Memoria para optar al título profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / La diatomea Didymosphenia geminata, conocida como Didymo, se ha propagado rápidamente durante las últimas décadas por los ríos del mundo. Tiene la capacidad de generar floraciones algales bajo condiciones oligotróficas, en ríos correntosos y fríos, impactando los ecosistemas fluviales. Se describió en la cuenca del río Futaleufú (Chile) el 2010 y hoy se encuentra en la cabecera de los ríos, desde la cuenca del río Bío-Bío hasta la Región de Magallanes. La importancia de estudiar su relación con el régimen de caudales radica en generar información para el control de esta especie. Se empleó la base de datos de SERNAPESCA del muestreo de 20 variables físico-químicas y 4 hidráulicas en 92 puntos distribuidos en las cuencas de los ríos Itata, Bío-Bío, Imperial, Toltén, Valdivia y Bueno en noviembre del 2013 y mayo del 2014. Se analizó la influencia de los caudales mínimos anuales en el establecimiento de la diatomea utilizando probabilidades de no excedencia y el análisis de kruskal-Wallis. Se realizó un análisis descriptivo de las variaciones de la densidad, cobertura y espesor algal entre ambos muestreos a través de medidas de tendencia central, Kruskal-Wallis y gráficas. Se caracterizó el régimen de caudales para los puntos con D. geminata a través de hidrogramas, y de las variables para cada componente del régimen: magnitud, tasas de cambio, frecuencia, duración y temporalidad. Se identificaron las variables que podrían influir en la variación de la densidad a través de, Modelos Lineales Generalizados (GLM) entre el ln(densidad) y las variables en estudio, decidiéndose por los modelos con un mejor Criterio de Información de Akaike (AIC).

Derivat de 3 capítols de la tesi s'han publicat dos articles en revistes científiques i un capítol de llibre: Chapter 3, pg. 61 : Corcoll et al. 2012-HdB Environ Chem-book chapter 4 Chapter 4, pg. 81: Corcoll et al. 2011- Chl-a fluorescence parameters as biomarkers of metal toxicity in fluvial biofilms Chapter 5, pg. 117: Corcoll et al. 2012- The effect of metals on photosynthesis processes and diatom metrics on biofilm from a metal-contaminated river / Metal pollution in rivers is in great concern with human activities in the fluvial watershed. This thesis aims to investigate the potential use of chl-a fluorescence parameters as biomarkers of metal toxicity, and to find cause-effect relationships between metal exposures, other environmental factor (i.e. light), and functional and structural biofilm responses. This thesis demonstrates that the use of chl-a fluorescence parameters allows detect early effects on biofilms caused by zinc toxicity, both in the laboratory as in polluted rivers. In microcosm experiments, the use of chl-a fluorescence parameters allows evaluates structural changes on photosynthetic apparatus and in algal groups’ composition of biofilms long-term exposed to zinc. In order to evaluate the effects of chronic metal pollution in rivers, it is recommended the use of biofilm translocation experiments and the use of a multi-biomarker approach. / La contaminació per metalls en els rius està principalment lligada a l’activitat humana que té lloc a la conca fluvial. Aquesta tesi té per objectiu principal avaluar l'ús potencial dels paràmetres de fluorescència de la chl-a com a biomarcadors de toxicitat per metalls, i trobar relacions causa-efecte entre l’exposició dels metalls, altres factors ambientals (ex. la llum), i les respostes funcionals i estructurals del biofilms. Aquesta tesi demostra que els paràmetres de fluorescència de la chl-a permeten detectar alteracions ràpides del biofilm causades per la toxicitat del zinc, tan al laboratori com en rius contaminats. En microcosmos, els paràmetres de fluorescència de la chl-a permeten avaluar canvis estructurals en l’aparell fotosintètic i en la composició dels grups algals dels biofilms exposats crònicament al zinc. Per avaluar els efectes de la contaminació crònica per metalls en rius es recomana fer experiments de translocació de biofilms i utilitzar una aproximació de multi-biomarcador.

L'activitat humana és una de les majors causes d'elevades concentracions de nutrients i substàncies tòxiques en els ecosistemes fluvials. Entre la gran varietat de factors que alteren aquests ecosistemes, l'eutrofització i la contaminació per metalls pesants són dos dels principals problemes ambientals en països desenvolupats. Els biofilms fluvials (també anomenats comunitats perifítiques) representen una eina valuosa per avaluar els efectes dels contaminants (ex. nutrients i metalls) en els ecosistemes aquàtics. Aquest treball pretén investigar el destí i els efectes del Cu en els ecosistemes fluvials centrant-se en les comunitats perifítiques. Diferents metodologies han estat desenvolupades i/o adaptades per investigar específicament la dinàmica del Cu, la seva toxicitat i bioacumulació en comunitats perifítiques naturals, i la interacció entre l'eutrofització i la toxicitat del Cu en aquests ecosistemes. / Human activity is one of the major causes of elevated concentrations of nutrients and toxic substances in fluvial ecosystems. Among the many ecosystem stressors, eutrophication and metal pollution are two of the major environmental problems in many developed countries. Fluvial biofilms (periphyton communities) are a useful tool for monitoring the effects of pollutants (e.g. nutrients and metals) into aquatic ecosytems. The present study aims to investigate the fate and effects of Cu in fluvial ecosystems focusing on periphyton communities. Different methodologies have been developed and/or adapted to specifically investigate the dynamics of Cu, its toxicity and bioaccumulation on natural periphyton communities, and the interaction between eutrophication and Cu toxicity in these ecosystems.

La comunitat bentònica dels ecosistemes fluvials processa una gran quantitat de la matèria orgànica que arriba als rius. L'origen de les entrades de material (autòctones o al·lòctones), la seva composició química i la seva quantitat (freqüència de les entrades i concentració assolida en el riu), determinen l'estructura de la comunitat bentònica autotròfica i heterotròfica, les seves relacions tròfiques i les seves interaccions potencials (competència, sinergisme). L'objectiu d'aquesta tesi és posar de manifest la utilització de la matèria orgànica dissolta (MOD) per part dels biofilms bacterians bentònics fluvials i determinar l'eficiència del sistema fluvial en l'ús dels diferents materials que hi circulen. Amb aquesta finalitat s'han portat a terme diversos experiments, tant de camp com de laboratori, per tal de conèixer els efectes de la disponibilitat de la matèria orgànica (quantitat) i la seva qualitat (composició química i biodegradabilitat) i els efectes deguts a l'augment de temperatura de l'aigua del riu. / The benthic community in river ecosystems processes a large amount of organic matter entering the river. The input sources (autochthonous and allochthonous) as well as their chemical composition and amount (frequency of inputs and concentrations reaching the river), determine the structure of the autotrophic and heterotrophic benthic community, their trophic relationships and their potential interactions (competition, synergism). The aim of this thesis is to elucidate the use of dissolved organic matter (DOM) by the benthic stream microbial biofilms and determine the efficiency of the fluvial system in the use of the different materials that circulate through it. Different experiments were developed in the field and others in laboratory conditions to control the respective effects of organic matter availability (quantity) and quality (chemical composition and lability), as well as the effects of increasing river water temperature.

The present thesis aims to evaluate the use of antioxidant enzyme activities (AEA) of biofilm communities as biomarkers of metal pollution (mainly Zn) in fluvial ecosystems. In order to test AEA as biomarkers of metal pollution as well as their responses to environmental variables, several ecotoxicological experiments have been performed. A zoom from field studies (with high ecological realism) to microcosm experiments (under controlled conditions) has been done to fill the gap between both approaches and understand AEA responses under a multiple-stress (environmental and metallic) scenario. The field studies were carried out in the Riera d’Osor, a tributary of the Ter, located in the region of La Selva (Girona province) / L’objectiu d’aquesta tesi és avaluar l’ús de les activitats enzimàtiques antioxidants (AEA) dels biofilms com a biomarcadors de contaminació metàl·lica (principalment per zinc (Zn)) en els ecosistemes fluvials. Per tal d’estudiar la resposta de les AEA a la contaminació metàl•lica, així com també la resposta a altres canvis ambientals (situacions d’estrès múltiple), s’han realitzat diversos experiments ecotoxicològics fent un zoom des d’estudis de camp (amb un elevat realisme ecològic) fins a un estudi de laboratori utilitzant microcosmos (amb condicions controlades). Els estudis de camp s’han dut a terme a la riera d’Osor, afluent del Ter, situada a la comarca de la Selva (província de Girona)