La contínua descàrrega de nutrients, sobretot fosfats i nitrogen, és la major causa d'eutrofització dels ecosistemes aquàtics. Els sistemes de tractament basats en aiguamolls construïts s'han emprat per reduir ells nivells de nitrogen a l'aigua com a alternativa de baix cost als mètodes de depuració convencionals. L'eliminació del nitrogen a aquests sistemes depèn en bona part de la vegetació, i l'alternança de condicions aeròbiques i anaeròbiques per promoure els processos de nitrificació i desnitrificació. En aquest treball hem volgut investigar les activitats microbianes de nitrificació i desnitrificació en relació a dues espècies de plantes macròfites en un sistema d'aiguamolls de tractament de flux superficial (FS-SAC), dissenyat per minimitzar l'impacte de l'alliberament d'aigua carregada de nutrients a la reserva natural dels Aiguamolls de l'Empordà (Girona, Espanya). / The continuous delivery of nutrients, mainly phosphate and nitrogen, is the major cause of eutrophication of aquatic environments. Treatment technologies based on constructed wetlands have been applied to reduce the levels of nitrogen as a cost-effective alternative compared to conventional treatment methods. The nitrogen removal efficiency in wetlands relies on the presence of plants and the alternation of aerobic and anaerobic conditions to promote both nitrification and denitrification. Although the role of emergent macrophytes in such systems is largely recognized, their contribution to the overall treatment process has not been quantified very frequently. We have investigated the microbial nitrification and denitrification activities in relation to two plant species in a free water surface constructed wetland (FWS-CW), designed to minimize the impact of nutrient release into the Natural Reserve of Els Aiguamolls de l'Empordà (Girona, Spain).

S'ha estudiat l'estructura i dinàmica del sistema bentònic de llacunes costaneres de la maresma dels aiguamolls de l'Empordà (NE de la península Ibèrica) i els factors que les determinen. Amb aquesta finalitat es van prendre mostres d'organismes del bentos (mensualment), nutrients i pigments de l'aigua (setmanalment) i el sediment (mensualment), així com paràmetres físics de l'aigua (setmanalment), durant dos cicles d'inundació (1997-1998 i 1998-1999). En aquesta maresma els factors determinants per als organismes bentònics i el contingut en nutrients del sediment són principalment físics: el grau de permanència de l'aigua, el confinament i la granulometria. De manera que els factors tròfics tenen menys pes que els físics tal com es posa de manifest amb les associacions de nematodes. El règim hídric de les llacunes integra des del grau de permanència de l'aigua fins a la salinitat i el confinament, per la qual cosa a partir de la caracterització dels diferents tipus de règim hídric es poden discriminar les tres tipologies d'ambients amb comunitats bentòniques diferenciades en l'estructura, la composició i la dinàmica temporal. Així, les tres comunitats diferenciades són: (1) la d'aigües permanents caracteritzada per una riquesa i diversitat elevades i constants en el temps, i per un nombre més elevat de tàxons sense adaptacions per passar situacions adverses; (2) la d'aigües semipermanents i temporànies d'inundació pulsativa, caracteritzada per una menor riquesa i diversitat, i per la dominància d'organismes amb estructures de resistència per passar la fase seca i aguantar condicions desfavorables, i (3) la d'aigües temporànies d'inundació continuada, caracteritzada per una major variabilitat de la riquesa i diversitat al llarg del cicle i per una singularitat taxonòmica més elevada, ja que s'observen cladòcers i una major representació taxonòmica dels insectes. Durant la realització d'aquest estudi els dos cicles d'inundació van suposar entrades d'aigua en el sistema diferents, per això es va diferenciar un cicle humit (1997-1998) i un de sec (1998-1999). En relació amb la major importància de les entrades d'aigua en el sistema, es va observar un contingut en nutrients de l'aigua significativament superior durant el cicle humit. Pel que fa al sediment, la seva major inèrcia explicaria la manca de diferències significatives en el contingut en nutrients del sediment del cicle humit i del sec. Ara bé, sí que s'observa diferència en la composició d'organismes. Així, la variabilitat interanual en l'estructura de la comunitat bentònica de la maresma es pot atribuir a una situació d'estrès provocada pel cicle sec. Aquesta situació va comportar un augment de la diversitat per disminució de la dominància a totes les llacunes estudiades, determinada, en gran manera, per la disminució de l'abundància original de poblacions dominants i característiques d'ambients permanents, Corophium orientale, o temporànies, Gammarus aequicauda. No existeix un patró estacional en les comunitats estudiades, sinó que els principals canvis en el plàncton i el bentos són deguts a pertorbacions hídriques. Aquestes pertorbacions provoquen que s'estableixi una situació en què dominen uns tàxons característics en el plàncton (Synchaeta i Eutintinnus) i, en canvi, que en el bentos es perdi l'estructura pròpia de les comunitats característiques dels diferents ambients (comunitats dominades per Corophium orinetale en aigües permanents i per Chironomus salinarius en temporànies). La severitat és diferent en funció del grau de permanència de l'aigua, i és més alta en ambients permanents i més baixa en els temporanis. La major severitat en ambients permanents ve determinada per la menor adaptació del bentos d'aigües permanents a les fluctuacions ambientals i a l'efecte de la predació sobre el plàncton. A més, tant en el bentos com en el plàncton es donen fenòmens d'histèresi, segons els quals l'efecte de la pertorbació no solament depèn de la causa pertorbadora sinó també de l'estat en què es troba la comunitat en el moment de la pertorbació. / The structure and dynamic of the benthic system, and the main factors that control this system have been studied in coastal basins of the Empordà wetlands (NE Iberian Peninsula). During two hydroperiods (1197-1998; 1998-1999) organisms and sediment samples (nutrient and pigment analysis) have been taken monthly, and water samples (nutrient and pigment analysis) and physic and chemical parameters (Tª, Conductivity, Oxygen and pH) have been taken weekly. In these wetlands benthic organisms and sediment nutrient content were mainly determined by physics factors as water permanence, confinement and granulometry. Trophic factors were less important for the benthic communities than physics ones, as it has been shown by the nematodes associations. Based on the hydrological pattern, three types of basins are distinguished: permanent waters (type 1), temporary waters with pulse water inputs (type 2), and temporary waters with continuous water inputs (type 3). These three types are in agreement with the classification resulting from the benthic communities composition. The type 1 basins, where the more stable environemental conditions were found, had a community characterized by a high density of individuals, total biomass and diversity. The community of type 2 basins had lower richness and diversity values with little temporal variability. Organisms with resistant structures to pass the dry phase and survive adverse conditions were dominant in these community. The high frequency of freshwater inputs in type 3 basins causes a high taxonomic singularity and high temporal variability of species richness and diversity in these basins.The water input in the wetlands was significantly different for the two hydroperiods studied, so we can distinguish a wet hydroperiod (1197-1998) and a dry hydroperiod (1998-1999). Significantly higher nutrient content in the water was observed related to more important water entrance during the wet hydroperiod. The lack of significant differences on nutrient content of sediment between hydroperiods could be explained by a higher inertia in the benthic system. Differences in faunal composition were observed between hydroperiods. Thus, the interannual variability in the benthic community structure could be attributed to the stress situation caused by the dry hydroperiod. This situation implies a diversity increase due to a highest evenness because the dominant species decrease its relative abundance. The main plankton and benthos changes were due to hydrological perturbations, so seasonal patterns did not have any relevance to the studied communities. In the plankton community hydrological perturbations caused a new situation (situation dominated by Synchaeta and Eutintinnus), while in the benthos communities provokes a lost of the characteristic structure (characteristic structure were communities dominated by Corophium orientale in permanent waters, and by Chironomus salinarius in temporary waters). The severity varied depending on water permanence, so it was higher in permanent systems and lower in temporary ones. The higher severity in permanent systems was conditioned by the low adaptation to environmental fluctuations of the benthos which lives in permanent waters, and to the effect of predation on the plankton community. Moreover, histeresy phenomenons were observed, since the effects of perturbation were not only caused by the perturbation but also by the community status when the perturbation started.

S'han estudiat els efectes dels factors ambientals sobre el perífiton dels sistemes lenític fluctuants del aiguamolls de l'Empordà. L'estudi s'ha realitzat als tres nivells d'integració: nivell d'ecosistema considerant el rol del perífiton envers els altres productors primaris; a nivell de comunitat, estudiant la composició específica de les diatomees i a nivell de població estudiant la plasticitat fenotípica d'una espècie de diatomea (Nitzschia frustulum).A nivell d'ecosistema s'observa que els factors que afavoreixen el predomini dels diferents tipus de productors primaris (perífiton, fitoplàncton i macròfits) són la renovació i el grau d'eutròfia de l'aigua. A nivell de comunitat els factors determinants en la composició i distribució de les espècies de diatomees són els gradients confinament-inundació així com la productivitat del sistema. En funció d'aquest factors s'han establert 5 associacions de diatomees. A nivell de població es demostra que tant la salinitat, com la relació N : P a l'aigua com el moviment de l'aigua afecten la morfologia i ultraestructura de la valva de N. frustulum. De forma interessant s'observa que la salinitat, considerada com a factor individual, afecta N. frustulum a nivell poblacional provocant-li modificacions en la morfologia de la valva, per en canvi, no afecta a nivell de comunitat, ja que totes les espècies de diatomees presents en ambients de salinitat fluctuant són eurihalines. / The effects of environmental conditions on periphytic of lentic and fluctuating waters (Empordà wetlands) at the three different levels of organisation were studied: at ecosystem level, considering the role of periphyton among the primary producers; at community level, analysing the periphytic diatom species composition; and at population level studying the phenotypic plasticity of a selected diatom species (Nitzschia frustulum). The factors favouring the predominance of different primary productors (periphyton, phytoplankton and macrophytes) were the turnover and eutrophy of the water. At the community level, we observed that the main factors affecting diatom species composition and distribution are the gradients confinement-flooding and productivity of the system. Based on these factors 5 diatom assemblages have been distinguished. At the population level, the results of the present thesis proved that the morphology and ultrastructure of N. frustulum is affected by salinity, N : P ratio and movement of the water. Interestingly the results showed that salinity, as a single environmental factor, has effect at N. frustulum population level resulting in phenotypic plasticity while there is no effect of salinity at diatom community level since in such environments with fluctuating salinity all the species present are euryhaline.

Zooplankton community structure (composition, diversity, dynamics and trophic relationships) of Mediterranian marshes, has been analysed by means of a size based approach. In temporary basins the shape of the biomass-size spectra is related to the hydrological cycle. Linear shape spectra are more frequent in flooding situations when nutrient input causes population growth of small-sized organisms, more than compensating for the effect of competitive interactions. During confinement conditions the scarcity of food would decrease zooplankton growth and increase intra- and interspecific interactions between zooplankton organisms which favour the greatest sizes thus leading to the appearance of curved shape spectra.Temporary and permanent basins have similar taxonomic composition but the latter have higher species diversity, a more simplified temporal pattern and a size distribution dominated mainly by smaller sizes. In permanents basins zooplankton growth is not only conditioned by the availability of resources but by the variable predation of planktivorous fish, so that the temporal variability of the spectra may also be a result of temporal differences in fish predation.Size diversity seems to be a better indicator of the degree of this community structure than species diversity. The tendency of size diversity to increase during succession makes it useful to discriminate between different succession stages, fact that is not achieved by analysing only species diversity since it is low both under large and frequent or small and rare disturbances. Amino acid composition differences found among stages of copepod species indicate a gradual change in diet during the life cycle of these copepods, which provide evidence of food niche partitioning during ontogeny, whereas Daphnia species show a relatively constant amino acid composition. There is a relationship between the degree of trophic niche overlap among stages of the different species and nutrient concentration. Copepods, which have low trophic niche overlap among stages are dominant in food-limited environments, probably because trophic niche partitioning during development allow them to reduce intraspecific competition between adults, juveniles and nauplii. Daphnia species are only dominant in water bodies or periods with high productivity, probably due to the high trophic niche overlap between juveniles and adults. These findings suggest that, in addition to the effect of interspecific competition, predation and abiotic factors, the intraspecific competition might play also an important role in structuring zooplankton assemblages. / L'estructura de la comunitat zooplanctònica dels Aiguamolls de l'Empordà, composició específica, dinàmica, diversitat i relacions tròfiques, s'ha estudiat a partir d'una aproximació basada en la mida. L'aproximació s'ha basat en la modelització de l'espectre de mida-biomassa de la comunitat zooplanctònica a partir de la distribució de Pareto. S'ha observat que la forma de l'espectre de mida-biomassa del zooplàncton canvia segons les condicions ambientals: en situacions d'entrada d'aigua són més freqüents els espectres lineals ja que les entrades de nutrients causen un creixement dels organismes de mida petita de manera que es sobrecompensa l'efecte de les interaccions competitives. Els espectres corbats són més freqüents en situacions de confinament quan els recursos són escassos i les interaccions ecològiques entre els organismes prenen més rellevància de manera que es veuen més afavorides les espècies de mida gran que les de mida petita. Les comunitats zooplanctòniques de les diferents llacunes de la maresma tenen una composició taxonòmica similar però una diversitat d'espècies, un patró estacional i una distribució de mides diferents. En el patró estacional de les llacunes temporànies es poden distingir sis situacions que estan condicionades per el cicle hidrològic i dominades per les següents espècies: Synchaeta spp, Diacyclops bicuspidatus, Eurytemora velox. Calanipeda aquae-dulcis, Cletocamptus confluens i Brachionus plicatilis. La llacuna permanent, tot i presentar una diversitat més alta que les temporànies, té un patró estacional més simple, amb només dues situacions: la situació de Synchaeta spp. i la de C. aquae-dulcis. Aquest patró estacional més reduït i una distribució de mides dominada principalment per organismes de mida petita s'explicarien per la pressió de depredació dels peixos en aquesta llacuna. Així, la variació en la forma de l'espectre de mida-biomassa de les comunitats zooplanctòniques de la llacuna permanent no està únicament relacionat amb el cicle higrològic sinó amb la pressió de depredació dels peixos.La distribució de Pareto es pot utilitzar per calcular un índex de diversitat de mides (μs'). En el cas de la comunitat de zooplàncton la diversitat de mides ha resultat ser un millor indicador del nivell d'estructuració que la diversitat d'espècies, els augments de la qual moltes vegades no són deguts a una elevada estructuració de la comunitat. La tendència a augmentar al llarg de la successió fa que la diversitat de mides pugui discriminar entre diferents estadis de la successió, en canvi això no es possible a partir de la diversitat d'espècies ja que pot assolir valors elevats tant en moments de pertorbacions elevades i freqüents com en moments de pertorbacions petites i escasses. En llacunes temporànies, valors alts de diversitat de mides coincideixen en períodes de dominància d'una espècie de calanoid, períodes que representen les situacions més estables en aquestes llacunes. L'anàlisi de la composició d'aminoàcids (AAC) ens demostra que les espècies de copèpodes dominants als Aiguamolls de l'Empordà mostren un canvi gradual en la seva composició bioquímica al llarg de la seva ontogènesi. Aquestes diferències en la AAC entre estadis no són degudes a diferències filogenètiques ni a les condicions ambientals, sinó a variacions en la dieta. Així, les diferents espècies de copèpodes mostren una repartició del nínxol tròfic entre els seus estadis de desenvolupament. Pel que fa a les espècies de dàfnids, mostren una AAC relativament constant durant el seu desenvolupament, fet que indicaria que tot els estadis s'alimenten del mateix recurs, és a dir, que juvenils i adults mostren un solapament del nínxol tròfic. La relació trobada entre la concentració de nutrients de les llacunes i el grau de solapament entre estadis de les espècies dominants mostra que la repartició del nínxol tròfic entre joves i adults és un possible mecanisme per tal d'evitar la competència intraespecífica. Els copèpodes, que tenen un baix solapament entre estadis, dominen en ambients on el recurs és limitat ja que la repartició del nínxol tròfic durant el desenvolupament els permet reduir la competència per l'aliment entre estadis. En les espècies de dàfnids, l'elevat solapament entre joves i adults els restringeix en llacunes o períodes amb elevada productivitat per tal d'evitar la competència intraespecífica. Així doncs, la competència intraespecífica juga un paper important a l'hora d'estructurar la comunitat de zooplàncton, juntament amb els dos altres factors que sovint són citats, la depredació i la competència interspecífica.