Esta tesis se ha desarrollado como parte del proyecto VULCAN (Vulnerabibilty assessment of shrubland ecosystems under climatic changes), un proyecto de investigación llevado a cabo en seis ecosistemas de matorrales europeos (Gales-Reino Unido, Dinamarca, Holanda, Hungría, Cerdaña-Italia y Catalunya-España), distribuidos en un gradiente de temperatura (8.2 - 15.6 ºC) y precipitación (511 - 1427 mm). En ella se han incluido datos recogidos durante el periodo 1999-2005.El objetivo global de la investigación fue el de aportar conocimientos y reducir incertidumbres acerca del funcionamiento de los matorrales europeos y del rol que pueden desempeñar éstos como fuente o sumidero de carbono bajo la perspectiva del cambio climático.En las parcelas de los diferentes países se instalaron novedosas manipulaciones experimentales para aumentar la temperatura y para reducir el agua disponible en campo, simulando los efectos del cambio climático previstos para las décadas futuras. En este trabajo se han estudiado los efectos de los tratamientos en la diversidad vegetal, en la productividad primaria aérea, así como en la fenología del crecimiento y en la elongación de ramas de las especies vegetales dominantes de los ecosistemas arbustivos europeos. Además en las parcelas experimentales de Garraf se investigó la sensibilidad de los procesos relacionados con la captación de carbono por la vegetación a nivel de hoja (fluorescencia, fotosíntesis, conductancia estomática) y se estudió la respuesta de la floración no primaveral de las dos especies arbustivas dominantes, Erica multiflora y Globularia alypum.Los efectos del cambio climático a nivel de ecosistema fueron complejos debido a la gran variabilidad de respuestas de las plantas a los tratamientos según las variables medidas, las especies, estaciones u años, sitios y periodos de experimentación.En Garraf, una zona que sufrió un incendio en 1994, encontramos una clara reducción en el número de especies por transecto en las parcelas de sequía respecto a las control, sin embargo no encontramos efectos similares en el resto de Europa lo que sugiere que la riqueza de especies en comunidades en proceso de recuperación después de una perturbación puede ser especialmente sensible al cambio climático respecto a otras comunidades en estadios más maduros. Concretamente, encontramos que los tratamientos de calentamiento y sequía redujeron la habilidad competitiva de Pinus halepensis (germinador obligado) frente a los arbustos rebrotadores y que la estrategia en el uso del agua pudo ayudar a G. alypum a mantener una posición dominante en las parcelas de sequía de Garraf. En los países con menor aridez las respuestas de la biomasa anual acumulada al calentamiento fueron más positivas sin embargo, el hecho de que también encontremos especies mediterráneas como E. multiflora que respondieron positivamente al calentamiento, junto con el hecho de que fenómenos extremos como la ola de calor Europea en 2003 redujeran la productividad primaria, matizan la hipótesis de que sea en los ecosistemas más fríos en los que el calentamiento global de lugar a una mayor absorción de carbono. Concretamente, la respuesta a los tratamientos de la biomasa a nivel de cubierta en Garraf pudo anularse debido a respuestas opuestas de las especies dominantes. En este estudio, el gradiente geográfico que dibuja los matorrales estudiados no determinó la sensibilidad de las especies al calentamiento ni la intensidad de la respuesta en lo que a fenología del crecimiento y elongación de ramas se refiere. La fenología del crecimiento de algunas especies mediterráneas fue tan sensible al calentamiento experimental (se avanzó) como algunas especies de distribución más septentrional.Aunque nuestro estudió mostró que la floración de E. multiflora y G. alypum, que tiene lugar en otoño-invierno, dependió en gran medida de la lluvia acumulada y su distribución durante el periodo primavera-verano, los tratamientos experimentales no afectaron esta variable. Estos resultados se explican en parte por la mayor variación de humedad que hubo entre años respecto a la diferencia de humedad que hubo entre las parcelas de sequía y controles. / This PhD thesis has been developed as part of the VULCAN project (Vulnerabibilty assessment of shrubland ecosystems during climatic changes), a research project conducted in six European shrublands (Wales, United Kingdom, Denmark, Holland, Hungary, Italy-Cerdagne and Catalonia-Spain), distributed in a gradient of temperature (8.2 - 15.6 ° C) and precipitation (511 - 1427 mm). It includes data collected during the 1999-2005 period. The overall objective of the research was to provide knowledge and reduce uncertainties about the functioning of the shrublands and the role that they can play as a source or sink of carbon under the prospect of climate change. At each site, novel experimental manipulations were installed to increase the temperature and to reduce the water available in field, simulating the effects of climate change projected for the future decades.In this work we have studied the effects of treatments on plant diversity, aboveground primary productivity, as well as on the phenology of growth and on the shoot elongation of dominant species. In addition, in Garraf we investigated other processes at leaf level such fluorescence, photosynthesis, stomatal conductance and other at plant level such the response of the non-spring flowering species, Erica multiflora and Globularia alypum. The effects of climate change at the ecosystem level were complex because of the great variability of plant responses to treatment according to the variables, species, seasons or years, sites and periods of experimentation. In Garraf, an area which suffered a fire in 1994, we found a clear reduction in the number of species per transect on drought plots, but no similar effects were found in the rest of Europe, suggesting that communities in process of recovery after disturbance can be particularly sensitive to climate change compared to other communities in more mature stages. Specifically, we found that the experimental treatments reduced the competitive ability of the obligate seeder Pinus halepensis against native resprouter shrubs and that the water spender strategy of G. alypum may allow this species to maintain a dominant position in drought plots in Garraf. In sites with lower aridity, the responses of the annual accumulated biomass to warming were more positive. However, the fact that we found Mediterranean species such as E. multiflora responding positively to global warming, coupled with the fact that extreme events such as the European heat wave in 2003 reduced primary productivity, challenge the assumption that it is in colder ecosystems where global warming will result in a greater carbon sequestration. Specifically, opposite responses of the dominant species could cancel out a clear response of biomass accumulation at canopy level in Garraf.In this study, the geographical gradient did not determine the susceptibility of the species or the intensity of the response of the phenology of growth and shoot elongation to the warming treatment. The phenology of growth of some Mediterranean species was very responsive to warming treatment (mainly advances) as some species of northernmost distribution. The study also shows that although flowering of E. multiflora and G. alypum, which takes place in the autumn-winter, depended largely on the accumulated rainfall and its distribution during the spring-summer period, the experimental treatments did not affect this variable. These results are explained in part by the greater range of soil moisture between years than between drought and controls plots.

La captación de carbono por la vegetación es a escala global el flujo más grande de CO2 e influencia en gran medida el funcionamiento de los ecosistemas. Sin embargo, su variabilidad temporal y espacial sigue siendo poco conocida y difícil de estimar. Las técnicas de teledetección pueden ayudar a calcular mejor la producción primaria bruta (GPP) terrestre, que es la expresión a nivel de ecosistemas del proceso de la fotosíntesis. El objetivo principal de esta tesis fue encontrar una manera de estimar la variabilidad espacial y temporal de la eficiencia en el uso de la radiación (RUE) a escala de ecosistema y por lo tanto mejorar la estimación de la GPP de la vegetación terrestre por medio de datos de teledetección. Se abordaron cuatro objetivos específicos. El primero fue analizar y sintetizar la literatura científica sobre la relación entre el Índice de Reflectancia Fotoquímica (PRI), un índice espectral vinculado a la eficiencia fotosintética, y diversas variables ecofisiológicas a través de un amplio rango de tipos funcionales de plantas y ecosistemas. El segundo objetivo fue analizar y sintetizar los datos de la variabilidad espacial de la GPP y la variabilidad espacial y temporal de la RUE y sus controles climáticos para un amplio rango de tipos de vegetación, desde la tundra a la selva tropical. El tercer objetivo fue comprobar si diferentes índices espectrales, es decir, el PRI, el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) y EVI (Enhanced Vegetation Index), derivados del Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) son buenos estimadores de la captación de carbono a diferentes escalas temporales en un bosque mediterráneo. El cuarto objetivo fue evaluar el uso de MODIS PRI como estimador de la RUE en un amplio rango de tipos de vegetación mediante el uso de datos sobre la captación de carbono de la vegetación derivados de las torres de covarianza turbulenta.Las principales conclusiones de esta tesis son que hay una coherencia emergente de la relación RUE-PRI que sugiere un sorprendente grado de convergencia funcional de los componentes bioquímicos, fisiológicos y estructurales que afectan la eficiencia de captación de carbono a escala de hoja, de cobertura y de ecosistemas. Al complementar las estimaciones de la fracción de radiación fotosintéticamente activa interceptada por la vegetación (FPAR), el PRI permite mejorar la evaluación de los flujos de carbono a diferentes escalas, a través de la estimación de la RUE. Una segunda conclusión apoya la idea de que el funcionamiento anual de la vegetación es más limitado por la disponibilidad de agua que por la temperatura. La variabilidad espacial de la RUE anual y máxima puede explicarse en gran medida por la precipitación anual, más que por el tipo de vegetación. Una tercera conclusión es que, si bien EVI puede estimar el incremento diametral anual de los troncos, y el PRI puede estimar la fotosíntesis neta diaria nivel de hoja y la eficiencia en el uso de radiación, el papel del NDVI es más limitado como un estimador de cualquier parte del ciclo del carbono en bosques mediterráneos. Por lo tanto, el EVI y el PRI son excelentes herramientas para el seguimiento del ciclo del carbono en los bosques mediterráneos. Por último, el PRI derivado de información satelital disponible libremente, presenta una relación positiva significativa con la RUE para un amplio rango de diferentes tipos de bosques, incluso en años determinados, en bosques caducifolios. En general, esta tesis proporciona un mejor entendimiento de los controles espacial y temporal de la RUE y abre la posibilidad de estimar RUE en tiempo real y, por tanto, la captación de carbono de los bosques a nivel de ecosistemas a partir del PRI. / Carbon uptake by vegetation is the largest global CO2 flux and greatly influences the ecosystem functions. However, its temporal and spatial variability is still not well known and difficult to estimate. Remote sensing techniques can help to better estimate the terrestrial gross primary production (GPP), that is the ecosystem level expression of the photosynthesis process or the rate at which the ecosystem's producers capture CO2. The main objective of this thesis was to find a way to estimate the spatial and temporal variability of the Radiation Use Efficiency (RUE) at the ecosystem scale and therefore to arrive to more accurate ways to estimate GPP of terrestrial vegetation by means of remotely sensed data. Four specific objectives were addressed in this thesis. The first objective was to examine and synthesize the scientific literature on the relationships between the Photochemical Reflectance Index (PRI), a narrow-band spectral index linked to photosynthetic efficiency, and several ecophysiological variables across a wide range of plant functional types and ecosystems. The second objective was to analyze and synthesize data for the spatial variability of GPP and the spatial and temporal variability of the RUE and its climatic controls for a wide range of vegetation types, from tundra to rain forest. The third objective was to test whether different spectral indices, i.e. PRI, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and EVI (Enhanced Vegetation Index), derived from the MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) can be indicators of carbon uptake at different temporal scales by analyzing the relationships between detailed ecophysiological variables at the stand level in a Mediterranean forest. The fourth objective was to assess the use of MODIS PRI as surrogate of RUE in a wide range of vegetation types by using data on carbon uptake of the vegetation derived from eddy covariance towers. The main conclusions of this thesis are that there is an emerging consistency of the RUE-PRI relationship that suggests a surprising degree of functional convergence of biochemical, physiological and structural components affecting leaf, canopy and ecosystem carbon uptake efficiencies. By complementing the estimations of the fraction of photosynthetically active radiation intercepted by the vegetation (fPAR) PRI enables improved assessment of carbon fluxes at different scales, through the estimation of RUE. A second conclusion supports the idea that the annual functioning of vegetation is more constrained by water availability than by temperature. The spatial variability of annual and maximum RUE can be largely explained by annual precipitation, more than by vegetation type. A third conclusion is that while EVI can estimate annual diametric wood increment, and PRI can estimate daily leaf level net photosynthesis and radiation use efficiency, the role NDVI is more limited as a surrogate of any part of the carbon cycle in this type of forest. Therefore, EVI and PRI are excellent tools for vegetation monitoring of carbon cycle in the Mediterranean forests, the first ones we tested in this thesis. Finally, the PRI derived from freely available satellite information was also found to present significant positive relationship with the RUE for a very wide range of different forest types, even in determined years, the deciduous forests. Overall, this thesis provides a better understanding of the spatial and temporal controls of the RUE and opens the possibility to estimate RUE in real time and, therefore, actual carbon uptake of forests at the ecosystem level using the PRI.Keywords carbon cycle, Normalized Difference Vegetation Index, Enhanced Vegetation Index, Photochemical Reflectance Index, primary productivity, photosynthesis, remote sensing, climatic controls, eddy covariance, radiation use efficiency, terrestrial vegetation.

La producción de sedimentos en zonas de montaña es un motivo de preocupación no sólo por la pérdida de la fertilidad de la capa superficial de suelo, sino también debido a sus efectos aguas abajo, tales como la deposición de sedimentos en embalses. En este trabajo, la producción de sedimentos se estudio a dos escalas espaciales: una cuenca pequeña y una grande en el noreste de los Pirineos orientales. La cuenca pequeña es Cal Rodó (4,2 km2), y la grande es la cuenca Alta Llobregat del Río Llobregat (504 km2), donde a la salida se encuentra el embalse de La Baells, la primera cuenca está anidado dentro de la última. En Cal Rodó, el objetivo fue determinar y comparar los intervalos de confianza de la carga de sedimentos en suspensión a escala de evento y a escala anual. Los datos utilizados abarcan 10 años (1996-2005). Estos incluyen muestras discretas de agua recogidas por un muestreador automático de agua, lecturas de turbidez proporcionada por un sensor de infrarojo de turbidez, un sensor de ultrasonidos, y mediciones de la lámina de agua. Todo conectado a un registrador de datos. La incertidumbre de producción de sedimentos fueron evaluados por simulaciones de Monte Carlo usando la función de distribución de la carga de sedimentos y modelación de residuales. La producción total para el periodo estudiado y estimada a través de la calibración de sensores de turbidez fue 17,217.0 Mg (4,1 Mg/ha/año) y su intervalo de confianza al 90% está entre 16,311.4 Mg y 18,395.8 Mg. Por otra parte la producción de sedimentos a través de las curvas de transporte de sedimento a escala anual fue de 103,441.0 Mg (24,6 Mg/ha/año), y su intervalo de confianza oscila entre 49,107.0 Mg y 254,803.0 Mg. Las conclusiones generales son que la incertidumbre de la carga de sedimentos por las curvas de transporte de sedimentos son amplias (> 300%) y que la producción de sedimentos se sobreestimo en un orden de magnitud. Una buena distribución de las muestras en todo el hidrograma es necesaria, a fin de desarrollar las curvas de transporte más fiable. La segunda fase de este estudio fue realizada en la cuenca Alta del Río Llobregat donde la cubierta del suelo es principalmente bosque de coníferas y pastos, con presencia de algunas zonas intensamente erosionadas (badlands). El promedio anual de erosión de suelo se estimó cuantitativamente a través de RUSLE integrado en SIG. Los datos tratados provienen de las precipitaciones registradas en ocho estaciones meteorológicas que abarcan 14 años (1991-2004), las propiedades físicas del suelo, el inventario de cubierta vegetal, las características de gestión del suelo y un modelo digital de elevaciones. Todo ello se utilizó como entradas (inputs) para generar cada uno de los factores de RUSLE, las imágenes tienen una resolución de 20 m. La producción de sedimentos se calculó mediante la aplicación de una tasa de entrega de sedimentos (sediment delivery ratio SDR) a los resultados obtenidos por RUSLE. También se llevaron a cabo análisis de sensibilidad para cada uno de los factores de RUSLE y una evaluación de la incertidumbre global de erosión de suelo. Adicionalmente diversos escenarios de erosión de suelos debido al Cambio Global fueron desarrollados. La producción de sedimentos media anual fue de 3,35 Mg/ha/año y el intervalo de confianza al 90% fue entre 0,95 y 13,7 Mg/ha/año. Estos resultados son similares a los resultados de un estudio previo de batimetría del embalse el cual fue de 4.54 Mg/ha/año, y su intervalo de confianza al 90% fue entre 4,29 Mg/ha/año y 4,79 Mg/ha/año. El mapa de riesgos de erosión muestra que pequeñas áreas altamente erosionables (5%) producen el 50% de sedimento. / A better understanding of soil erosion and sediment yield in mountainous areas is needed, for management purposes and to envisage uncertainties when developing soil erosion models. In this thesis, sediment yield estimates and associated uncertainties were studied at two spatial scales: a small catchment (Cal Rodó 4.2 km2) and a relatively large basin (Upper Llobregat Basin 504 km2), the former is nested within the latter, in the SE Pyrenees, Spain. In Cal Rodó stream which is characterized by an event based regime, is assessed the uncertainty of suspended sediment load (SSL) at event and annual scales. SSL in streams are currently estimated using diverse types of sediment rating curves (SRC) that allow the interpolation and extrapolation of the discrete observations of sediment concentrations to the whole range of recorded discharges. However, the accuracy of outcomes using SRCs in mountain event based streams is still unknown. The parameters of the non-linear relationship are obtained by a log transformation and then a bias correction factor is applied, based on the residual analysis. The uncertainty of SSL can be assessed by using Monte-Carlo approaches based on the simulation of residuals. Nevertheless, when these methods are going to be applied in streams with a regime characterized by events, it is necessary to verify if different events have different discharge-concentration relationships; if this occurs, the role of events must be taken into account in the load analyses, as they modify the structure of the residuals. Results showed that when SRCs are used for interpolation between samples, paying attention to the role of events allows to avoid nonlinear bias overcorrection and to reduce the uncertainty associated with the sediment load estimates. The sediment yield from annual and seasonal rating curves were 6.0 and 5.1 times larger than the estimated by sensor calibrations. Therefore a good distribution of samples throughout the hydrograph needs to be ascertained in order to develop reliable SRCs. The second part of this research deals with soil erosion and sediment yield assessment and its associated uncertainties in the Upper Llobregat River Basin. Land cover is mainly coniferous forest and pastures with some intensely eroded areas (badlands). Annual average soil erosion was quantitatively estimated with an integration of GIS and the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Maps for each of the factors involved where obtained with a 20 m resolution. Rainfall dataset from eight weather stations and spanning 14 years, soil properties, land cover inventory, land management features and digital elevation model were used as resource datasets to generate each of the RUSLE factor maps. Annual average sediment yield was computed by applying a sediment delivery ratio to the results obtained by RUSLE, and this result was compared with an existing bathymetric survey. Uncertainty and sensitivity analyses were undertaken for each of the RUSLE factors, in order to assess its magnitude and determine which of the factors influences the most the soil loss estimate. Results show that the annual average sediment yield was 3.35 Mg km-2 yr-1 and its confidence interval lied between 0.95 and 13.7 Mg km-2 yr-1 with 90% confidence. These results are in agreement with results from reservoir bathymetric survey. Additional comparisons of estimated sediment yield were done with empirical methods such as PSIAC and FSM. Erosion risk maps showed that about 5% of the area generated 50% of soil loss. These areas are located in steep slopes and coincide in many cases with badlands which are near the streams. Finally, sediment yield changes under climate conditions for the late 21st Century where not relevant, whilst spreading agricultural activity as in the 1950's had a relevant increase in sediment yield.

En Colombia se hace cada vez más necesario reconocer que su desarrollo debe estar basado, en gran parte, en el manejo sostenible de sus extensas reservas de recursos naturales; en particular del bosque tropical, caracterizado por una gran riqueza y diversidad, con aproximadamente 57.000.000 ha., existentes en el país, de las cuales se deforestan cerca de 600.000 ha. por año. Hay preocupación, tanto a nivel nacional como internacional, frente a la situación anterior; no solo por la magnitud de la tasa de deforestación, sino porque muchas formaciones boscosas con características especiales. Cabe destacar que en las instituciones encargadas del manejo de los recursos naturales en el país, existe consenso sobre la necesidad e importancia de proteger el bosque tropical, de buscar su conservación; pero, la realidad muestra lo contrario. Por ello, con el fin de brindar elementos que contribuyan a mejorar la situación planteada, a través de esta tesis de grado se busca demostrar la potencialidad de la metodología, en la medición de la sostenibilidad a nivel local con base en su aplicación en dos ecosistemas forestales colombianos.El trabajo consta de seis capítulos. En el primero se presentan los fundamentos teóricos de la evaluación multicriterio social y se resumen algunos casos de estudio realizados en diferentes países. El segundo revisa los métodos utilizados. Los dos casos de estudio, cuenca de Piedras Blancas y región de catival, zonas Los Mangos y Domingodó, se presentan en los capítulos tres y cuatro. Las fortalezas de la Evaluación multicriterio social y su relación con la sostenibilidad se presentan en el capítulo cinco. En el sexto capítulo se analiza la viabilidad de realizar en las áreas a ordenar en Colombia una Evaluación multicriterio social, en lugar de un Plan de ordenación forestal (POF).

Desde la perspectiva de la Economía Ecológica, el Comercio Internacional no es un juego de suma positiva donde todos los participantes resultan ganadores por el intercambio comercial, sino que es un juego de suma cero, donde hay beneficiados y perjudicados en los aspectos ecológicos. Bajo este aspecto, el comercio internacional juega un papel protagónico como un nuevo "vector ambiental" que distribuye en forma asimétrica los costos ecológicos entre los países que comercian, siendo los países con abundancia de recursos naturales los que resultan perdedores en este intercambio comercial. Las ventajas comparativas estáticas hacen que estos países se especialicen en la producción y exportación de bienes natural-intensivos e importen bienes capital-intensivos. Este patrón de especialización conlleva mayores costos ecológicos puesto que los recursos exportados no incluyen en los precios de exportación la pérdida ni la depreciación del patrimonio ambiental. A su vez, los términos de intercambio del comercio internacional, junto a las relaciones desiguales de poder entre Norte y Sur, hacen que se requiera cada vez exportar y explotar más recursos naturales para obtener la misma cantidad de bienes importados. Esto es lo que se conoce como el intercambio ecológicamente desigual heredero de las diferentes versiones de la teoría de la dependencia.Pero además, el patrón de especialización de las diferentes economías no resulta solo de la aplicación de la "ley de las ventajas comparativas", sino que corresponde también a una división internacional del trabajo o Sistema Económico Mundial, en el cual los países ricos en recursos naturales juegan el papel de proveedores de materias primas (commodities) y algunos bienes suntuarios de origen primario (preciosities) para los países desarrollados. O, dicho en términos de la Economía Ecológica, cumplen el rol de proveedores de recursos materiales y energéticos para que el proceso metabólico de los países del Norte pueda realizarse. Aunque también los proveen de bienes para satisfacer sus necesidades "postmateriales". Esto llama a la necesidad de estudiar a las Naciones no como realidades aisladas sino como parte integrante de un engranaje más amplio a nivel internacional tanto en el plano económico y político como en el ecológico. Este es el panorama conceptual y teórico sobre el que descansa la presente investigación doctoral, teniendo como propósito examinar las diferentes interrelaciones e impactos del comercio exterior colombiano sobre el medio ambiente a lo largo de buena parte de la historia económica contemporánea colombiana, buscando evidenciar el intercambio ecológicamente desigual. Con ese propósito, el trabajo doctoral se dividió en ocho objetivos específicos, recurriendo además a una serie de técnicas y métodos que permitieron la cuantificación biofísica de los impactos ambientales de la actividad económica y del comercio internacional. Los objetivos específicos fueron: a) Conocer las bases biofísicas del comercio exterior colombiano, analizando las tendencias del intercambio ecológicamente desigual en el periodo 1970-2004; b) Identificar el papel que el flujo de capitales (deuda externa e inversión extranjera) ha tenido como herramienta para preservar el patrón de desarrollo natural-intensivo de la economía colombiana en el mismo periodo; c) Identificar los cambios en el uso y cobertura del suelo agrícola asociados a la dinámica del comercio internacional (1961-2004); d) Conocer el comportamiento de la eficiencia energética del sistema agrario colombiano durante el periodo 1961-2003, a través del análisis de su balance energético, y en relación con sus patrones de especialización productiva; e) Identificar los cambios en la cantidad de agua usada por la agricultura colombiana asociados a la dinámica económica agrícola y a su comercio internacional durante el periodo 1961-2004; f) Identificar los efectos que sobre el uso del territorio y el agua en una región y zona específica del país, han tenido los cambios en el patrón de especialización productiva impulsados por el Comercio Internacional (1960-2004). En este caso se trabajó sobre el departamento del Valle del Cauca y la cuenca hidrográfica del río Bolo del mismo departamento. g) Identificar e ilustrar con casos específicos conflictos ecológicos distributivos asociados al Comercio Internacional que implícitamente señalan protestas contra el intercambio ecológicamente desigual en Colombia.Los resultados finales de esta investigación encuentran evidencia del intercambio ecológicamente desigual que caracteriza al comercio exterior colombiano en el periodo analizado, aspecto que es promovido por una estructura institucional y de relaciones de poder asociadas al sistema económico mundial. Este intercambio ecológica y económicamente desigual se transfiere a regiones y localidades específicas generando además conflictos ecológicos distributivos entre los sectores exportadores y las comunidades que tradicionalmente se han beneficiado del uso de estos recursos naturales y sus servicios ambientales. / From the perspective of ecological economics, international trade is not a positive sum game in which all of the participants are winners, but rather a zero-sum game with winners and losers in terms of ecology. International trade plays a leading role as a new 'environmental vector' that asymmetrically distributes the ecological costs between the trading countries, with those countries with the most abundant natural resources losing out in international exchange. The comparative static advantages lead to these countries specialising in the production and export of goods intensive in natural resources and importing capital-intensive goods. This specialisation pattern has greater ecological costs as the cost of exported resources does not include the loss or the depreciation of natural assets. In turn, international terms of trade, as well as unequal power relations between the North and South, mean that more and more natural resources have to be exploited in order to obtain the same amount of imported goods. This is what is known as ecologically unequal exchange, heir of various different versions of dependency theory. The specialisation pattern of different economies is not only caused by the application of the "law of comparative advantage" but also by an international division of labour, or the global economics system. Under this system, countries rich in natural resources play the role of suppliers of raw materials (commodities) or some primary luxury goods (preciosities) to developed countries. In the terms of ecological economics, they play the role of natural and energy resource suppliers so that the metabolic process of Northern countries can function. The same countries also provide goods to satisfy 'postmaterial needs'. This evidences the need to study nations not by themselves, but rather as an integral part of a much longer chain at the international level, as much at the economic and political level as at the ecological. This is the conceptual and theoretical framework that underpins this doctoral thesis. The objective of the research is to examine the different interrelations and impacts of Colombian foreign trade on the environment throughout contemporary economic history, in order to demonstrate the existence of ecologically unequal exchange. With this purpose in mind, the doctoral work was divided into eight main objectives, making use of a series of techniques and methods that allowed for biophysical quantification of the environmental impact of economic activity and of international trade. These objectives are: a) Research the biophysical bases of Colombian foreign trade, analysing the trends in material flows and terms of trade leading to ecologically unequal exchange during the period 1970-2004; b) Identify the role that capital flow (external debt and foreign investment) have had as a tool to preserve the pattern of natural resource intensive development in the Colombian economy in the same period; c) Identify the changes in land use and agricultural land coverage associated with international trade dynamics (1961-2004); d) Research the energy efficiency of the Colombian farming system during the period 1961-2003, through the analysis of its energy balance, in relation to its production specialisation patterns; e) Identify the changes in the quantity of water used, including "virtual water", in Colombian farming, in relation to agricultural dynamics and international trade during the period 1961-2004; f) Identify the effects that changes in the production specialisation pattern driven by international trade have had on water and land use in one area of the country (1960-2004). The Valle del Cauca department, and more specifically, the River Bolo basin, were taken as a case study for this work; g) Identify and document cases of ecological conflict related to international trade that implicitly show protests against ecologically unequal exchange in Colombia.The final results of the research show evidence of the ecologically unequal exchange that has characterised Colombian foreign trade during the period analysed. This unequal exchange is promoted by an institutional structure and power relations associated with the global economic system. Ecological and economic unequal exchange is transferred to regions and specific locations, generating distribution conflict between the export sectors and the communities that have traditionally benefited from the use of natural resources and their environmental services.

La compensación ambiental se refiere a la provisión adicional de recursos naturales, servicios ecológicos o de bienestar social a través de proyectos de reparación que son equivalentes en magnitud a las pérdidas producidas por daños ambientales. En la Unión Europea, la Directiva de Responsabilidad Medioambiental establece el marco legal para introducir responsabilidad ambiental debido a daños producidos al medio ambiente por actividades industriales. La responsabilidad ambiental establece que los recursos naturales dañados deben devolverse al estado que hubieran tenido de no producirse el daño en cuestión (restauración primaria) así como la provisión de una compensación por pérdidas acumuladas (o pérdidas provisionales) producidas desde el momento en que ha ocurrido el incidente hasta que el medio ambiente ha vuelto a su estado original (restauración compensatoria). Los Análisis de Equivalencia representan un instrumento que se utiliza para determinar la cuantía por daños al medio ambiente. Esta investigación aplica una metodología de análisis de equivalencia conocida como método valor-a-valor como una herramienta para escalar la cantidad de remediación requerida y de esta manera estimar la cantidad de reparación para compensar las pérdidas ambientales producidas tras un incendio forestal ocurrido en el noreste de España. Para efectos del Análisis de Equivalencia de Valor (AEV) se ha diseñado un ejercicio de Valoración Contingente (VC) que estima la media de la cantidad mínima de compensación física requerida para compensar los daños producidos según las preferencias sociales. A continuación, el estudio explora cuestiones que tienen que ver con la localización del proyecto de remediación cuando éste se sitúa a cierta distancia del sitio dañado. Intuitivamente, la idea de que la ubicación de un proyecto de restauración se encuentre alejado de la ubicación inicial (la zona dañada) podría implicar una mayor cantidad de compensación en comparación a un proyecto de reparación localizado más próximo al sitio del daño. Para este fin se ha diseñado un ejercicio adicional que utiliza modelos de elección que permite estimar la cantidad de compensación requerida cuando el proyecto de reparación se localiza en un sitio distinto al de la zona afectada. Finalmente, la última parte de esta investigación explora los efectos en la disposición a pagar de la información proporcionada en el cuestionario relacionada con los pagos de un programa de reparación; específicamente, cómo pagarán por el programa y si los pagos corresponden a valores nominales o reales. Con el fin de analizar este tema la pregunta de valoración toma una forma dicotómica simple en la cual los pagos deben hacerse anualmente, durante diez años, y con incrementos anuales de acuerdo a la inflación. / Environmental compensation implies the provision of additional natural resources, services or social welfare through restoration projects that are scaled to equal the losses due to environmental damage. The Environmental Liability Directive provides legal framework in the European Union for introducing environmental liability due to damages to the environment caused by industrial operators. Environmental liability requires that harmed natural resources be restored to baseline conditions (primary restoration) and compensated for the accumulated losses (interim losses) produced from the time of the incident until the environment reaches baseline conditions (compensatory restoration). Equivalency Analysis is a methodology used to determine compensation for environmental damage. This study uses an Equivalency Analysis (EA) approach namely the value-to-value approach as a tool to scale remediation and to estimate the amount of compensatory restoration to off-set an environmental damage following a wild forest fire in the northeast of Spain. Value Equivalency Analysis (VEA) is undertaken by a Contingent Valuation (CV) exercise to determine the welfare loss from the initial damage and interim loss and then a remediation project that can be established based on that information. The study elicits the minimum amount of compensation required to make individuals as well off as they would be in the baseline situation. After this the study explores remediation located at a geographical distance from the site of damage. In some cases displacement between damaged resources and restored resources is allowed, this study explores whether longer distance from the damaged site could imply a larger amount of compensation to offset the change in natural resource location. For this, an additional exercise was designed to estimate the trade-off rate for compensating in a farther away site using choice experiment techniques. Finally, the last section focuses on the information provided to respondents regarding payments in the survey instrument. This includes informing respondents how they would pay for the restoration program and whether payments correspond to nominal or real values. The survey instrument takes the form of a single bounded dichotomous choice where the payments are to be made every year over a ten year period and they would go up every year according to inflation.

Actualment, un dels grans reptes de la bioremeiació és disposar de microorganismes que siguin capaços de degradar, en diferents hàbitats, una gran diversitat d’estructures químiques complexes. En el cas dels tractaments amb fongs de podridura blanca, aquests han demostrat la seva capacitat de degradar, tant en sòl com en medi líquid, una gran varietat de compostos recalcitrants. El treball de Tesi que es presenta engloba diferents aspectes de l’estudi de la degradació de diferents contaminants orgànics halogenats mitjançant el fong de podridura blanca Trametes versicolor. Els resultats corresponents es presenten en quatre apartats diferenciats: El primer apartat tracta el disseny i posterior aplicació d’un reactor per degradar tricloroetilè (TCE) en fase aquosa mitjançant el fong. En la primer lloc es determinen els diferents paràmetres necessaris per al disseny del bioreactor, que corresponen a l’equilibri gas-líquid i sòlid-líquid del contaminant i el consum d’oxigen del fong. A continuació, es presenta el disseny del reactor, incloent la determinació de l’equació cinètica de degradació de TCE. En tercer i últim lloc, es mostra l’aplicació del procés de disseny en un reactor hermètic agitat mecànicament per comprovar la seva validesa i l’estudi de l’efecte de diferents paràmetres en la degradació de TCE. El segon apartat correspon a la degradació de polibromodifenil éters (PBDEs) en medi líquid mitjançant el fong. S’ha estudiat la capacitat del fong per degradar les mescles de decabromodifenil éter (decaBDE), octabromodinfenil éters (octaBDEs) i pentabromodifenil éters (pentaBDEs). En tots els casos el fong és capaç d’eliminar els compostos presents a les diferents mescles amb un elevat percentatge. La prova d’inhibició enzimàtica realitzada indica que el citocrom P450 és l’enzim responsable del primer pas de degradació d’aquests contaminant mitjançant el fong. En el cas de les mescles d’octaBDEs i pentaBDEs, s’ha detectat la formació d’un hexabromodifenil éter monohidroxilat i d’un tetrabromodifenil éter monohidroxilat, respectivament, per a un temps de 12 hores. Aquests dos compostos són degradats posteriorment pel fong. En el cas del decaBDE, no s’ha detectat la formació de cap PBDE hidroxilat, però s’ha de tenir en compte que no s’ha disposat de mostres de degradació per a temps inferiors a 24 h. El tercer apartat correspon a l’estudi de la degradació de contaminants mitjançant el procés de biooxidació avançada amb el fong, que es basa en l’oxidació de contaminants mitjançant radicals hidroxils induïts pel fong. Primer, es mostra l’optimització de la degradació de TCE en ampolles de sèrum mitjançant aquest procés, a partir de l’estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació, de la relació de volum entre la fase gas i la fase líquida i de la concentració de biomassa en el procés de degradació. Els percentatges de degradació de TCE obtinguts en un reactor hermètic agitat mecànicament han estat significativament inferiors als obtinguts en ampolles de sèrum. En segon i últim lloc, es presenta l’aplicació en reactor d’aquest procés per degradar la carbamazepina. S’ha treballat amb un reactor fluïditzat per polsos d’aire en mode discontinu seqüencial i en continu. En els dos casos, el procés és capaç de degradar la carbamazepina durant un temps llarg, obtenint majors percentatges de degradació operant en mode discontinu seqüencial. El quart i últim apartat es centra en l’aplicació de l’anàlisi isotòpic d’elements estables en la degradació de contaminants mitjançant el fong. Entre tots els contaminants estudiats, només en el cas del TCE i el tetracloroetilè s’ha obtingut un percentatge de degradació suficientment elevat per a poder aplicar la tècnica esmentada amb fiabilitat. Per aquests dos compostos, el fraccionament de carboni obtingut a causa del procés de degradació no es pot considerar significatiu. / Nowadays, one of the most challenges for bioremediation is to have microorganisms that are able to degrader, in different environments, a large diversity of complex chemical structures. In the case of treatments by white-rot fungi, they are able to degrade, both in soil and water, a large variety of recalcitrant compounds. The PhD work that is presented includes different aspects about the study of some halogenated organic compounds by the white-rot fungi Trametes versicolor. The results obtained are presented in four different sections: The first section describes the reactor design and application to degrade trichloroethylene (TCE) in liquid medium by the fungus. First of all, the determination of several important parameters related to reactor design, which correspond to TCE gas-liquid and solid-liquid equilibriums and fungus oxygen consume, is shown. After that, the reactor design is presented, including the TCE degradation equation. At last, it is showed the design process application in a mechanical agitated and hermetical reactor to check its validity and to study the effect of different parameters in TCE degradation. The second section corresponds to polibromodiphenyl ethers (PBDEs) degradation in liquid medium by the fungus. The fungus capacity to degrade decabromodiphenyl ether (decaBDE), octabromodiphenyl ethers (octaBDEs) and pentabromodiphenyl ethers (pentaBDEs) mixtures has been studied. In all cases, the fungus is able to eliminate all the compounds included in these mixtures in a high percentage. The enzymatic inhibition test performed indicates that the cytochrome P450 is the enzyme involved in the first step of decaBDE degradation. In relation to octaBDEs and pentaBDEs mixtures, a hydroxilated hexabromodiphenyl ether and a hydroxilated tetrabromodiphenyl ether have been detected, respectively, at a time of 12 hours. These two compounds are later degraded by the fungus. In the case of decaBDE, it has not been detected any hydroxilated PBDE as a degradation product, but it is important to indicate that it has not been possible to analyze samples for an experimental time earlier than 24 hours. The third section corresponds to study of pollutants degradation by the fungus under quinone redox cycling conditions, which consists of compounds oxidation by hydroxyl radicals induced by the fungus. Firstly, the TCE degradation optimisation in serum bottles is shown. This optimisation is based on the study of agitation speed, gas-liquid volume relation and biomass concentration effects on pollutant degradation. TCE degradation percentages obtained in a mechanical agitated and hermetical reactor have been significantly lower than the results obtained in serum bottles. After that, the mechanism application in a reactor in order to degrade carbamazepine is presented. The experiments have been carried out in an air pulses bioreactor in sequenced batch mode and continuous mode. In both cases, the degradation process is able to degrade the pollutant for a long time period, obtaining higher degradation percentages if sequenced batch reactor is performed. The last section is focused on compound-specific stable isotope analysis application in pollutant degradation by the fungus. Among all the pollutants degraded, only TCE and tetrachloroethylene degradation percentages have been high enough to obtain a reliable application of this technique. In both cases, the carbon fractionation obtained due to degradation process is not significant.

This thesis contains the results of a biocultural conservation research conducted between 2008 and 2011 in home gardens in Vall Fosca, Catalan Pyrenees, northeastern Spain. Vall Fosca is a valley where traditional agroecosystems still survive, but whose inhabitants are divided in defining the most suitable development model for the region. This dissertation examines the existence of landraces and knowledge associated with them in a rural area in an industrialized country. It shows who preserves landraces and why they do so. It also estimates the association between individual centrality in the network of seed exchange and conservation of landraces and associated knowledge. This thesis also discusses the ecosystem services provided by home gardens, as well as the differences between men and women when assessing these ecosystem services. The results establish the existence of landraces and knowledge associated with them in a rural area in an industrialized country. Specifically, my results show the existence of 39 landraces belonging to 31 species, in home gardens with a variety of 148 different species. Women, people over 65 years of age, experienced gardeners and people who grow the garden with organic techniques conserve more landraces than people without these characteristics. Also people who have a more active role in the seed exchange network and have higher levels of intermediation in the network retain more landraces and traditional knowledge than people who have a more passive role in social networks of seed exchange. Home gardens provide a wide range of services, often not very prominent in the literature on ecosystem services. Among these, cultural services are the most appreciated. In this regard, an interesting contribution of this work is that the most valued home garden ecosystem services differ significantly from the services provided by other farming systems. Another interesting contribution of this work is that women value the ecosystem services more than men. The explanation for this finding is part of the socialization theory that assigns women roles on family care and protection. My analysis provides new data that facilitate the understanding of the relationship between pro-environmental attitudes and gender socialization. This thesis has found that home gardens and landraces are symbols of cultural identity in the valley and that both permanent residents and visitors consider that home gardens are key elements in the landscape of the valley and should be preserved as part of biocultural heritage. In addition, the ecosystem services provided by the home gardens, particularly the cultural services, can help develop relations between people, relations that might contribute to strengthening cultural identity and to create bonds of respect with the environment. The results of this thesis can contribute to make biocultural diversity visible in the valley and generate endogenous rural development models based on the sustainable exploitation of ecosystem services generated by traditional agroecosystems. Key words: ecosystem services; landraces; rural development; socialization theory; Spain; traditional ecological knowledge. / La presente tesis recoge una investigación en conservación biocultural realizada entre el 2008 y el 2011 en los huertos domésticos de la Vall Fosca en el Pirineo catalán, nordeste de España. La Vall Fosca es un valle en el que aún perviven agroecosistemas tradicionales, pero que se encuentra dividido a la hora de definir el modelo de desarrollo más deseable. Esta tesis analiza la existencia de cultivos de manejo local y el conocimiento asociado a ellos en un área rural de un país industrializado; muestra quién y por qué se conservan los cultivos de manejo local; y estima la asociación entre la centralidad individual en la red de intercambio de semillas y la conservación de los cultivos de manejo local y su conocimiento asociado. En esta tesis también se analizan los servicios ambientales proporcionados por los huertos domésticos, así como las diferencias entre hombres y mujeres en el momento de valorar estos servicios ambientales. Los resultados del análisis establecen la existencia de cultivos de manejo local y el conocimiento asociado a ellos en un área rural de un país industrializado. Específicamente mis resultados muestran la existencia de 39 cultivos de manejo local correspondientes a 31 especies, en huertos con una diversidad de 148 especies diferentes. Las mujeres, las personas de más de 65 años de edad, los hortelanos con experiencia, y la gente que cultiva el huerto con técnicas orgánicas mantienen más cultivos de manejo local que las personas sin estas características. Asimismo las personas que tienen un papel más activo en las redes de intercambio de semillas y que tienen mayores niveles de intermediación en la red, también conservan más cultivos de manejo local y tienen mayor conocimiento tradicional que las personas que tienen un papel más pasivo en las redes sociales. Los huertos domésticos proporcionan un amplio abanico de servicios, a menudo poco destacados en la literatura. Entre estos, los servicios culturales son los más apreciados. Un aporte interesante en este sentido es que los servicios de los huertos domésticos más valorados difieren significativamente de los servicios proporcionados por otros sistemas agrícolas. Otro aporte interesante de este trabajo es que las mujeres valoran los servicios ambientales más que los hombres. La explicación a este hallazgo se enmarca en la teoría de la socialización, que asigna a las mujeres papeles de cuidado y protección. Este análisis aporta nuevos datos que facilitan el entendimiento de la relación entre actitudes pro-ambientales y la socialización de género. En esta tesis se ha podido comprobar que los huertos y los cultivos de manejo local son símbolos de identidad cultural en el valle y que tanto los habitantes permanentes como los visitantes consideran que los huertos son elementos clave en el paisaje del valle y que se deberían preservar como parte de su patrimonio biocultural. Además, los servicios ambientales proporcionados por los huertos, en particular los culturales, pueden ayudar a tejer relaciones entre las personas que contribuyan a fortalecer la identidad cultural y a crear lazos de respeto con su medio ambiente. Los resultados de esta tesis pueden contribuir a visibilizar la diversidad biocultural del valle y generar modelos endógenos de desarrollo rural basados en la explotación sostenible de los servicios ambientales generados por los agroecosistemas tradicionales. Palabras clave: conocimiento ecológico tradicional; cultivos de manejo local; desarrollo rural; España; servicios ambientales; teoría de la socialización; variedades locales. / Aquesta tesi recull una investigació en conservació biocultural realitzada entre el 2008 i el 2011 en els horts domèstics de la Vall Fosca al Pirineu català, nord-est d'Espanya. La Vall Fosca és una vall en la qual encara perviuen agroecosistemes tradicionals, però que es troba dividida a l'hora de definir el model de desenvolupament més desitjable. Aquesta tesi analitza l'existència de cultius de gestió local i el coneixement associat a ells en una àrea rural d'un país industrialitzat; mostra qui i per què es conserven els cultius de gestió local, i estima l'associació entre la centralitat individual a la xarxa d’ intercanvi de llavors i la conservació dels cultius de gestió local i el seu coneixement associat. En aquesta tesi també s'analitzen els serveis ambientals proporcionats pels horts domèstics, així com les diferències entre homes i dones en el moment de valorar aquests serveis ambientals. Els resultats de l'anàlisi estableixen l'existència de cultius de gestió local i el coneixement associat a ells en una àrea rural d'un país industrialitzat. Específicament els meus resultats mostren l'existència de 39 cultius de gestió local corresponents a 31 espècies, en horts amb una diversitat de 148 espècies diferents. Les dones, les persones de més de 65 anys d'edat, els hortolans amb experiència, i la gent que conrea l'hort amb tècniques orgàniques mantenen més cultius de gestió local que les persones sense aquestes característiques. Així mateix les persones que tenen un paper més actiu en les xarxes d'intercanvi de llavors i que tenen majors nivells d'intermediació a la xarxa, també conserven més cultius de gestió local i tenen major coneixement tradicional que les persones que tenen un paper més passiu en les xarxes socials. Els horts domèstics proporcionen un ampli ventall de serveis, sovint poc destacats en la literatura. Entre aquests, els serveis culturals són els més apreciats. Una aportació interessant en aquest sentit és que els serveis dels horts domèstics més valorats difereixen significativament dels serveis proporcionats per altres sistemes agrícoles. Un altre aportació interessant d'aquest treball és que les dones valoren els serveis ambientals més que els homes. L'explicació a aquesta troballa s'emmarca en la teoria de la socialització, que assigna a les dones papers de cura i protecció. Aquesta anàlisi aporta noves dades que faciliten l'enteniment de la relació entre actituds pro-ambientals i la socialització de gènere. En aquesta tesi s'ha pogut comprovar que els horts i els conreus de gestió local són símbols d'identitat cultural a la vall i que tant els habitants permanents com els visitants consideren que els horts són elements clau en el paisatge de la vall i que s'haurien preservar com a part del seu patrimoni biocultural. A més, els serveis ambientals proporcionats pels horts, en particular els culturals, poden ajudar a teixir relacions entre les persones que contribueixin a enfortir la identitat cultural i a crear llaços de respecte amb el seu medi ambient. Els resultats d'aquesta tesi poden contribuir a visibilitzar la diversitat biocultural de la vall i generar models endògens de desenvolupament rural basats en l'explotació sostenible dels serveis ambientals generats pels agroecosistemes tradicionals. Paraules clau: coneixement ecològic tradicional; cultius de gestió local, desenvolupament rural, Espanya, serveis ambientals, teoria de la socialització; varietats locals.

Desde los albores de la civilización, los ríos son una de las vías habituales usadas por el hombre para desprenderse de parte de sus desechos. Por ello, los sistemas fluviales han sido espectadores privilegiados de la evolución industrial y tecnológica del hombre, sufriendo en sus aguas los vertidos de sustancias cada vez más tóxicas para las comunidades naturales. Por este motivo, poseen un gran valor como puntos de control ecotoxicológico.

The role of natural biofilms affecting the water quality in rivers has been the main theme in this study. Firstly, the study developed the capacity of biofilms in retention and/or production of DOC. Secondly, the study also approached the production of the geosmin metabolite by benthic cyanobacterial mats. In the two developed aspects, the structure and function of the biofilms showed their relevance in evaluating the capacity of biofilms on the amelioration of the water quality. The importance of the biofilms on ecological research in running waters has been focus in their capacity of adsorption and transformation of nutrient, and therefore, in the self-purification capacity of streams and rivers. Biofilms are also major sites of carbon cycling in streams and rivers, affecting the water DOC dynamics. Eutrophication of streams and rivers have been also linked with an increase of algal biomass. As a consequence, the massive growth of cyanobacterial mats can cause the production of toxic and nuisance metabolites, like geosmin, a secondary metabolite which causes earthy and musty taste and odor in the water.The first conclusion of this study was that biofilms may play an important role in the retention of water DOC. We elucidated whether biofilms act as sinks or sources of fluvial DOC, depending on their structure and biomass accumulation. Metabolism (extracellular enzymatic activity) and structure (algae, bacteria, C/N content) of light-growth and dark-growth systems were analyzed over a year. Biofilms from the light-growth regime presented monthly variation in DOC uptake/release rates, but the annual average presented higher DOC uptake than dark-growth biofilms. However, the latter had a constant DOC consumption along the year, permitting a maintenance of low water DOC levels. The biofilm structure and the relative contribution of autotrophs and heterotrophs had a relevant implication in the carbon recycling, since metabolic activities were affected by variations in this structure.Geosmin production was related with the massive growth of benthic cyanobacteria (formed mainly by Oscillatoria limosa) in littoral zones, where water velocity was low, warmer temperatures and high nutrient concentration and low N/P ratio. The masses were further detached and drift downstream, being the responsible for the dispersion of geosmin along the river. The high biomass accumulation per surface unit, may cause a nutrient depletion inside the mat, e.g. nitrogen limitation. Structural and functional differences were found in the different fractions of the cyanobacterial mat (attached vs. free-floating). Free-floating mats presented higher biomass and exoenzymatic activities. Otherwise, the low phosphatase/aminopeptidase ratio found in both compartments indicated a nitrogen limitation inside the mats. Microstructural analyses with oxygen and redox microsensors have been useful to understand the function of the different cyanobacterial patches inside the mat. During the dark, Oscillatoria micro-patches aggregated and accumulated in thick masses where some anoxia conditions were found, giving a very low redox potential. This low diffusion could be associated with resource depletion, limiting the nutrient availability and defining the appropriate conditions for the geosmin production.