystems generates, which go beyond consumptive uses. Finally, we believe that the current institutional and territorial framework facilitates an outright shift in water policy, traditionally based on a resource supply approach, towards a paradigm based on the conception of water as an eco-social asset.
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Biodiversidad de macroalgas continentales y evaluación de la calidad ecológica en aguas de transición : el caso del marjal Pego-Oliva (E de la península Ibérica)
(2014-12-16) García Férnández, María Eugenia; Asencio Martínez, Antonia D.; Aboal Sanjurjo, Marina; Facultad de Biología
La Cuenca Mediterránea es rica en marjales de gran valor ecológico, social y económico que han visto reducida su superficie por las actividades humanas. Son sistemas amenazados, muy interesantes desde el punto de vista de la conservación de la biodiversidad aunque poco se sabe acerca de sus comunidades algales. El marjal de Pego-Oliva se localiza en la costa este de la península Ibérica con una temperatura anual media cálida y precipitaciones bastante elevadas. Los objetivos de esta tesis son analizar los principales factores que afectan a la composición y distribución de las macroalgas del marjal de Pego-Oliva, estudiar los rangos ecológicos y el valor indicador de las especies, comprobar la viabilidad del uso de las macroalgas para evaluar la calidad acuática en marjales mediterráneos y realizar un estudio taxonómico y filogenético de las principales especies, en especial de las rodofíceas, para valorar el interés en conservación del marjal. Se muestrearon 23 localidades durante dos años: 5 puntos de muestreo por cada río estudiado (Bullent y Racons), 5 surgencias de agua dulce y 2 de agua salada, 4 azarbes y 2 arrozales. Se recolectaron un total de 570 muestras de macroalgas y microalgas bentónicas. Las variables físicas y químicas medidas en el campo fueron: temperatura del agua, pH, conductividad, oxígeno disuelto, radiación activa fotosintética y velocidad de la corriente. En el laboratorio se analizó el contenido de N-NO3-, N-NO2-, N-NH4+, P-PO43-, NT y PT de las muestras de agua. Para confirmar la identidad de algunas especies de macroalgas se secuenció el gen plastidial (rbcL) que codifica la subunidad mayor de la enzima ribulosa 1,5 bifosfato carboxilasa oxigenasa (RuBisCO). Para evaluar la variabilidad de la estructura de la comunidad de macroalgas en relación con las variables ambientales se llevó a cabo un análisis de correspondencias canónicas (ACC) y para predecir las posibles relaciones significativas entre las especies y las variables ambientales se utilizaron modelos lineares generalizados (MLG). El uso potencial de las especies como indicadoras de los diferentes hábitats se analizó mediante el análisis indicador de especies (IndVal) que determina la importancia de cada especie en cada ambiente. Las principales variables responsables de la distribución de las macroalgas en el marjal son la conductividad y el oxígeno, y en menor medida la concentración de amonio. Calothrix parietina, Chaetophora tuberculosa, Draparnaldia mutabilis, Homoeothrix juliana, Leptolyngbya angustissima y Sheathia arcuata son indicadoras de las surgencias de agua dulce y Chaetophora elegans, Homoeothrix juliana, Phormidium formosum, Schizothrix fasciculata, Sheathia arcuata y Tapinothrix crustacea son indicadoras del nacimiento del río Bullent. Calothrix pulvinata, Phormidium tergestinum, Tapinothrix violacea, Thorea violacea y Ulva intestinalis son indicadoras de las surgencias de agua salada mientras que Batrachospermum cf. gelatinosum, Kumanoa mahlacensis y Microcoleus autumnalis están asociadas a los azarbes. Cladophora glomerata, Compsopogon coeruleus, Polysiphonia subtilissima y Ulva flexuosa son las especies con mayor distribución y mayores rangos ecológicos del marjal. Polysiphonia subtilissima, una especie fundamentalmente marina, ha sido recolectada en el tramo medio del río Bullent. Kumanoa mahlacensis, citada en escasas localidades del mundo, ha sido observada en un azarbe del marjal en lo que representa la primera cita de la especie y del género para España y de la especie para Europa. Hildenbrandia angolensis y Thorea violacea son especies de distribución tropical aunque la primera crece en condiciones oligotróficas y de escasa iluminación y la segunda sólo ha sido recolectada en una surgencia de agua salada. La presencia de algunas especies bastante raras a nivel nacional, incluso europeo aumenta el interés por conservar este sistema. Los resultados presentados confirman la idoneidad de las macroalgas para evaluar la calidad ecológica en las aguas de transición. ABSTRACT The Mediterranean basin is rich in marshes of great ecological, social and economic value whose surfaces have been reduced by human influence. They are threatened systems, very interesting from the biodiversity conservation point of view although very few data exist on their macroalgal assemblages. The Pego-Oliva marsh is located in the east of the Iberian Peninsula close to the Mediterranean coast with warm annual average temperature and fairly high precipitation. The objectives of this thesis are to analyze the main factors that affect the composition and distribution of macroalgal species of the Pego-Oliva marsh, to study ecological ranges and indicator values of species, to test the feasibility of using macroalgae for monitoring Mediterranean marshes, and to perform a taxonomic and phylogenetic study of the main species, especially red algae, to assess the interest of the marsh in a Spanish, European and global context. Twenty three sites were visited over a period of two years: 5 sampling points for each of the 2 studied rivers (Racons and Bullent), 5 freshwater and 2 saltwater springs, 4 irrigation ditches and 2 rice fields. 570 samples of macroalgae and benthic microalgae were collected. Water temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen, photosynthetic active radiation and current velocity were measured. Water samples were analyzed for NO3--N, NO2--N, NH4+-N, PO43--P, TN, and TP. Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) large subunit gen (rbcL) were sequenced to identify the identity of some species. A Generalized Linear Model (GLM) was applied to predict significant relationships between macroalgal species and environmental variables, and Canonical Correspondence Analysis (CCA) was used to evaluate the variability in the community structure in relation to the environmental variables. The potential use of the species sampled as an indicator of different groups of habitats was examined with the indicator species analysis (Indval). The main factors explaining the distribution of macroalgal assemblages in the Pego-Oliva marsh are conductivity and dissolved oxygen, and, with a lower weight, the ammonium concentration. Calothrix parietina, Chaetophora tuberculosa, Draparnaldia mutabilis, Homoeothrix juliana, Leptolyngbya angustissima and Sheathia arcuata are indicators of freshwater springs and Chaetophora elegans, Homoeothrix juliana, Phormidium formosum, Schizothrix fasciculata, Sheathia arcuata and Tapinothrix crustacea are indicators of the source of Bullent River. Calothrix pulvinata, Phormidium tergestinum, Tapinothrix violacea, Thorea violacea and Ulva intestinalis are indicators of eutrophic salt springs while Batrachospermum cf. gelatinosum, Kumanoa mahlacensis and Microcoleus autumnalis are associated with irrigation ditches. Cladophora glomerata, Compsopogon coeruleus, Polysiphonia subtilissima and Ulva flexuosa are the most widespread species and have the broadest ecological ranges in the marsh. Polysiphonia subtilissima, a species with a global marine distribution, is confirmed from intermediate stretches of Bullent River. Kumanoa mahlacensis, rare in a European context, has been reported the first time in Europe in an irrigation ditch in the marsh. Hildenbrandia angolensis and Thorea violacea are considered tropical or subtropical species. While the first is linked to oligotrophic and low light intensity conditions, the second was only collected in a saltwater spring. The presence of several species which have a very restricted distribution in Europe or worldwide increases the interest in conservation of the marsh. The data presented confirm that macroalgal assemblages can be used to evaluate water quality in transitional systems.
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Dispersal patterns and connectivity among mediterranean reef fish populations: the case of the saddled sea bream, Oblada melanura [Linnaeus, 1758] in the western mediterranean sea= Patrones de dispersion y conectividad entre poblaciones de peces de arrecifes mediterráneos: el caso de la doblada, Oblada melanura [Linnaeus, 1758] en el Mediterráneo occidental
(2016-12-15) Calò, Antonio; García Charton, José Antonio; Pérez Ruzafa, Ángel; Facultad de Biología
Los ecosistemas marinos costeros están sujetos a una multitud de impactos humanos, entre los cuales la sobrepesca está considerada como una de las amenazas más graves, y que conducen a una disminución de las poblaciones de peces en todo el mundo. Las áreas marinas protegidas (AMPs) pueden permitir la recuperación de las poblaciones de especies intensamente explotadas. Desde esta perspectiva, las poblaciones de peces protegidas suelen mostrar una mayor densidad de individuos de gran tamaño con respecto a poblaciones no protegidas. Un alta densidad de peces adultos de gran tamaño (individuos reproductores) dentro de las AMPs puede llevar a un alta producción de propágulos (huevos y larvas) que pueden ser retenidos localmente y/o exportados hacia fuera de los límites del AMP. Las poblaciones locales de peces están vinculadas entre sí demográficamente, y por lo tanto genéticamente, a través de la dispersión de individuos en forma de huevos, larvas, juveniles, subadultos o adultos. Este proceso se denomina "conectividad". La recogida de información sobre los patrones de dispersión y conectividad resulta fundamental para evaluar la escala espacial a la cual la exportación de propágulos de un AMP puede sostener poblaciones no protegidas exteriores u otras AMPs dentro de una red. En este contexto, con el fin de establecer redes de AMPs más eficientes es necesario mejorar el conocimiento sobre las características biológicas y ecológicas de las especies de peces, así como sus patrones de dispersión y conectividad. En este trabajo se utilizó un enfoque multidisciplinar a varias escalas espaciales para investigar los patrones de dispersión de las larvas y la conectividad de una especie de pez, la doblada - Oblada melanura (Linneo, 1758) en el Mediterráneo occidental. Los resultados se utilizaron para proporcionar conocimientos con el fin de mejorar las estrategias actuales de protección y gestión de las poblaciones de peces y de diseño futuro de las AMPs en la región considerada. A escala regional (500-1.000 km) se investigó el nivel de conectividad genética entre localidades protegidas y no protegidas, considerando 3 AMPs eficientes del Mediterráneo occidental (Parque Nacional de Port-Cros, Reserva Natural Integral de Cap Creus y Reserva Marina de Interés Pesquero de Cabo de Palos - Islas Hormigas. A escala local (100-150 km) se evaluaron los patrones de dispersión de propágulos y la conectividad demográfica entre las zonas marinas protegidas y áreas no protegidas a lo largo de la costa sudeste de España (Región de Murcia), utilizando el análisis micro-estructural y química de los otolitos y simulaciones de dispersión de propágulos. Los resultados genéticos indicaron que las localidades protegidas investigadas están bien conectadas con las localidades cercanas sin protección. Por otra parte, una señal de estructuración genética se registró a escala regional, lo que sugiere la presencia de barreras oceanográficas que pueden afectar a los flujos genéticos, incluso entre lugares cercanos, y que son potencialmente capaces de generar rupturas genéticas a escalas evolutivas de tiempo. Los resultados a escala local indicaron que la disposición espacial y la posición de las AMPs existentes a lo largo de la costa sur-oriental de la península Ibérica (Cabo de Palos - Islas Hormigas y Tabarca) no parece generar el intercambio óptimo de propágulos que se espera en las redes eficientes, probablemente debido a los factores ambientales que actúan en el área de estudio, especialmente la dinámica de las masas de agua. Desde esta perspectiva, el establecimiento de nuevas AMPs en el sector sur del litoral murciano es recomendable para mejorar el estado de conservación actual de la zona. Ciertamente, el análisis de una sola especie, aunque representativa de otras especies con características biológicas y ecológicas similares, resulta insuficiente para dibujar una imagen adecuada de los patrones de dispersión y de conectividad. Por lo tanto, sería importante aplicar el mismo procedimiento de investigación incluyendo especies con diferentes rasgos biológicos y ecológicos y cubriendo un mayor plazo temporal. Coastal marine ecosystems are subject to a multitude of human impacts with fishing considered one of the most serious threats, leading to a worldwide overexploitation of fish populations. For these reasons different conservation strategies and management measures are needed to preserve and restore the health of marine ecosystems. Marine protected areas (MPAs) can allow the recovery of populations of heavily exploited species. Protected fish populations, from this perspective, may display higher density and larger individual size than in fished conditions. A high density of large adult fishes (i.e. spawners) inside MPAs can lead to a high propagules (i.e. eggs and larvae) production that can be locally retained and/or exported toward outer fished areas or other MPAs within a network. Local fish populations are demographically linked to each other via dispersal of individuals at whatever life stage (i.e. eggs, larvae, juveniles, subadults or adults), also associated to an exchange of genes among populations. The whole mechanism is termed ‘connectivity’. The gathering of information on dispersal and connectivity is fundamental to assess the spatial scale over which fish populations interact and the scale over which they should be managed. In this context, in order to establish more efficient spatially explicit marine protection strategies, there is the need to improve our knowledge on dispersal and connectivity patterns and species biological and ecological traits that drive them, especially focusing on the propagule phase, considered the main responsible of species dispersal capacity. In this work we used a multidisciplinary and multi-scale approach to investigate patterns of propagule dispersal and connectivity in a Mediterranean coastal fish, the saddled sea bream Oblada melanura, in the western Mediterranean Sea. The outcomes were used for providing insights for the improvement of current fish management and protection strategies and the future design of MPAs in the region considered. At the regional scale (500-1000 km) we investigated the level of genetic connectivity between protected and unprotected locations, considering 3 efficient MPAs of the western Mediterranean Sea (Port-Cros national park, Cap Creus MPA and Cabo de Palos e Islas Hormigas MPA). At the local scale (100-150 km) we assessed patterns of propagule dispersal and demographic connectivity between MPAs and unprotected areas along the south-east coast of Spain (Murcia Region and southern Alicante province), using otolith micro-structural and chemical analysis and propagule dispersal simulations. Genetic results indicated that the MPAs investigated in the western Mediterranean Sea are well connected with their neighbouring unprotected sites. On the other hand, a signal of genetic structuring was recorded at the regional scale, suggesting that the presence of oceanographic barriers can affect genetic flows even between close locations and potentially able to generate genetic breaks over evolutionary time scales. For this reason it is important to monitor the evolution of genetic dynamics between populations, including other species with different biological and ecological characteristics. At the local spatial scale results from otolith analysis and dispersal simulations indicated that the spatial arrangement and the position of the existing MPAs along the south-eastern coast of Spain (Cabo de Palos e Islas hormigas MPA and Tabarca MPA) could not generate the optimal interchange of propagules, expected in efficient networks, probably due to environmental determinants acting in the study area, especially the dynamic of water masses. In addition Cabo de Palos MPA and Tabarca MPA, despite their potential propagule production, could not guarantee a sufficient supply of individuals toward the southern unfished areas of the region. From this perspective, the establishment of new MPAs in the southern sector of the region is advisable for improving the current conservation status of the area. Certainly, the analysis of a single species, although representative of other species with similar biological and ecological characteristics, cannot be enough for drawing an adequate picture of dispersal and connectivity patterns. Thus, it would be important to apply the same investigation procedure including species with different biological and ecological traits and over a longer temporal domain. However, as already pointed out in other works, this study demonstrates that effectiveness of combining complementary tools for investigating patterns of propagule dispersal and connectivity.
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Ecología evolutiva, biogeografía y conservación de los coleópteros acuáticos en ecosistemas salinos del mediterráneo
(2013-09-19) Arribas Blázquez, Paula; Millán Sánchez, Andrés; Velasco García, Josefa; Abellán Ródenas, Pedro; Departamento de Ecología e Hidrología
Debido a la singularidad a múltiples niveles de los ecosistemas salinos del Mediterráneo, éstos constituyen un modelo de estudio muy atractivo para profundizar en la evolución y biogeografía de las especies. Esta tesis explora algunos de los principales procesos y patrones evolutivos y biogeográficos de varios linajes de coleópteros acuáticos que habitan estos ecosistemas, y pretende aportar datos relevantes para la conservación de su biodiversidad. Objetivos Identificar los determinantes de las diferencias en tamaño de rango entre las especies lóticas y leníticas salinas. Evaluar la vulnerabilidad de las especies salinas amenazadas ante el cambio climático. Evaluar y describir la diversidad críptica dentro de los linajes salinos usando una aproximación integradora. Explorar el modo y el marco temporal de la evolución de la tolerancia a la salinidad en un linaje de coleópteros acuáticos. Identificar los determinantes de las distribuciones de las especies acuáticas de agua dulce y salinas a la escala continental. Metodología Esta tesis combina múltiples metodologías, específicamente, i) se obtuvieron secuencias de DNA y se analizaron usando la inferencia filogenética para clarificar la historia evolutiva de las especies; ii) la morfometría fue aplicada a los especímenes para identificar su capacidad de dispersión y similaridad morfológica; iii) la fisiología térmica fue usada para evaluar las tolerancias térmicas de las especies y iv) el modelado ecológico fue empleado para estimar la similaridad de los nichos entre especies, predecir sus distribuciones presentes y futuras e identificar los principales determinantes de éstas. Conclusiones En la diversificación del grupo Enochrus bicolor, ha habido dos cambios en la ocupación de hábitat que han conllevado expansiones en el tamaño del rango de las especies. La selección de la dispersión en los sistemas leníticos, geológicamente más inestables, en lugar de los nichos fundamentales más amplios podría estar detrás de los rangos de distribución mayores de las especies leníticas respecto a las lóticas. Las especies pueden estar afectadas por el cambio climático de maneras muy distintas a pesar de tener similares características ecológicas y biogeográficas. La exploración de los distintos determinantes de la vulnerabilidad de las especies ante el cambio climático podría ser un complemento efectivo para las evaluaciones tradicionales de la vulnerabilidad de las especies. Dentro de E. falcarius, cuatro entidades divergentes fueron identificadas en base a la información molecular, biogeográfica y de nicho climático. Por tanto, cuatro especies han sido delimitadas a pesar de que muestran una similitud morfológica muy alta. Aproximaciones de taxonomía integradora y evaluaciones rápidas de la vulnerabilidad de los linajes en ambientes amenazados y con potencial para albergar diversidad críptica pueden ser una herramienta importante para la conservación de la biodiversidad. Dentro del subgénero Lumetus, la tolerancia a la salinidad ha aparecido múltiples veces, siempre asociada con periodos de aridificación global. La alta correlación de la tolerancia a la salinidad con la aridez de los hábitats en los que las especies se encuentran, así como la posibilidad de transiciones múltiples y directas desde agua dulce a agua salina sugieren que la tolerancia a la salinidad podría estar basada en un mecanismo de co-adaptación desarrollado originalmente para la resistencia a la sequía. Para algunos de los linajes de los ambientes acuáticos de Europa y del Norte de África, la litología puede ser uno de los mayores determinantes de su distribución a amplia escala. Las diferencias en la disponibilidad de hábitat mediadas por la litología podrían actuar sinérgicamente con las limitaciones dispersivas para crear los diferentes patrones de distribución de las especies lóticas y leníticas. La capacidad de seguimiento de cambio climático por parte de la biota acuática podría ser menor de lo anteriormente propuesto, especialmente para las especies lóticas salinas. Due to the singularity of Mediterranean inland saline waters at multiple levels, they constitute an interesting system for further exploration of evolution and ecology of species. This thesis aims to explore some of the main evolutionary and biogeographical processes and patterns of several lineages of water beetles inhabiting these ecosystems. This information aims to contribute to a better understanding of the determinants and mechanisms of species diversification and persistence in these stressful systems and to provide relevant data for the conservation of their biodiversity. Objectives Identify the drivers promoting the contrasting range size between lotic and lentic saline species. Assess the vulnerability of threatened saline species facing climate change. Evaluate and describe cryptic diversity within saline lineages using an integrative approach. Explore the mode and tempo of the evolution of salinity tolerance in water beetle lineage. Identify the determinants of freshwater and saline species distributions at the continental scale. Methodology This thesis combines multiple approaches and methodologies from different disciplines; specifically, i) DNA sequences were obtained from specimens and analysed using phylogenetic inference to clarify species evolutionary history; ii) morfometry was applied in wings, body and pronotum of specimens to identify their dispersal capacity and morfological similarity; iii) thermal physiology was used to evaluate species thermal tolerances and iv) ecological modelling was employed to estimate niche similarity between species, identify main determinants of species distributions and predict their present and future distributions. Conclusions In the diversification of the Enochrus bicolor species group there were two shifts in habitat utilization, which have been accompanied by marked expansions in geographical range size. Selection for dispersal in geologically short-lived lentic systems, rather than broader fundamental niche, could drive the evolution of larger range sizes in lentic taxa compared to those of their lotic relatives. Species may be affected by climatic warming in very different ways, despite having broadly similar ecological and biogeographical traits. The exploration of the different drivers of species vulnerability to climatic warming could be an effective complement to traditional species vulnerability assessments, and could aid the development of more effective conservation strategies in the face of global warming. Within Enochrus falcarius, previously identified as a single species inhabiting saline streams, four divergent entities were identified on the basis of molecular, biogeographical and niche information. Consequently, four species were delimited despite the fact that they showed high morphological similarity. Integrative taxonomy approaches and rapid vulnerability assessments could become a fundamental tool for biodiversity conservation if applied to lineages from threatened habitats with the potential to comprise cryptic diversity. Within the subgenus Lumetus, salinity tolerance appeared multiple times, always associated with periods of global aridification.. The strong correlation of salinity tolerance with the aridity of the habitats in which species are found, and the possibility of multiple and direct transitions from freshwater to saline suggest that tolerance to salinity may be based on a co-opted mechanism developed originally for drought resistance. For some of the main lineages inhabiting European and North African inland waters, lithology can be a major determinant of their broad-scale distributions. Differences in habitat availability mediated by lithology could work synergistically with dispersal limitation to create the contrasting large-scale patterns of lotic and lentic species distribution. The scope for aquatic biota to track a changing climate may be lower than previously proposed, especially for saline lotic species.
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Estudio ecológico y bionómico de los poblamientos bentónicos del Mar Menor (Murcia, S. E. de España) / Angel Pérez Ruzafa ; director Joandomenec Ros Aragonés.
(Murcia : Universidad de Murcia, Facultad de Biología,, 1989) Pérez Ruzafa, Ángel
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Una historia con ciencia, sal y aventura: ¿Cómo responden los ecosistemas frente al estrés?
(Universidad de Murcia, 2016) Gutiérrez Cánovas, Cayetano
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El humedal sur del Lago Pátzcuaro (México) : balance hídrico, hidroquímica y funcionalidad
(2015-06-10) Rendón López, Martha Beatriz; Suárez Alonso, María Luisa; Vidal-Abarca Gutiérrez, María Rosario; Ayala Ramírez, Gloria Lariza; Facultad de Biología
El presente trabajo de tesis doctoral tiene como objetivos generales: a) Determinar el balance hídrico del humedal identificando los elementos hidrológicos que intervienen y su respuesta ante las variaciones temporales. b) Caracterizar la hidroquímica de las aguas superficiales del humedal y analizar su variación espacial en base a los principales impactos que sufre. c) Explorar la capacidad de retención de nutrientes y materia orgánica que son transportados a través del humedal. El estudio se compone de una introducción general, descripción del área de estudio, tres capítulos que responden a cada uno de los objetivos planteados y las conclusiones generales. En la Introducción General se revisa la importancia, función y servicios de los humedales, la dificultad de definir y clasificar a los humedales, y el estado del arte sobre el conocimiento actual de los humedales mexicanos. El área de estudio sitúa al humedal sur de Pátzcuaro en un contexto geográfico, ambiental y socio-económico. Los tres capítulos siguientes cubren los objetivos planteados: Capítulo 1: Hidrología y balance hídrico del humedal: Dado que no existen estudios que cuantifiquen los cambios anuales de los componentes hidrológicos del humedal sur de Pátzcuaro en este capítulo se analiza, por un lado, la dinámica de los componentes hidrológicos (precipitación, evapotranspiración, escorrentía y agua subsuperficial) que determinan la cantidad y variación anual del agua en el humedal, y, por otro, se establece una aproximación al balance hídrico anual. Capítulo 2: Variación espacial de la hidroquímica del humedal sur de Pátzcuaro: En este capítulo se realiza, por un lado, un diagnóstico general del estado hidroquímico de las aguas superficiales del humedal. Por otro y, teniendo en cuenta los flujos del agua naturales del humedal, se analiza la variación espacial de los parámetros físico-químicos y el efecto de los cambios de uso del suelo sobre la hidroquímica superficial. Capítulo 3: Retención de nutrientes y materia orgánica en el humedal: Este capítulo aborda la capacidad de retención de los nutrientes (nitratos, nitritos, fósforo reactivo soluble y fósforo total) y materia orgánica del humedal sur de Pátzcuaro a lo largo de un ciclo anual, enfatizando sobre los efectos de la variabilidad hidrológica temporal y determinando el papel de los factores ambientales sobre dicha retención. Las conclusiones más importantes son: a) El balance de agua anual del humedal Sur de Pátzcuaro fue positivo (ganancia de agua) y funciona como un sistema de amortiguación hidrológica, transfiriendo aproximadamente el 32.55% de agua a la zona sur del lago de Pátzcuaro, con el que forma una unidad funcional. b) Las aguas superficiales del humedal sur de Pátzcuaro son cálidas durante todo el año, de mineralización elevada, duras, alcalinas y como todos los humedales subtropicales ricas en nutrientes, materia orgánica y sólidos y, en consecuencia, eutróficas. c) Los análisis multivariantes realizados sobre las variables hidroquímicas medidas en las aguas superficiales del humedal, permitieron delimitar cuatro grupos diferentes que responden, por un lado al enriquecimiento de nutrientes y sales derivado de las alteraciones antrópicas del humedal y, por otro, a los procesos biológicos relacionados con la actividad fotosintética de los productores primarios d) A pesar de los efectos provocados por las actividades antrópicas que impacta una parte del humedal, en este estudio se evidencia que el humedal Sur de Pátzcuaro parece mantener su funcionalidad con capacidad para procesar nutrientes, materia orgánica y sólidos. e) El humedal es muy eficiente en retirar nutrientes, aunque su efectividad difiere según la fase del ciclo hidrológico. f) El humedal resultó ser más eficiente en la retirada de fósforo que de nitrógeno, tal vez por el almacenamiento de fósforo en el sedimento debido a las condiciones geoquímicas del humedal. Título: Lake Pátzcuaro south wetland (México): Hydrological balance, hydrochemical and functionality Martha Beatriz Rendón López ABSTRACT The main objectives of this doctoral thesis are: a) To determine the water balance of wetland identifying the hydrological elements involved and their response to seasonal variations. b) To characterize the hydrochemistry of surface water from the wetland and to analyze their spatial variation based on key impacts suffering. c) To explore the retention capacity of nutrients and organic matter transporting through the wetland. The study consists of a general introduction, description of the study area, three chapters corresponding to each of the objectives and general conclusions. In the general introduction the importance, role and services of wetlands, the difficulty of defining and classifying wetlands, and state of the art on current knowledge of Mexican wetlands is reviewed. The study area contextualizes south wetland Patzcuaro in a geographical, environmental and socio-economic context. The next three chapters cover the objectives Chapter 1: Hydrology and water balance of wetland: Since there are no studies that quantify the annual changes in the hydrological components of southern wetland Patzcuaro in this chapter looks at, first, the dynamics of hydrological components (precipitation, evapotranspiration, runoff and subsurface water) to determine the amount and annual variation of water in the wetland, and, second, an approximation of the annual water balance is established. Chapter 2: Spatial variation of hydrochemical in the South wetland Patzcuaro: This chapter is performed, firstly, a general analysis of hydrochemical status of surface waters of the wetland. On the other and, taking into account the natural flow of water from the wetland, the spatial variation of physical-chemical parameters and the effect of changes in land use on the surface hydrochemical is analyzed. Chapter 3: Nutrients and organic matter retention in the wetland: This chapter addresses the retention capacity of nutrients (nitrates, nitrites, soluble reactive phosphorus and total phosphorus) and organic matter in the south wetland Patzcuaro over an annual cycle emphasizing on the effects of temporal hydrological variability and determining the role of environmental factors on the retention. The main conclusions are: a) The annual water balance South wetland Patzcuaro was positive (gain of water) and it functions as a buffer hydrological system, transferring approximately 32.55% water to the south of Lake Patzcuaro, with which it forms a unit functional. b) The surface waters of southern wetland Patzcuaro are warm year-round, mineralization high, hard, alkaline and like all subtropical wetlands rich in nutrients and organic matter and, consequently, eutrophics. c) The multivariate analysis performed on the hydrochemical variables measured in surface waters of the wetland, helped to determine four different groups. These groups respond, first to the enrichment of nutrients and salts derived from anthropogenic disturbances and, secondly, to the process related biological photosynthetic activity of primary producers. d) Although the effects caused by human activities impacting on the wetland, in this study is evidence that South Patzcuaro wetland appears to maintain its functionality with ability to process nutrients, organic matter and solids. e) The wetland is very efficient in removing nutrients, although their effectiveness varies according to the phase of the hydrologic cycle. f) The wetland was more efficient in removing phosphorus than nitrogen, perhaps for the storage of phosphorus in the sediment due to the geochemical conditions of the wetland.
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Mecanismos de secuestro de carbono en suelos semiáridos en función del tipo de uso y prácticas de manejo= Carbon sequestration mechanisms in semiarid soils according to land use and management practices
(2014-09-22) García Franco, Noelia; Albaladejo Montoro, Juan; Martínez-Mena García, Mª Dolores; Facultad de Biología
A nivel global se está produciendo una retroalimentación negativa en el ciclo terrestre del carbono con emisiones a la atmosfera de 3-6 Gt/año de CO2. Se estima que más de un 57% de la pérdida del C del reservorio terrestre es debido a la reducción del carbono orgánico del suelo (COS). Aunque, este proceso se puede revertir, mejorando la estructura del suelo a través de usos de suelo y prácticas de manejo sostenibles. Sin embargo, todavía hay necesidad de un mayor conocimiento científico sobre los mecanismos de estabilización del COS y los diferentes factores que intervienen en esa estabilización en zonas semiáridas. Esta tesis tiene como objetivo general llenar estos vacíos de conocimiento y proporcionar una base de datos y experiencia que permita determinar los mejores usos y prácticas de manejo sostenible en ambientes semiáridos. En el Capítulo 3 de esta tesis, se realizó un estudio a escala regional donde se determina la distribución de los contenidos de CO en el perfil del suelo, en función del tipo de uso, y se analizan los factores que controlan las variaciones en estos contenidos. Se establecen correlaciones entre los factores de control y la concentración de CO, para mejorar las predicciones sobre el impacto del cambio climático y uso del suelo sobre la materia orgánica de los suelos semiáridos. Los resultados mostraron que con las tendencias actuales del cambio climático, nuestras predicciones indican que los impactos, en el COS, serán mayores en la superficie, así, las estrategias para el secuestro de C deben estar focalizadas al secuestro en el subsuelo, preferentemente en áreas agrícolas, de suelos más profundos, mediante prácticas de manejo adecuadas. Teniendo en cuenta los resultados anteriores, los siguientes estudios de esta tesis estuvieron enfocados a adoptar medidas de protección y secuestro del CO en suelos semiáridos bajo dos de los usos más representativos: forestal y agrícola. En los capítulos 4 y 5 se estudió la dinámica de las propiedades del suelo, los stocks de CO y se discutieron los mecanismos de acumulación y estabilización del CO tras la reforestación de un matorral degradado con dos técnicas de reforestación. Los resultados mostraron que adecuadas técnicas de reforestación favorecen la capacidad potencial de secuestro de C de los ecosistemas reforestados y que pasados veinte años, aún están lejos de ser saturados, pudiendo continuar secuestrando C a medida que alcanzan la madurez. En la reforestación con adición de enmienda orgánica el aumento del pool de C lábil induce un aumento de la actividad microbiana, con cambios significativos en las comunidades de hongos. Estos cambios, promueven y activan los procesos de formación de nuevos macroagregados que actúan como núcleo de formación de microagregados ocluidos dentro de ellos y que están enriquecidos en CO, principalmente en la capa superficial. El capítulo 6 se estudia el efecto de diferentes prácticas de manejo en la dinámica y mecanismos de estabilización del COS. Los mayores aumentos en el total de CO del suelo y CO asociado a los agregados se han observado en el tratamiento de laboreo reducido y siembra verde (RTG) respecto al de no laboreo (NT), sugiriendo que la combinación de abono verde y laboreo reducido es una buena opción para el secuestro de CO: i) RTG representa continuos inputs de MO que, a su vez, activan: a) la protección física del CO a través de la formación de nuevos agregados y b) la protección físico-química asociado a las partículas minerales del suelo; y ii) es necesario un mínimo de laboreo porque favorece la incorporación de los restos vegetales a las capas más profundas del suelo, promoviendo así la formación de nuevos agregados. At present, in the terrestrial carbon (C) cycle a negative feedback is occurring, with emission to the atmosphere of 3-6 Gt CO2 per year through soil organic carbon (SOC), with the subsequent acceleration of climatic change. A 57% of loss from terrestrial C pool is estimated to have arisen from depletion of SOC. This part of the C cycle could be managed by improving soil structure through adequate and sustainable land uses and sustainable land management practices. However, the stabilization mechanisms of SOC and its relationship with different abiotic and biotic factors of the soil, under different situations of land use and management practices, in semiarid-areas are still quite unknown. The general objective of this thesis is to fill these gaps in knowledge and provide a valid set of data to be able to recommend the best uses and sustainable management practices for soil conservation and mitigation of climate change in semiarid environments. Chapter 3 of this thesis, describes the estimation, at the regional scale, of the distribution of OC contents in the soil profile, depending on the type of use, and discusses the factors that control the variations in these contents. Correlations between these factors and the concentration of OC are established, to improve predictions of the impact of climate change and land use on the organic matter of semiarid soils. The results obtained showed that with due to climate change impacts will be much greater in surface SOC; the strategies for C sequestration should be focused on subsoil sequestration, which was hindered in forestland due to bedrock limitations to soil depth. In these conditions, sequestration in cropland through appropriate management practices is recommended. Considering the above results, the following experiments of this thesis were focused to take protective measures and CO sequestration in semiarid soils under two of the most representative uses: forest and agricultural. Chapters 4 and 5, explores and discussed the dynamics of soil properties and OC stocks as well as the mechanisms of the accumulation and stabilization of SOC in semiarid areas, after the restoration of a degraded shrubland, with two reforestation techniques. The results showed that the C sequestration, through afforestation of semiarid areas, can be increased by using suitable afforestation techniques. Twenty years after planting, the potential capacity for C sequestration of the afforested ecosystems is far from being saturated and they will continue sequestering C as they reach maturity. In addition, in the afforestation with organic amendment, the increase of labile C pool linked to the changes in microbial activity and fungal community structure, promoted the formation of macroaggregates which acted as the nucleus for the formation of OC-enriched microaggregates inside, mainly in top soil. Chapter 6 is corresponding with an agricultural experimental area, where the impact of the management practices on carbon sequestration and agroecosystem sustainability are studied. The results obtained showed that the greatest increases in the total SOC and OC associated with the aggregates were found with the combination of green manure and reduced tillage (RTG) than no tillage (NT), suggesting that this practice is a good option for OC sequestration since: i) green manure represents a continuous OM input which activates the physical protection of OC through new aggregates formation and physico-chemical stabilization in mineral particles, and ii) minimum tillage is necessary because it favors the incorporation of plant material into deeper layers, promoting the formation of new aggregates in these layers.
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Patrones de diversidad en ecosistemas acuáticos continentales : nuevas aportaciones usando coleópteros a diferentes escalas espaciales
(2016-02-11) Picazo Mota, Félix; Millán Sánchez, Andrés; Moreno Alcaraz, Jose Luis; Sánchez Fernández, David; Facultad de Biología
El objetivo general de esta tesis es profundizar en el conocimiento que se tiene sobre los patrones de diversidad que las comunidades biológicas muestran en ecosistemas acuáticos continentales, la comprensión de los principales factores que los determinan y su variación a diferentes escalas espaciales, prestando especial atención a las particularidades y oportunidades de estudio derivadas del carácter lótico o lenítico de los hábitats. Para ello se ha trabajado un amplio rango de enfoques (taxonómico, funcional y ecológico), a distintas escalas espaciales (desde comunidades locales del sureste ibérico hasta inventarios completos de diferentes regiones con entidad biogeográfica del Paleártico occidental), y utilizando coleópteros como indicadores de biodiversidad acuática, de forma que, en última instancia, toda esta información resulte útil para ser implementada en futuras políticas de conservación de la naturaleza. En los capítulos 1 y 2 se estudia la contribución que los cuerpos de agua estancada realizan a la diversidad regional de coleópteros acuáticos, tanto en su conjunto como para cada uno de los tipos de hábitat establecidos. El primer capítulo se centra únicamente en la composición de las comunidades, mientras que el segundo trata, además, el modo en que éstas se estructuran. En ellos se constata la importancia que estos ambientes tienen no sólo para los especialistas leníticos, sino también para un amplio espectro de especies facultativas. También se destaca el papel de las pozas naturales en términos de riqueza total de especies y de las lagunas endorreicas próximas a ambientes salinos en términos de riqueza de endemismos. En el capítulo 2 se identifica la conductividad como la variable que mejor explica las diferencias en la composición de las faunas, mientras que el grado de perturbación de origen antrópico es el principal responsable del patrón de anidamiento detectado. Al analizar los sitios dulces y salinos de manera independiente, ambas variables juegan papeles diferentes tanto en la composición como en la estructura. El nivel de perturbación se muestra de nuevo la variable que mejor explica el patrón de anidamiento para agua dulce, mientras que en sitios salinos lo es la conductividad. En el capítulo 3 se introduce un enfoque funcional, y se demuestra que la riqueza de especies de las distintas familias de coleópteros acuáticos está significativamente relacionada con su diversidad de rasgos, tanto biológicos como ecológicos. No obstante, hubo familias que presentaron mayor o menor diversidad de rasgos biológicos de la que cabría esperar en función de su diversidad taxonómica. Los resultados apuntan hacia un predominio de procesos de filtrado del hábitat en arroyos de cabecera mientras que factores de tipo biótico, por ejemplo competencia entre especies, serían más relevantes en hábitats a priori menos estresados como los ambientes leníticos. Como resultado del estudio taxonómico detallado de las comunidades acuáticas realizado en los capítulos anteriores, en el capítulo 4 se describe una nueva especie para la ciencia: Stictonectes abellani. La información se completa con la estimación de la distribución potencial y las preferencias ambientales de las 3 especies del género endémicas de la península Ibérica. Finalmente, en el capítulo 5 se constata, a una escala espacial más amplia, la existencia de patrones latitudinales de diversidad alfa y gamma diferentes para especialistas lóticos y leníticos, así como un descenso de diversidad beta con la latitud para ambos grupos de taxones. Estos hallazgos confirman el papel clave que la capacidad de dispersión, enmarcada en los cambios climáticos del Pleistoceno, juega en la configuración de los patrones de diversidad observados en el Paleártico occidental, y que en última instancia tiene su origen en la distinta estabilidad (a largo plazo) que presentan ambos tipos de hábitat. The main goal of this thesis is to increase the existing knowledge about diversity patterns displayed by biological communities in freshwater ecosystems, the understanding on the main factors underlying them and their performance at different spatial scales, especially focusing on the particularities derived from the lotic-lentic divide. For that purpose, different approaches (taxonomic, functional and ecological), at different spatial scales (from local assemblages of Iberian southeast to whole inventories of different biogeographic regions in the Western Palaearctic), and using beetles as surrogates of aquatic biodiversity, so that, all this information can be finally useful to be implemented in future nature conservation policies. Chapters 1 and 2 deal with the contribution of standing water bodies to regional diversity of water beetles, both for the whole set of localities and for each of the habitat types established. The former is focused exclusively on the local assemblage composition, whereas the latter also tackles the way in which they are structured. Both chapters confirm the importance that these systems have not only for lentic specialist but also for a wide spectrum of facultative species. The role of natural pools in terms of total richness and endorheic lagoons close to saline habitats in terms on endemic richness is highlighted as well. Chapter 2 shows that conductivity is the most explanatory variable for differences in assemblage composition, whereas the degree of anthropogenic impact is the main responsible for the nestedness pattern detected. When fresh and saline water bodies were analyzed independently the two mentioned variables played different roles both in the assemblage composition and structure. The degree of anthropogenic stress was again the most explanatory variable for the nestedness pattern showed by the fresh water sites, whereas for saline sites was conductivity. Chapter 3 includes a functional approach and demonstrates that the species richness of the different water beetle families is significantly related to their biological and ecological trait diversities. However, there were families which displayed higher or lower biological trait diversity than expected in relation to their taxonomic diversity. These results point to the predominance of habitat filtering processes in headwater streams whereas biotic factors, such as interspecific competition, would be more relevant in a priori less stressed habitats as some lentic systems are. As a result of the detailed taxonomic study of the water beetle assemblages carried out in the previous chapters, in chapter 4 a new species for science is described: Stictonectes abellani. Such information is completed with the estimation of the potential distribution and the environmental preferences of the 3 Iberian endemic species of the genus. Finally, chapter 5 evidences, in a wider spatial scale, the existence of contrasting latitudinal patterns of alpha and gamma diversity for lotic and lentic specialist, as well as the decrease of beta diversity as latitude increases for both groups of species. Such findings prove the key role that dispersal ability, framed in the Pleistocene climate changes, plays in shaping the diversity patterns observed in the Western Palaearctic, which is finally originated by the contrasting long-term stability displayed by both kinds of habitats.
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Prácticas artísticas ecológicas relativas al agua en un contexto de cambio climático. Estrategias y procesos de aprendizaje
(2014-06-30) García Cano, Antonio José; Rubio Marco, Salvador; Santos Sánchez-Guzmán, Eva; Facultad de Bellas Artes
Son numerosas y diversas las iniciativas artísticas que abordan aspectos relativos a la ecología. En esta tesis proponemos una definición de arte ecológico y describimos sus propiedades principales. Dada la gran diversidad de trabajos, establecemos un criterio de selección que nos permite delimitar el área de estudio. De esta manera, la presente investigación se centra en proyectos de arte ecológico que se realizan en ecosistemas acuáticos, que conciben la ecología como el conjunto de relaciones complejas entre los seres vivos y de éstos con su entorno, y que tienen como aspiración la mejora del estado ecológico del ecosistema en el que se trabaja. Por otra parte, dado que el Cambio Climático está alterando las relaciones ecológicas a nivel global, analizamos aquellos proyectos que asumen este fenómeno. La pregunta de investigación principal es: ¿Cómo pueden las prácticas artísticas ecológicas contribuir a mejorar la situación ecológica? La metodología utilizada para contestar esta pregunta queda configurada por tres elementos principales. En primer lugar, la revisión bibliográfica tanto de publicaciones relativas a un arte preocupado por el entorno como por otras de diferentes disciplinas como la Ecología o la Hidrología. En segundo lugar, hemos tenido la oportunidad de entrevistar a la mayoría de artistas que analizamos, así como a personas de otras disciplinas con las que han colaborado. Por otra parte, a la vez que realizábamos este estudio, estábamos desarrollando un proyecto artístico relativo a la memoria ecológica de la pedanía murciana de Rincón de Beniscornia. Los tres casos de estudio seleccionados son el colectivo artístico formado por Helen Mayer y Newton Harrison, el artista David Haley y la artista Aviva Rahmani. Sus planteamientos se basan en el conocimiento de los procesos ecológicos y de los efectos del Cambio Climático sobre los mismos. Además, en estos trabajos suelen participar expertos de disciplinas científicas. Helen Mayer y Newton Harrison buscan cómo poder adaptarse al nuevo contexto que el Cambio Climático está provocando con fenómenos como la subida de los niveles del mar o el aumento de las temperaturas. David Haley también defiende la necesidad de aprender de lo que está sucediendo y de imaginar distintos futuros de adaptación. Finalmente, Aviva Rahmani propone actuar en lugares clave que pueden desencadenar la mejora ecológica de áreas mucho mayores. También presentamos otras prácticas artísticas en ecosistemas acuáticos que no se centran directamente en el Cambio Climático pero que sí consideramos que pueden ser muy útiles para la mitigación de sus consecuencias. Organizamos estos trabajos en cinco grupos en función de sus características más destacables, tales como el carácter activista o la capacidad de promover la colaboración comunitaria, o de crear sistemas de depuración de agua. Observamos que los artistas desarrollan procesos de aprendizaje para conocer mejor las situaciones a las que se enfrentan. Se valen de las siguientes herramientas: de la colaboración con la comunidad que habita un lugar, del diálogo con otras disciplinas, de la recuperación de la memoria ecológica del ecosistema en el que se quiere intervenir y de la propia práctica artística que les proporciona un punto de vista distinto. También proponemos la posibilidad de aprender de las propiedades del agua y de cómo se relaciona con el entorno. Por último, esta tesis recoge una descripción de la parte práctica de la investigación, el Proyecto Iskurna, el cual nos permite explorar las diferentes estrategias de aprendizaje en un entorno real. En definitiva, esta tesis tiene como objetivo presentar una serie de prácticas artísticas que abordan el Cambio Climático y se preguntan cómo pueden contribuir a la mejora de la situación ecológica. Esta investigación muestra cómo lo hacen y cómo el arte aprende de la ecología. Summary This thesis proposes a specific definition of ecological art and describes the main properties of this genre. Considering the diversity of such artworks, a selection of criteria was established to delimit the field of study. Therefore, the research focused on ecological art projects that address aquatic ecosystems. These projects conceptualize ecology as a set of complex relationships between living beings and their environment and aspire to improve the ecological status in which they work. They consider Climate Change to be an ecologically modifying phenomenon at the global level. The main research question is: how can ecological art practices contribute to improving the ecological situation? The methodology used to answer this question includes three elements. Firstly, a review of publications regarding environmental art as well as other publications from different disciplines like Ecology and Hydrology. Secondly, interviews were conducted with most of the featured artists, as well as people from other disciplines with whom they worked. And finally, the author of this research includes the development of his own artistic project related to the ecological memory of Rincón de Beniscornia, a borough of Murcia. This thesis analyses different projects by the artists Helen Mayer Harrison and Newton Harrison, David Haley, and Aviva Rahmani. This research presents the artists’ different approaches to ecological processes and their ways of learning. The Harrisons’ projects focus on adaptation to Climate Change and the phenomena it provokes, like ocean level rise and temperature increase. David Haley also promotes the need to learn from Global Warming, and imagines diverse practical adaptations for various potential future scenarios. Finally, Aviva Rahmani proposes acting in key places that can trigger the ecological improvement of large areas. Other art practices are also presented, including those that address aquatic ecosystems. They are not focused on Climate Change directly but they can be very useful to mitigate its consequences. These initiatives have been organised into five groups, depending on their most prominent characteristics, such as the level of activism, or the capacity to promote community collaboration, or the ability to create water treatment systems. This research has shown that most ecological artists develop learning processes to better understand the situation that they face. They often deploy the following strategies: collaboration with the local community, dialogue with other disciplines, recovery of ecological memory of the ecosystem where they want to intervene, and an art practice that allows them a different point of view. Given the properties of water and how water is related to the environment, another kind of learning is proposed. Finally, this thesis includes a description of the practical part of the research, the Iskurna Project, which allows us to explore the different learning strategies in a real-world environment. This thesis critically analyses a series of art projects that address Climate Change and contribute to the improvement of the related ecological situation. It questions how they do this and how art learns from ecology.
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La producción de biomasa y sus efectos en los procesos erosivos en un ecosistema semiárido del S. E. de España*
(Murcia: Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 1987) Fisher, G. C.; Romero Díaz, María Asunción; López Bermúdez, Francisco; Thornes, J. B.; Francis, C.; Facultad de Biología
The effects of vegetation on soil erosion occur partly through the controls which surface plant litter and incorporated organic matter exercise over hydrological and geomorphological processes. The relationships between litter and other components of a dry Mediterranean ecosystem have been measured since November 1983 to Fehruary 1986 on a sloping site with eroding mar! soils about 30 Km from Murcia. Results are presented here for hiomass, litter production and litter composition for severa! perennial shrubs on this site. Litter and soil characteristics were found to vary rapidly over short distances ( < lm). Litter fall from perennial shruhs usually peaks in spring and early summer, but generally surface litter variation is poorly correlated with the amount of vegetation cover and soil moisture amounts. The stronger links between vegetation cover and soil organic matter suggest an importan! role for root biomass as a major and strongly localized source of organic matter on this site.
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Respuestas de los ecosistemas al estrés de origen natural y humano: de las herramientas de biomonitoreo a la ecología predictiva= Ecosystem responses to natural and anthropogenic stress : from biomonitoring tools to predictive ecology
(2014-12-03) Gutiérrez Cánovas, Cayetano; Velasco García, Josefa; Millán Sánchez, Andrés; Departamento de Ecología e Hidrología
En esta tesis se estudian los efectos del estrés de origen natural y humano en los ecosistemas, usando macroinvertebrados y productores primarios de ríos como organismos modelo, y la salinidad del río y la intensificación de los usos del suelo en la cuenca como indicadores de estrés de origen natural y humano, respectivamente. Los Capítulos 1, 2 y 3 se centran en el desarrollo de herramientas de biomonitoreo basadas en la estructura y el funcionamiento de los ríos salinos (conductividad eléctrica > 5000 µS cm-1). A pesar de su alto valor ecológico, estos ríos están sufriendo una gran presión debido al incremento de la superficie agrícola y urbana en sus cuencas vertientes. Esta situación es especialmente alarmante teniendo en cuenta que ni la Red Natura 2000 ni las herramientas de evaluación ecológica desarrolladas bajo la Directiva Marco del Agua abarcan a estos ecosistemas, subrayando la necesidad de implementar métodos eficaces para evaluar el estado ecológico de los ríos salinos. El Capítulo 1 muestra como la biomasa del biofilm que cubre el lecho del río es un indicador capaz de detectar cambios de salinidad a corto plazo producidos por la actividad humana. En el Capítulo 2 se observa que la relación producción primaria : respiración y la biomasa de productores primarios y macroinvertebrados son indicadores capaces de detectar descensos crónicos en la salinidad debidos a la presencia de cultivos de regadío. En el Capítulo 3 se proporcionan tres métodos de clasificación automática de ríos, diseñados para poder tipificar un gran número de ríos simultáneamente y recoger la gran diversidad de ríos que aparecen en la cuenca Mediterránea. Además, este capítulo concluye que los indicadores convencionales de biomonitoreo no funcionan en ríos salinos, mientras que se proponen nuevas métricas basadas en macroinvertebrados, especialmente diseñadas para detectar la presencia de taxones indicadores de naturalidad o degradación, que resultaron mucho más eficaces. En los Capítulos 4 y 5 se desarrollan métodos para predecir qué patrones de biodiversidad surgirán en respuesta a factores estresantes nuevos, en el contexto del cambio global. Teniendo en cuenta el distinto grado con el que los organismos se han adaptado y especializado al estrés durante su evolución, podemos esperar patrones distintos o similares a lo largo de gradientes de estrés natural o antropogénico. En el Capítulo 4 se comparan los patrones de diversidad beta de las comunidades de macroinvertebrados a lo largo de estos gradientes. Los resultados del Capítulo 4 muestran como los cambios en composición que origina el estrés natural se deben al reemplazamiento de especies, mientras que el estrés antrópico genera conjuntos de especies anidados a lo largo del gradiente, que comparten un gran número de especies. El Capítulo 5 desarrolla una nueva metodología para calcular las características funcionales a nivel de taxón y comunidad, usando los rasgos biológicos de los organismos). Los resultados de este estudio revelan que tanto las condiciones estresantes de origen natural como las antrópicas inducen cambios similares y deterministas, en los patrones funcionales de las comunidades. En ambos casos, la riqueza funcional media a nivel de taxón y la similitud funcional media aumentan conforme aumentaba el nivel de estrés, mientras que la riqueza funcional a nivel de comunidad y la redundancia funcional se reducen a lo largo de ambos gradientes. Estos resultados considerados en conjunto podrían resultar de gran utilidad a los gestores ambientales para detectar los primeros signos de degradación en los ecosistemas y para predecir qué consecuencias biológicas tendrá la intensificación del cambio global. Abstract This thesis analyses the effects of natural and anthropogenic stressors on ecosystems using stream macroinvertebrates and primary producers as model organisms, and water salinity and land-use intensification as examples of natural and anthropogenic stressors, respectively. Chapters 1, 2 and 3 are focussed on the development of structural and functional biomonitoring tools for naturally saline streams (conductivity > 5000 µS cm-1). Despite their high conservation value, these ecosystems are not included by Water Framework Directive biomonitoring programs or the Nature 2000 Network. There is evidence that saline watercourses are currently experiencing high pressures from agriculture and urbanisation, highlighting the necessity of developing appropriate classification and biomonitoring tools. Chapter 1 concludes that biofilm biomass is able to detect short-term reductions in salinity produced by freshwater pulse inputs. Chapter 2 shows that the production : respiration ratio and the biomass of primary producers and consumers responds to chronic reductions in salinity caused by the presence of irrigated agriculture. Chapter 3 provides biologically-validated tools to automatically classify large datasets of Mediterranean basin streams covering the full gradient of environmental variability. Furthermore, this chapter suggests a set of taxonomic-based indicators that assess the ecological status of saline streams. Chapters 4 and 5 develop methods to predict which biodiversity patterns will arise in response to novel stressors in the light of global change. Given the varying degree to which regional species pools have adapted and specialised over evolutionary to dominant stressful conditions, different or similar ecosystem properties will emerge along natural and anthroponegic stress gradients. The patterns of taxonomic beta-diversity components and functional community features are compared along natural and anthropogenic stress gradients. Chapter 4 reveals that species replacement explains compositional changes along natural stress gradients, while nested subsets develop along anthropogenic stress gradients. Chapter 5 develops a new method to quantify taxon and community-level functional features using a trait-based approach. The results of this study shows similar, non-random functional patterns along natural and anthropogenic stress gradients. In both stress gradients studied, mean taxon functional richness and similarity increased with stress, whereas community functional richness and redundancy decreased. The combination of these results may help environmental managers to detect early signs of alteration in ecosystems and predict which consequences will arise as global changes intensify.
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Respuestas ecológicas y funcionales de las comunidades de macrófitos bentónicos marinos frente el estrés ambiental : evaluación de la vulnerabilidad y capacidad de aclimatación= Ecological and functional responses of marine benthic macrophytes in the face of environmental stress: assessing vulnerability and acclimation capacity
(2015-05-05) García Sánchez, Marta; Marcos Diego, Concepción; Pérez-Ruzafa, Isabel Mª; Korbee Peinado, Nathalie; Facultad de Biología
En esta tesis se estudian las respuestas ecológicas y funcionales (ecofisiológicas) de diversas especies de macrófitos bentónicos marinos frente al estrés ambiental, tanto de origen antrópico como natural. Esto nos permitirá evaluar tanto el estado ecológico deL sistema como la vulnerabilidad y/o capacidad de aclimatación de las especies frente a diferentes condiciones ambientales. El Capítulo 1 aborda el estudio cuantitativo de las comunidades de macrófitos bentónicos para analizar su respuesta frente a las perturbaciones ambientales y evaluar la efectividad de los índices más utilizados en el contexto de la Directiva Marco del Agua. Los resultados muestran que la valoración de la zona de estudio es dependiente del índice aplicado, los cuales presentan una baja correlación entre ellos y no existiendo además una discriminación clara entre las respuestas frente al estrés natural y el de origen antropogénico. Los diversos problemas encontrados en la aplicación de los índices ecológicos en ambientes particulares, como son las lagunas costeras, ponen de manifiesto la necesidad de una aproximación complementaria, basada en indicadores funcionales, que se aborda en los capítulos 2, 3 y 4. Para ello, se emplean medidas basadas en la fluorescencia de la clorofila a para estimar la capacidad fotosintética, en la composición pigmentaria y en la acumulación se sustancias fotoprotectoras. En el capítulo 2 se estudia la respuesta fisiológica y la capacidad de aclimatación de las dos principales especies que forman las praderas bentónicas en la laguna del Mar Menor. Los resultados sugieren que Caulerpa prolifera se comporta como una especie de sombra, con una baja capacidad fotoprotectora, siendo la luz uno de los principales factores que determinan su distribución en la laguna. Por otro lado, la elevada capacidad fotosintética y la falta de fotoinhibición encontrada para Cymodocea nodosa sugieren que esta especie tiene una elevada capacidad de fotoprotección. Estos resultados concuerdan con la distribución actual de las especies en la laguna, en la que C. prolifera domina en la zona central, a mayor profundidad, mientras que C. nodosa se encuentra en zonas somera cercanas a la orilla. El capítulo 3 se centra en el estudio de las comunidades de roca y su comparación en dos ambientes con condiciones diferenciadas, el Mar menor y la zona costera adyacente del Mediterráneo. Muestra las diferencias encontradas en la estrategia de aclimatación de las distintas especies a nivel de respuesta fotosintética y composición bioquímica, y pone de manifiesto la dependencia de los mecanismos protectores a la disponibilidad de nutrientes. El capítulo 4 es un trabajo experimental donde se examina simultáneamente la respuesta de tres especies del género Cystoseira a dos factores ambientales fundamentales: temperatura e irradiación. Los resultados apuntan a la temperatura como el principal determinante del crecimiento y supervivencia de las especies, siendo coherente con la distribución geográfica de las mismas. Asimismo la respuesta ecofisiológica, basada principalmente en la capacidad fotosintética y el ajuste de la composición pigmentaria, reflejó la tolerancia térmica de las especies mientras que el efecto de la luz fue más restringido, mostrando la capacidad de aclimatación de estas especies a la alta irradiancia. En conjunto, los resultados ayudan a entender la ecología de las especies y podrían ser útiles de cara a la toma de decisiones en la gestión de los ecosistemas en los que habitan. ECOLOGICAL AND FUNCTIONAL RESPONSES OF MARINE BENTHIC MACROPHYTES IN THE FACE OF ENVIRONMENTAL STRESS: ASSESSING VULNERABILITY AND ACCLIMATION CAPACITY ABSTRACT In this thesis the ecological and functional responses (ecophysiological) of various species of marine benthic macrophytes against environmental stress, both natural and anthropogenic, are studied. This will allow us to assess the ecological state of the system as well as the vulnerability and / or species acclimation capacity to different environmental conditions. Chapter 1 addresses the quantitative study of benthic macrophyte assemblages to analyze their response to environmental disturbances and evaluate the effectiveness of the most used indexes in the context of the Water Framework Directive. The results show that the assessment of the study area is dependent on the applied index, with a low correlation between them. Also no clear discrimination between responses to natural and anthropogenic stress was found. Several problems encountered in the application of ecological indices in particular environments, such as coastal lagoons, highlight the need for a complementary approach based on functional indicators that will be addressed in Chapters 2, 3 and 4. To this end, fluorescence-based measurements of chlorophyll a to estimate photosynthetic capacity, pigment composition and the accumulation of photoprotective substances are analyzed. In chapter 2 the physiological response and acclimation capacity of the two species forming meadows in the Mar Menor lagoon are studied. The results suggest that Caulerpa prolifera behaves as a shade-adapted with low photoprotective capacity, being light one of the main factors determining its distribution in the lagoon. On the other hand, the high photosynthetic capacity and lack of photoinhibition found for Cymodocea nodosa suggest that this species has a high photoprotection. These results support the current distribution of both species in the lagoon, where C. prolifera dominates the central area, with greater depth, whereas C. nodosa appears in shallow areas near the shore. Chapter 3 focuses on the study of rocky assemblages and their comparison in two environments with different environmental conditions, the Mar Menor lagoon and the adjacent Mediterranean coastal area. Differences in species acclimation strategy at photosynthetic and biochemical composition level are shown, and the study also highlights the dependence of the protective mechanisms to nutrient availability. Chapter 4 is an experimental work which simultaneously examines the response of three species of the genus Cystoseira to two key environmental factors: temperature and irradiation. The results point to the temperature as the main determinant of growth and survival of the species, being consistent with their geographical distribution. Likewise ecophysiological response, based primarily on photosynthetic capacity and adjustment of pigment composition, reflected thermal tolerance of the species whereas the effect of light was restricted, showing the acclimatization potential of these species to high irradiance. Taken together, the results could help to understand the ecology of the species and could be useful in the view of the decision making in the management of the ecosystems they inhabit.
Open Access
Uniendo el procesado terrestre y acuático de la materia orgánica en ecosistemas fluviales
(Universidad de Murcia, 2018-11-13) Campo González, Rubén del; Gómez Cerezo, Rosa María; Escuela Internacional de Doctorado
La descomposición de la materia orgánica es uno de los principales procesos que controlan los flujos de materia y energía en los ecosistemas de ríos y arroyos. Aun así, el conocimiento actual sobre el papel que realiza este proceso ecológico en el funcionamiento de los ríos de regiones áridas y semiáridas sigue siendo bastante escaso. Los ríos de regiones áridas se caracterizan por un gran dinamismo hidrológico, marcado por la sucesión de eventos hidrológicos extremos como sequías en verano y avenidas en épocas de lluvia. Este gran dinamismo espacio-temporal en la hidrología de estos ríos, provoca que el procesado de la materia orgánica en estos sistemas esté totalmente supeditado a la interacción entre sistemas o fases terrestres y acuáticas. Así, durante las épocas de sequía, la materia orgánica queda acumulada en medios terrestres como, cauces secos o llanuras de inundación, expuestas a diversas factores bióticos y abióticos que pueden alterar su composición química. Posteriormente, con la llegada de las lluvias, dicha materia orgánica entra por escorrentía o avenidas a la columna de agua, donde empieza su fase de descomposición acuática. Por tanto, la presente tesis está dirigida a analizar como dicha interacción entre sistemas terrestres y acuáticos modula el procesado y descomposición de la materia orgánica, especialmente, en ríos de regiones áridas. Para llevar a cabo este objetivo, se han realizado diversos trabajos de investigación en los que se han empleado tanto experimentos en campo, realizados “in situ” en varias llanuras de inundación y ríos europeos, como experimentos de microcosmos bajo condiciones ambientales naturales, pero también experimentos en con tratamientos de laboratorio. A lo largo de todos los trabajos, se hicieron estimas de descomposición de la materia orgánica mediante estimas de pérdida de masa, análisis de la actividad microbiana descomponedora y de invertebrados acuáticos detritívoros, así como de la composición química de la materia orgánica. Destacando en este último apartado el uso de técnicas punteras de análisis químico de la materia orgánica disuelta y particulada como la espectrometría de masas de resonancia ión-ciclotrón transformada de Fourier (FT-ICR-MS) o la espectrometría infrarroja transformada de Fourier (FTIR), respectivamente. Los resultados de esta tesis demuestran, la importancia de la fase terrestre como una fase activa de alteración química de la materia orgánica acumulada tanto en cauces secos, como en suelos de llanuras de inundación. Durante esta fase, las condiciones ambientales modulan la biodegradabilidad final de la materia orgánica mediante la estimulación de procesos abióticos como la fotodegradación o el lixiviado por lluvias, o bien de procesos bióticos como la actividad microbiana llevada a cabo por hongos terrestres. Los cambios producidos sobre la materia orgánica durante la fase terrestre controlan su posterior descomposición acuática en estos ríos y así los flujos de materia y energía en estos sistemas. Concretamente, nuestros resultados destacan que la exposición de la materia orgánica a condiciones ambientales extremas, típicas de zonas áridas, como radiación solar intensa, altas temperaturas o suelos empobrecidos en nutrientes, puede reducir severamente la biodegradabilidad de la materia orgánica y con ello, la capacidad de las comunidades acuáticas de los ríos para procesarla. Por tanto, la presente tesis destaca las diferencias en el funcionamiento ecológico y en los flujos de materia orgánica en los ríos de regiones áridas respecto a ríos de regiones de carácter templado. Los descubrimientos destacados a lo largo de esta tesis contribuyen a mejorar el conocimiento sobre los ríos de regiones áridas, y por ello, podrían ser utilizados para mejorar su gestión ambiental, lo cual resulta completamente necesario en vista a la actual expansión de las zonas áridas en el planeta. The decomposition of organic matter is an essential ecosystem process in fluvial ecosystems as it can support heterotrophic food webs and allows the cycling of carbon and nutrients. However, the role of this process in the ecosystem functioning of rivers in arid and semiarid regions is still poorly understood. Arid rivers are highly hydrodynamic systems, characterized by the succession of extreme hydrological fluctuations, ranging from severe drought in summer to floods events during the rainy period. During periods of summer low flow, organic matter remains accumulated on dry riverbeds and floodplain soils, where it is exposed to abiotic and biotic factors which can alter its chemical composition. Then, eventual floods or storm events transport organic matter into the water column, where the aquatic decomposition starts. Therefore, in these fluvial ecosystems, the OM processing is modulated by terrestrial and aquatic interactions lead by flow fluctuations. This dissertation aims to analyse how terrestrial-aquatic interactions control OM processing in fluvial ecosystems, with especial emphasis to arid rivers. The methodological approach used for that included field experiments developed “in situ” in different European floodplains and rivers, experiments developed in outdoor microcosms, or combining laboratory and field experiments. Along this dissertation, we measured organic matter decomposition through mass loss estimations, we analysed the activity of microbial decomposers and detritivores, and also the chemical composition of organic matter. In this regard, it is worth noting the employment of novel techniques for the chemical characterization of dissolved and particulate organic matter such as Fourier-transform ion-cyclotron mass spectrometry (FT-ICR-MS) and Fourier-transform infrared spectrometry (FTIR), respectively. Results of this dissertation highlights that terrestrial phases, or periods of organic matter accumulation on floodplain soils and dry riverbeds, are not static, but active periods of chemical alteration of organic matter. During this period, environmental conditions shape the biodegradability of organic matter by favouring specific abiotic processes, such as photodegradation or rain leaching, or conversely biotic processes like the microbial activity of terrestrial fungi. In the end, changes occurred in OM during the terrestrial phase control its later aquatic decomposition in the river, thus altering energy and nutrient fluxes in the system. Specifically, our results underpin that the exposure of organic matter under hard environmental conditions typical in arid systems, such as intense solar radiation, high temperatures or low soil nutrient content, can exert an overwhelming negative effect on organic matter biodegradability and consequently slows down its processing in the river. Therefore, this dissertation highlights differences in the ecological functioning and organic matter fluxes in arid and temperate rivers. Present findings allow us to advance in the understanding of freshwater ecosystems of arid regions, as well as contributing to the improvement of the environmental management of these systems, giving greater deliberation to the ongoing expansion of arid lands worldwide.

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