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Orientador : Prof. Dr. José Guilherme Bersano Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Costeiros e Oceânicos. Defesa: Pontal do Paraná, 26/03/2015 / Inclui referências : f. 41-47 / Resumo: A estrutura e dinâmica das populações biológicas em estuários, especialmente no que se refere à comunidade planctônica, é reflexo da elevada variabilidade espaçotemporal de habitats. Organismos zooplanctônicos respondem rapidamente a mudanças nos parâmetros abióticos e bióticos do sistema, sendo considerados potenciais bioindicadores de alterações ambientais. O Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP) está entre os principais ecossistemas costeiros da região sul-sudeste do Brasil, abrigando áreas de planície costeira, manguezais, marismas e Mata Atlântica. Apesar de sua importância nos processos ecológicos, a atual dinâmica da comunidade zooplanctônica na região é pouco conhecida. Este trabalho tem como objetivo descrever a variabilidade zooplanctônica no CEP, com base em dados de composição e abundância obtidos durante os períodos de verão e inverno de 2012 e 2013, em relação a mudanças ambientais associadas à variação climática sazonal. Para tal, as coletas foram realizadas através de arrastos oblíquos com rede cilíndrico-cônica (0,5 m de boca e 200 ?m de malha) ao longo de 37 pontos distribuídos no CEP, totalizando 148 amostras. Parâmetros ambientais, tais como temperatura da água e salinidade, foram coletados simultaneamente e dados atmosféricos foram obtidos a partir de estações meteorológicas da região. As variações de abundância e composição zooplanctônicas e suas relações com as condições hidrológicas foram avaliadas a partir de técnicas estatísticas de análise multivariada e os resultados indicaram diferenças significativas entre as comunidades. Foram detectados dois agrupamentos principais correspondentes às assembleias de verão e de inverno, separadas principalmente em função das diferenças de abundância. As maiores abundâncias foram encontradas nas campanhas de verão (períodos chuvosos), especialmente em 2012, quando a densidade média de organismos atingiu 16.378 ind.m-3. As comunidades de inverno (períodos secos) apresentaram densidades relativamente baixas (médias de 4.054 em 2012 e 1.591 ind.m-3 em 2013). Contudo, variaram principalmente em termos diversidade, com os maiores valores observados para o Índice de Shannon. Durante os períodos de estudo foi registrado um total de 14 grupos taxonômicos no CEP, sendo a subclasse Copepoda a mais importante em termos de abundância e diversidade, representando 92% da abundância total com 22 espécies identificadas. As espécies mais abundantes e frequentes foram os copépodes Acartia lilljeborgi e Oithona hebes, seguidas por Pseudodiaptomus acutus e Temora turbinata, que apresentaram elevadas abundâncias e ocorrências mais pontuais. A composição zooplanctônica foi bastante homogênea durante campanhas amostrais, mas suas distribuições espaciais variaram de acordo com as condições hidrológicas predominantes em cada período. Os resultados indicaram fortes correlações entre a estrutura da comunidade e os parâmetros ambientais analisados, especialmente em função das variações climáticas sazonais. A distribuição das espécies foi possivelmente determinada por suas adaptações fisiológicas a condições específicas de salinidade. As variações de densidade, por outro lado, foram relacionadas à temperatura de água e as taxas de precipitação, particularmente responsáveis pelo incremento no fluxo de água doce e aporte de nutrientes no sistema durante períodos chuvosos. Palavras chave: Baía de Paranaguá; Zooplâncton; Copepoda; Estuário; Condições ambientais. / Abstract: Spatial and temporal dynamics of zooplankton assemblages were studied in the Paranaguá Estuarine System (Southern Brazil) including data from summer (rainy) and winter (dry) periods of 2012 and 2013. Organisms were collected with a cylindrical-conical net (200 ?m mesh) obliquely towed at 37 stations along the estuary. Environmental parameters were measured simultaneously. Variability in zooplankton abundance, composition and its relation to hydrological conditions were examined by multivariate techniques, as PCO and CAP. The results indicated significantly distinct assemblages, being abundance differences the major source of variability, predominantly over the temporal scale. Higher abundances were observed in summer communities, especially in 2012, when mean density reached 16378 ind.m-3. Winter assemblages, on the other hand, presented relatively lower densities but higher species diversity due to major intrusion of coastal waters. A total of 14 taxonomic groups were registered, being Copepoda the most abundant and diverse (92% of total abundance and 22 species identified). The coastal copepods Acartia lilljeborgi (44%) and Oithona hebes (26%) were the most important species both on abundance and frequency, followed by Pseudodiaptomus acutus (estuarine species) and Temora turbinata (neritic species). The composition and dominance were basically homogenous during the study period, but its spatial distribution distinctly varied along the estuary. Results suggested strong influences of environmental parameters in the community structure, especially in response to seasonal climatic variations. It is suggested that the species spatial distribution was mainly determined by its preferences and tolerances to specific salinity conditions. On the other hand, its abundances were strongly related to higher water temperature and precipitations rates, which possibly increased the nutrient inputs and food supply in the system due to intense continental drainage. Keywords: zooplankton; community variability; environmental changes; Paranaguá bay.

Ingeniera Civil / El concepto de caudal ecológico se desarrolló como una herramienta de conservación para los ríos, mediante la determinación del caudal mínimo requerido para mantener condiciones de hábitat aceptables. Por lo general, las metodologías propuestas para ríos no consideran la parte estuarina de la desembocadura del río al mar, en donde no sólo se deben considerar las restricciones asociadas a la altura y velocidad de escurrimiento, sino que además, se deben considerar las restricciones en la intrusión salina. En este trabajo se presenta una alternativa metodológica para calcular el caudal ecológico en estuarios, la cual se basa en dos aspectos hidrodinámicos de los ríos en la desembocadura al mar: i) la altura de escurrimiento queda determinada por el nivel del mar; y ii) reducciones del caudal del río producen una mayor intrusión de agua marina con el consiguiente aumento de la salinidad del agua. El objetivo general de este trabajo fue el de plantear una metodología para el cálculo del caudal ecológico en estuarios. Para esto, primero se revisó la literatura técnica y científica relacionada con los conceptos de hidrodinámica de estuarios y caudal ecológico. En base a esta revisión de antecedentes se identificaron 5 pasos o etapas clave que se deben abordar a la hora de definir una metodología para el cálculo del caudal ecológico de estuarios. El primer paso es identificar el límite del estuario, para lo cual se aplica un criterio basado en la influencia de la marea. Luego, en el segundo paso, se caracteriza el ecosistema estuarino, identificando los elementos biológicos sensibles, los cuales se sintetizan en un mapa de sensibilidad ambiental. Una vez identificada la sensibilidad ambiental del estuario, entonces se pasa a la siguiente etapa, relacionada con la caracterización hidrodinámica del estuario, identificando el alcance y el tiempo de permanencia normal de la cuña salina. Para este análisis se propone modelar numéricamente la hidrodinámica y salinidad del agua del estuario con el software HEC-RAS. Conociendo el comportamiento normal de la cuña salina, se pasa a la siguiente etapa 4, en donde se determinan las restricciones que permiten conservar los componentes biológicos sensibles, considerando para esto sus umbrales de resistencia a la salinidad. Finalmente, en el paso 5 se determina el caudal mínimo que cumple con las restricciones de concentración de sal y tiempo de permanencia de la cuña salina, a través de una modelación con HEC-RAS. La metodología propuesta se ejemplifica mediante una aplicación en el estuario del río Aysén, en donde a partir de información secundaria y siguiendo cada uno de los pasos detallados anteriormente, se determinó de forma preliminar el caudal de agua dulce que debe llegar al estuario para mantener las concentraciones de sal bajo los umbrales de los elementos biológicos identificados como sensibles.

Los estuarios son cuerpos de agua que conectan la tierra con el océano, y se extienden desde las condiciones puramente marítimas hacia sectores donde el agua marina es diluida por flujos de agua dulce. Estos sistemas proveen de varios servicios ecosistémicos, aunque en las últimas décadas, los estuarios han recibido diversas alteraciones humanas (polos industriales, asentamientos urbanos, puertos, entre otros), que ingresan elementos contaminantes al sistema, como los metales. El cangrejo cavador, Neohelice granulata, es una especie clave de estos ecosistemas porque produce bioturbación, contribuyendo a la oxigenación de los sedimentos, así como a los cambios en la mineralización y biodisponibilidad de la materia orgánica. A su vez, esta especie posee diversas características (primeros eslabones de las redes tróficas, poseer escasa movilidad y fácil crianza en laboratorio, otras) que la configuran en un buen biomonitor de sistemas costeros, específicamente en las costas del Océano Atlántico Sudoccidental, donde se distribuyen sus poblaciones. En la presente tesis se evaluaron las concentraciones espacio-temporales de metales (Cd, Cu, Zn, Pb, Ni, Mn, Cr, Fe) en sedimentos finos y en el hepatopáncreas de N. granulata, un organismo biomonitor representativo del estuario de Bahía Blanca (EBB), en tres sitios (PC, PR, VM) con distinto impaco antrópico. Además, se analizaron las metalotioneínas (MT) como indicadores de alerta temprano (IAT) del impacto por metales y se evaluó la la posibilidad de aplicar otros indicadores bioquímicos como potenciales IAT de este sistema: catalasa (CAT), glutatión–S–transferasa (GST), peroxidación lipídica (LPO) a través de TBARS, peróxido de hidrógeno (H2O2) y glutatión reducatasa (GR). Se identificó la actividad de los parámetros hidrológicos que caracterizan este estuario (temperatura, salinidad, pH) como reguladores de la síntesis de estos IAT en el organismo estudiado. Finalmente se evaluó la recuperación de los distintos IAT seleccionados en la misma especie luego de ser sometidos a una fase de depuración; y se analizó la presencia de gránulos ricos en metales (GRM) como estrategia de reserva y/o de detoxificación de metales. A partir de los resultados obtenidos se pudo concluir que I) Las diferencias temporales en las concentraciones de algunos metales en los sedimentos (Cu, Pb, Cr) pueden resultar dependientes de la mayor actividad biológica de organismos bioturbadores. Las divergencias espaciales pueden deberse a una mayor actividad humana y a las características hidrodinámicas que gobiernan el transporte de partículas y metales asociados; II) N. granulata resultó ser un buen biomonitor del impacto por metales en los sedimentos con mayor bioacumulación de metales esenciales (Cu y Zn); III) Las MT no resultaron buenos biomarcadores bioquímicos de este proceso, y presentaron una función como primera línea de defensa antioxidante, ya que se correlacionaron con la mayoría de los biomarcadores de estrés oxidativo; IV) La actividad de los IAT se encuentra estrechamente asociada a la actividad estacional de los cangrejos y a la acumulación de metales a modo de reservas energéticas; y V) El proceso de depuración de metales en N. granulata resultó especie- específico, variable y dependiente de la tolerancia ambiental de las poblaciones que habitaban en los sitios estudiados. / Estuaries are water bodies that connect the land with the ocean and extend from purely maritime conditions to sectors where freshwater flows dilute seawater. These systems provide various ecosystem services, although, in recent decades, estuaries have received various human alterations (industrial and urban settlements, ports, among others), which input anthropic elements into the system, such as metals. The burrowing crab, Neohelice granulata, is a key species within these ecosystems because it produces bioturbation, contributing to the oxygenation of the sediments and changes in both the mineralization and bioavailability of organic matter. In turn, this species has several characteristics (bottom of the food webs, low mobility and easy breeding in the laboratory, others) that make it a good biomonitor of coastal systems, specifically on the coasts of the Southwest Atlantic Ocean where its populations are widely distributed. In the present thesis, the spatio-temporal concentrations of metals (Cd, Cu, Zn, Pb, Ni, Mn, Cr, Fe) were evaluated in fine sediments and the hepatopancreas of N. granulata, a representative biomonitoring species of the Bahia Blanca estuary (BBE), in three sites (PC, PR, VM) with different human impacts. In addition, metallothioneins (MT) were analyzed as early warning signals (EWS) of metal pollution and the possibility of applying other biochemical indicators as potential EWS of this ecosystem was also evaluated: catalase (CAT), glutathione-S-transferase (GST), lipid peroxidation (LPO) through TBARS, hydrogen peroxide (H2O2) and glutathione reductase (GR). The activity of the hydrological parameters that characterize this estuary (temperature, salinity, pH) was identified as regulators of the synthesis of these EWS in the chosen organism. Finally, the recovery of the different selected EWS in the same species was evaluated after being subjected to a depuration experiment; and the presence of metal-rich granules (GRM) was examined as a reserve and/or metal detoxification strategy. From the results obtained, it was possible to conclude that I) Temporal differences in the concentrations of some metals (Cu, Pb, Cr) may depend on bioturbating organisms' greater biological activity. Spatial divergences may be due to increased human activity and hydrodynamic characteristics that govern the transport of particles and associated metals; II) N. granulata was a good biomonitor of metal pollution in sediments with greater bioaccumulation of essential metals (Cu and Zn); III) MTs were not suitable biochemical biomarkers of metal pollution and presented a function as the first line of antioxidant defence since they correlated with most oxidative stress biomarkers; IV) EWS activity was closely associated with the seasonal activity of crabs and the accumulation of metals as energy reserves; and V) The metal depuration process in N. granulata was species-specific, variable and dependent on the environmental tolerance of the populations that inhabit the studied sites.

El microzooplancton (protistas fagótrofos en el rango de tamaño comprendido entre 20 y 200 μm), es uno de los principales consumidores del fitoplancton en una gran variedad de ambientes marinos. En ambientes costeros, los procesos de eutrofización pueden modificar la regulación bottom-up de los productores primarios. Por ello, es importante conocer el rol de los consumidores, ya que éstos establecen en gran medida la acumulación de biomasa fitoplanctónica. Durante este estudio, se analizó la calidad ambiental y el impacto del consumo del microzooplancton en dos sitios dentro del Estuario de Bahía Blanca; un sitio control (BM) y un sitio con mayor grado de eutrofización debido a la contaminación de origen cloacal (CV). El sitio CV mostró una mayor concentración de todos los nutrientes inorgánicos y de materia orgánica particulada, y una menor concentración de oxígeno disuelto y clorofila a. Asimismo, la composición planctónica fue marcadamente diferente. En CV, el fitoplancton fue más abundante y estuvo ampliamente dominado por pequeños flagelados mientras que en BM, se encontró una mayor proporción de diatomeas típicas de este ambiente. El microzooplancton fue más abundante en BM, aunque los ciliados mixótrofos fueron más importantes en CV. Si bien la concentración de nutrientes estimuló la productividad primaria en la mayor parte del estudio, en CV, la concentración excesiva de nutrientes tuvo un efecto negativo sobre el desarrollo del plancton. Por medio de la técnica de la dilución, se estableció que el promedio de productividad primaria consumida por el microzooplancton en ambos sitios fue del 87%. En el sitio CV se encontraron varias desviaciones de la linealidad de la respuesta de la tasa de crecimiento del fitoplancton (k) a la concentración de consumidores y a su vez, se encontró un desacople entre la tasa de consumo del microzooplancton y la tasa de crecimiento del fitoplancton a bajos valores de k. Los resultados indican que en CV, la concentración de preas aptas para el consumo del microzooplancton es menor en comparación a BM. Dado que la técnica de la dilución estima el consumo del microzooplancton sobre las presas autótrofas, se buscó identificar vías alternativas de transferencia de carbono dentro de la comunidad microbiana mediante la implementación de la técnica del fraccionamiento por tamaño. Esta técnica, permitió establecer que los nanoflagelados heterótrofos (NFH) también forman parte preferencial de la dieta del microzooplancton. A su vez, los NFH depredaron intensamente sobre las bacterias heterótrofas. En CV, se registró una menor presión de pastoreo del microzooplancton y NFH. Esto sugiere que en el sitio afectado por la contaminación cloacal, la capacidad de los consumidores de controlar la biomasa primaria es menor. Los resultados obtenidos por ambas técnicas mostraron que en el Estuario de Bahía Blanca, gran parte del carbono y nutrientes fluyen a través de la trama trófica microbiana. / Microzooplankton (phagotrophic protists in the size range of 20-200 μm), are major grazers of phytoplankton in most marine environments. In coastal areas, eutrophication may modify bottomup regulation of primary producers. Thus, it is essential to estimate the trophic role of consumers, since they set the magnitude of phytoplankton biomass accumulation. The present study aims to establish the environmental quality and the impact of microzooplankton grazing in two sites within the Bahía Blanca Estuary; a control site (BM) and a site with higher eutrophication level due to sewage pollution (CV). Several differences between sites were detected. In the first place, the sewage-polluted site showed a higher concentration of inorganic nutrients and particulate organic matter and a lower concentration of dissolved oxygen and chlorophyll a. Also, planktonic assemblage in both sites was significantly different. In CV, phytoplankton abundance was higher and was dominated by small flagellates while in BM, a higher contribution of typical diatoms was found. Microzooplankton abundance was higher in BM, although mixotrophic ciliates were higher in CV. While nutrients stimulated primary production during most of the studied period, the extreme concentration registered in CV, inhibited plankton development. The dilution technique was applied to assess the impact of microzooplankton grazing on primary production. The results showed that microzooplankton consumed 87% of daily primary production in both sites. In CV, the response of phytoplankton growth rate (k) to consumer’s density showed nonlinear behavior on several feeding experiments. Also, microzooplankton grazing rate did not respond to phytoplankton growth rate at low values of k. Results showed that the concentration of suitable prey for microzooplankton grazers was lower in CV. Since the dilution technique provides estimates of microzooplankton grazing on autotrophic preys, a complementary approach (i.e. sizefractionation method) was used to identify alternative pathways of carbon transfer within the microbial food web. The results showed that heterotrophic nanoflagellates (HNF) represented a preferential food item of microzooplankton. At the same time, HNF grazed heavily on heterotrophic bacteria. However, in CV, grazing pressure of microzooplankton and HNF was significantly lower, suggesting that the ability of consumers to control primary productivity in this site is lower. The data obtained by means of both techniques, suggests that most of the carbon and inorganic nutrients in the Bahía Blanca Estuary, flow through the microbial food web.

Se estudió la ostracofauna recuperada en diversos sitios del estuario de Bahía Blanca con el objetivo de utilizar sus resultados a modo de análogos modernos y asi poder interpretar con mayor precisión los muestreos realizados en ambientes de edad Holoceno. Con este fin se analizaron sedimentos actuales provenientes de las planicies intermareales ubicadas en varios sectores del estuario de Bahía Blanca caracterizados por el tipo de vegetación dominante. Se muestrearon planicies vecinas al Club Almirante Brown y desembocadura del Canal Maldonado en la porción interior, desembocadura del Canal Tres Brazas y Villa del Mar en la porción intermedia, y en la planicie intermareal vecina a Puerto Rosales en el sector más externo del estuario. En las cubetas salinas o salt pan se registró la asociación de Cyprideis salebrosa hartmanni y Callistocythere litoralensis; los canales de marea se caracterizaron por presentar a C. salebrosa hartmanni como única especie; en las marismas la asociación de Neocytherideis ruidis y Loxocythere variasculpta, la asociación de Cyprideis salebrosa y Callistocytere litoralensis con poblaciones poco abundantes y la asociación de Callistocythere litoralensis; en las planicies de marea se reconoció la asociación de C. s. hartmanni y C. litoralensis. En los sedimentos actuales del intermareal bajo y medio de Puerto Rosales se encuentran los ostrácodos mixohalinos C. s. hartmani, Cyprideis multidentata y Leptocythere darwini; mixo-euhalinos Neocytherideis ruidis, Loxocythere variasculpta y Callistocythere litoralensis; y las especies euhalinas Cornucoquimba lutziana y Oculocyteroptheron escobasensis, éstas últimas sólo están presentes en el intermareal inferior. En el intermareal superior sólo se registra la especie eurihalina C. s. hartmanni debido a la prolongada exposición aérea. Por otro lado, se estudiaron tres testigos de edad holocena a los que se le realizaron dataciones radiocarbónicas sobre fango orgánico, las cuales fueron calibradas a edades calendario. En el testigo PD24, con una edad radiocarbónica cal. 8.045-8.319 años A.P. en la base, se determinó un ambiente de planicie de marea; mientras que hacia el techo, con una edad cal. de 7.623-7.836 años A.P., se observa una progradación del área con sedimentos que, si bien son intermareales, presentan frecuente exposición aérea. En el testigo KP60Bis el estudio sedimentológico y micropaleontológico permitió reconocer antiguas planicies de marea en su porción inferior y media, datadas en cal. 6.672-6.952 años A.P. y cal. 2.019-2.332 años A.P., respectivamente. En sedimentos de la base del testigo TB datados en cal. 5.662-5.907 años A.P. se pudo determinar un ambiente costero mareal con marismas, mientras que hacia niveles superiores, a partir de los cal. 4.647- 4.234 años A.P., se registra un aumento notable en la energía ambiental que indicaría una profundización del ambiente, posiblemente como consecuencia de un ascenso en el nivel medio del mar (NMM). En el sector superior de este testigo se evidenció una mayor influencia de aguas continentales que indicarían un mejoramiento climático. Mediante el estudio de estos testigos se aporta nueva información que sustenta la hipótesis que indica que durante el Holoceno habrían ocurrido al menos tres oscilaciones del NMM, originados por una ciclicidad de la actividad solar con un período de aproximadamente 2.400 años. / The ostracofauna present in different sites around the Bahía Blanca estuary was studied to use these results as a modern analogous to interpret more accurately the environments of the samplings from Holocene age. For this purpose, sediments were analyzed from the intertidal flats located in various sites of the Bahía Blanca estuary characterized by dominant vegetation type: plains near the Club Almirante Brown and mouth of the Canal Maldonado in the inner portion, mouth of the Canal Tres Brazas and Villa del Mar in the intermediate portion, and the adjacent tidal flat to Puerto Rosales on the external sector of the estuary. In the salt pan the association of Cyprideis salebrosa hartmanni and Callistocythere litoralensis was found; tidal channels were characterized by C. salebrosa hartmanni as a single species; in marshes the association of Neocytherideis ruidis and Loxocythere variasculpta, the association of Callistocytere litoralensis and Cyprideis salebrosa hartmanni with low population, and the association of Callistocythere litoralensis; on the tidal flats the association of C. salebrosa hartmanni and C. litoralensis was found. In the current low and half intertidal sediments of Puerto Rosales are the mixohalinos ostracods C. s. hartmani, Cyprideis multidentata and Leptocythere Darwini are found; mixo-euhalinos Neocytherideis ruidis, Loxocythere variasculpta and Callistocythere litoralensis; and the euhaline species Cornucoquimba lutziana and Oculocyteroptheron escobasensis, the latter are only present in the lower intertidal. In the upper intertidal only the eurihaline species C. s. hartmanni is recorded due to prolonged air exposure. Tree cores from Holocene age were studied, radiocarbon dates were performed on organic mud, which were calibrated to calendar ages. In PD24 core with a radiocarbon age of cal. 8.045-8.319 years B.P. on based a tidal flat environment was determined; towards the top with an age of cal. 7.623-7.836 years B.P., one progradation area is observed with sediments that although intertidal, have frequent air exposure. In the core KP60Bis sedimentological and micropaleontological studies permitted to recognize an old tidal flats in the lower and middle levels of the core, dated to cal. 6.672-6.952 years B.P. and 2.019-2.332 years B.P., respectively. In sediments from the base of the core TB dated to cal. 5.662-5.907 years BP could be determined a tidal coastal environment with marsh. In top levels from the cal. 4.647- 4.234 years B.P., a marked increase in environment energy could indicate a deepening of the environment following a rise in middle sea level MSL recorded. In the upper area, a greater influence of fresh waters was evident, indicating an environment improvement. Through the study of these cores new information is provided that supports the hypothesis that during the Holocene, at least three swings in MSL and the origin of a cycle with a period of about 2.400 years of solar activity have ocurred.

El análisis sistemático del fitoplancton y de las variables ambientales constituye una herramienta adecuada para detectar patrones y tendencias en los ciclos biológicos y evaluar el estado de los ecosistemas naturales. En las últimas décadas se han registrado cambios en la fenología y estructu-ra del fitoplancton en diferentes ambientes costeros en res-puesta a modificaciones antrópicas y al cambio climático glo-bal. El estuario de Bahía Blanca, localizado en la costa bonae-rense Argentina, es un sistema mesomareal, somero y templa-do, caracterizado por aguas turbias y eutróficas. El fitoplanc-ton ha sido estudiado quincenalmente desde 1978 en la zona interna del estuario y ha mostrado un patrón estacional re-currente caracterizado por una floración de diatomeas en invierno dominada por la especie Thalassiosira curviseriata. La ocurrencia de la floración ha sido relacionada con altos niveles de nutrientes disueltos y baja presión de pastoreo por parte del zooplancton. En la última década se han observado cambios en la composición del fitoplancton como así también modificaciones hidroclimáticas en el estuario de Bahía Blanca. Sobre la base de estos antecedentes, los objetivos de esta Tesis fueron: analizar la estructura y composición del fitoplancton en los últimos años (2006-2008), identificar los factores y procesos que regulan su dinámica estacional, comparar los datos históricos (1978-2002) con el período muestreado para esta Tesis (2006-2008) y evaluar cambios en la fenología del fitoplancton en relación con las modifica-ciones hidroclimáticas. Se analizó el fitoplancton sobre la base de la concentración de clorofila, la composición específica, la abundancia celular y la biomasa junto con las variables ambientales (e.g. temperatura, salinidad, turbidez, disponibili-dad de radiación PAR en la columna de agua, material particu-lado en suspensión (MPS), nutrientes disueltos y variables atmosféricas). Los resultados mostraron que la ocurrencia de la floración invernal es favorecida por el aumento de la dispo-nibilidad de radiación y de la relación zona eufótica/zona de mecla (Zeu/Zm) causada por la marcada reducción del MPS en la columna de agua. La concentración del MPS en la zona interna del estuario está regulada principalmente por los pro-cesos de mezcla y erosión provocados por el efecto del viento y las mareas. El análisis de la serie temporal (1978-2008) re-veló cambios significativos en la fenología, estructura y composición de la comunidad fitoplanctónica en años re-cientes. Los cambio observados fueron: 1) disminución y/o ausencia de las especies causantes de la floración invernal, principalmente de Thalassiosira curviseriata, 2) ocurrencia de una floración invernal caracterizada por especies pequeñas no comunes en el sistema (e.g. Cyclotella sp.), 3) adelantamien-to del inicio de la floración invernal (ca. 1 mes) y 4) ocurren-cia de una floración estival dominada por Thalassiosira minima. Estos cambios parecen estar asociados con el clima más cáli-do y seco de la última década en la región de Bahía Blanca. Las condiciones atmosféricas afectaron las características hidrológicas en la zona interna del estuario (aguas más cálidas y salobres y cambios en la turbidez) lo que eventualmente pudo haber promovido la reorganización de la comunidad del fitoplancton. Se sugieren y discuten posibles mecanismos que implican cambios en los nichos ecológicos, las interacciones específicas, las relaciones de los nutrientes, la comunidad del zooplancton y las condiciones de radiación. Esta Tesis repre-senta la base para futuras investigaciones sobre el funciona-miento integrado del estuario que incluyan transferencia de energía a través de la cadena trófica, ciclos biogeoquímicos y uso de bioindicadores de cambios en el estado del ecosistema. / The periodic monitoring of phytoplankton and environmental variables is an adequate tool to detect patterns and tenden-cies in the biological cycles and to evaluate the state of na-tural ecosystems. In recent decades, changes in the pheno-logy and composition of the phytoplankton have been registe-red in different coastal systems in respond to anthropogenic modifications and global climate change. The Bahía Blanca estuary, located on the Atlantic coast of Argentina, is a mesotidal, shallow and temperate system characterized by turbid and eutrophic waters. The phytoplankton has been studied on a fortnightly basis since 1978 in the inner zone of the estuary and has shown a recurrent annual patter charac-terized by a diatom bloom in winter dominated by Thalassio-sira curviseriata. The occurrence of the bloom has been rela-ted to high dissolved nutrients concentrations and low zoo-plankton grazing pressure. In the last decade, changes in the phytoplankton composition and modifications in the hydrocli-matic conditions have been detected in the Bahía Blanca estuary. Based on these observations, the goals of this Thesis were: to analyze the phytoplankton structure and composition in recent years (2006-2008), to identify the potential factors and processes that regulate the phytoplank-ton seasonality, to compare the historical data (1978-2002) with the period 2006-2008 and to evaluate possible changes in the phytoplankton phenology in relation to the hydroclimatic modifications. The phytoplankton was analyzed considering: chlorophyll concentration, species composition, cellular abun-dance and biomass, together with the environmental variables (e.g. temperature, salinity, turbidity, light availability (PAR) in the water column, particulate suspended matter (PSM), dissolved nutrients and atmospheric parameters). The results showed that the occurrence of the phytoplankton bloom in winter is promoted by an increase in the availability of radia-tion and a reduction in the euphotic zone/mixed zone ratio (Zeu/Zm) induced by a significant reduction of the PSM con-centration in the water column. The PSM concentration in the inner zone of the estuary is mainly regulated by mixing and erosion processes caused by the effects of winds and tides. The analysis of the temporal series (1978-2008) revealed significant changes in the phenology, structure and composi-tion of the phytoplankton community in recent years. The changes were: 1) the diminution and/or absence of the blooming species in winter, specially Thalassiosira curviseriata, 2) the replacement of the dominant diatom species by smaller ones during the winter bloom (e.g. Cyclotella sp.), 3) the earlier inception of the winter bloom (ca. 1 month) and 4) the occurrence summer blooms dominated by Thalassiosira mini-ma. These changes seem to be related to the warmer and drier weather conditions registered in the last decade in the Bahía Blanca region. The atmospheric modifications affected the hydrological features in the inner zone of the estuary (warmer and saltier waters and changes in turbidity) and, eventually, promoted the reorganization of the phytoplankton community. Potential mechanisms are suggested and dis-cussed to explain these changes, including shifts in the ecological niches, species interactions, nutrient ratios, zooplankton community and radiation conditions in the water column. This Thesis represents the base for future investiga-tions of the functioning of the estuary, considering trophody-namic relationships, biochemical cycles and the use of plank-ton bioindicators to evaluate the ecosystem state.

Magister en geografía, mención organización urbano regional / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo

Ingeniero Civil / El objetivo principal de este trabajo de título fue el de caracterizar mediante un análisis teórico y modelación numérica, las condiciones de borde aguas abajo de una cuña salina en un estuario y cómo estas condiciones alteran la longitud de la cuña. Para ello se comenzó con una revisión bibliográfica y recopilación de antecedentes para poder determinar las ecuaciones que describen en régimen permanente las alturas de escurrimiento del flujo estratificado a lo largo de un estuario, considerando un sistema simplificado con dimensiones uniformes. Luego se hizo uso del software de modelación ELCOM, el cual previamente fue validado comparando sus resultados con mediciones de sistemas naturales en los cuales existiese una cuña salina. Se dispuso para ello datos en Chile en el estuario del río Lebu y río Toltén. Se procedió a determinar cómo influyen distintas condiciones de borde costeras y la magnitud de éstas. Dentro de estas condiciones se estudió la magnitud de las corrientes oceánicas paralelas a la costa, la presencia de una barra lateral en la desembocadura del río, y la influencia de la velocidad del viento paralelo y perpendicular a la costa. Además, se realizó una modelación para incorporar el efecto de las mareas y analizar su influencia sobre la cuña salina. Como resultados, se plantean las ecuaciones que describen el sistema en régimen permanente considerando una cuña salina presente en un cauce el cual desemboca en un cuerpo de agua salada luego de sufrir un aumento abrupto en su ancho y profundidad. Se establece el supuesto de la existencia de una crisis en esta singularidad, con condiciones supercríticas aguas abajo de ésta, y luego pasar a tener condiciones subcríticas a través de un resalto hidráulico. Este supuesto se comparó con simulaciones numéricas, de lo cual se concluyó que efectivamente existe crisis y luego flujo supercrítico, sin embargo se descarta la presencia de un resalto o flujo subcrítico a menos que exista un control hidráulico aguas abajo que lo imponga. Además se obtienen resultados satisfactorios de la modelación realizada con ELCOM, al compararla con mediciones de sistemas reales. Por ello, con esta herramienta validada, se analizó la influencia del viento, mareas, corrientes oceánicas y angostamientos en la boca del estuario, y cómo éstas afectan la extensión de la cuña salina. Teniendo como resultados, que vientos en el sentido de escurrimiento del río aumentan la extensión de la cuña, mientras que para vientos en sentido opuesto y transversales al río reducen su longitud, que los niveles mínimos de mareas son los que determinan el comportamiento del alcance de la cuña salina, que a mayor velocidad de corrientes paralelas a la costa, menor es el tamaño de la cuña salina y que la longitud de la intrusión se ve disminuida fuertemente al existir un angostamiento en la boca del estuario. Finalmente se desea dejar establecido el modelo para poder ser aplicado a otros sistemas naturales de estuario en presencia de una cuña salina y poder predecir el comportamiento de estos, considerando la influencia de los distintos parámetros que influyen en las características del flujo y tener especial cuidado en los que son más influyentes.

Orientador : Prof. Dr. César de Castro Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 11/03/2016 / Inclui referências : f. 74-83 / Área de concentração: Geologia ambiental / Resumo: O Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP) é um dos mais importantes estuários da costa sul americana do ponto de vista socioeconômico, onde atividades industriais, portuárias, extrativistas e urbanas são exercidas. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são contaminantes orgânicos de controle prioritário pelas agências ambientais, e alcançam o ambiente marinho através da introdução direta de petróleo e derivados, bem como de resíduos de combustão destes produtos e de biomassa. Neste estudo foram determinadas as concentrações de HPAs em amostras de sedimento superficial e de material particulado em suspensão (MPS) ao longo do eixo leste-oeste do CEP, avaliando as fontes e a distribuição destes compostos nas duas matrizes ambientais. Além disso, foram determinadas as concentrações de HPAs no MPS em duas campanhas em diferentes condições climáticas e oceanográficas. As concentrações de HPAs totais no sedimento variaram de 0,6 a 63,8 ng g-1, com os maiores valores registrados na porção interna do CEP. Já no MPS, os resultados de HPAs variaram de 391 a 4164 ng g-1, com valores elevados na desembocadura do CEP. A análise de razões diagnósticas de HPAs sugere que os compostos encontrados no sedimento são derivados principalmente de fontes pirolíticas, provenientes da queima de combustíveis fósseis, relacionada com atividades industriais, portuárias e urbanas. Os HPAs encontrados no MPS indicaram o predomínio de fontes petrogênicas, possivelmente associadas ao tráfego de embarcações no CEP. Compostos petrogênicos (menor massa molar) são degradados mais facilmente que os compostos pirolíticos (maior massa molar), logo tendem a ser menos abundantes nos sedimentos em relação aos compostos mais pesados. Assim, a introdução recente de contaminantes é mais claramente indicada no MPS, uma vez que os compostos ainda estão presentes em concentrações e composições similares ao aporte, ou seja, sem terem sofrido degradação ou assimilação pela biota. Na avaliação sazonal, foi observada distribuição heterogênea de HPAs entre os pontos amostrais, com a concentração de HPAs, em março de 2013, variando de 455 a 6334 ng g-1, com média de 1524 ng g-1 ± 1639; e em setembro de 2013, foram observadas concentrações mais elevadas, variando 17791 a 60670 ng g-1, com média de 33423 ng g-1 ± 12325. Estes resultados podem indicar altas taxas de degradação química e fotoquímica de alguns HPAs na época mais quente e chuvosa, além de uma introdução acentuada de HPAs acumulados ao longo do mês de setembro, após intensa precipitação anterior a esta campanha. As razões diagnósticas de HPAs sugerem que as fontes dos compostos na primeira coleta são mistas, ou seja, tanto petrogênicas como pirolíticas, enquanto a fonte dos compostos na segunda coleta é majoritariamente petrogênica, numa concentração bastante elevada, podendo estar relacionada à algum acidente portuário não documentado, que resultou em uma introdução direta de petróleo e derivados. Palavras-chave: hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, Baía de Paranaguá, sedimento, material particulado em suspensão, contaminação orgânica, variação sazonal. / Abstract: The Paranaguá Estuarine Complex (PEC) is one of the most socio-economic important estuaries of the South American coast, where industrial, port, extractive and urban activities are exercised. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are organic contaminants of priority control by environmental agencies, and reach the marine environment through direct introduction of oil and its products, and waste combustion of these products and biomass. This study determined the PAH concentrations in surface sediment samples and suspended particulate matter (SPM) along the east-west axis of the PEC, evaluating the sources and distribution of these compounds in both environmental matrices. Moreover, PAH concentrations in SPM were determined in two campaigns in different climatic and oceanographic conditions. The total PAH concentrations in sediment ranged from 0.6 to 63.8 ng g-1, with the highest values recorded in the internal portion of the PEC. In the SPM, the results of PAHs ranged from 391 to 4164 ng g-1, with highest values at the mouth of the PEC. The analysis of diagnostic ratios of PAHs suggests that the compounds found in the sediment are primarily derived from pyrolytic sources, from the burning of fossil fuels related to industrial, port and urban activities. The PAHs found in SPM indicated the predominance of petrogenic sources, possibly associated with vessel traffic in the PEC. Petrogenic compounds (low molecular weight - LMW) are degraded more easily than pyrolytic compounds (high molecular weight - HMW), so tend to be less abundant in sediment relative to HMW compounds. Thus, the recent introduction of contaminants is more clearly indicated in the SPM, since the compounds are still present in concentrations and compositions similar to the input, ie, without undergoing degradation or assimilation by biota. The seasonal assessment indicated heterogeneous distribution of PAHs between sampling points, with the concentration of PAHs in March 2013, ranging from 455 to 6,334 ng g-1, with average 1,524 ng g-1 ± 1,639; and in September 2013, higher concentrations were observed, ranging from 17,791 to 60,670 ng g-1, with an average of 33,423 ng g-1 ± 12,325. These results may indicate high chemical and photochemical degradation rates of some PAHs in the hottest and rainy period, and a marked introduction of PAHs accumulated along September, after intense rainfall prior to this campaign. The diagnostic ratios of PAHs suggests that the sources of the compounds in the first campaing are mixed, both petrogenic and pyrolytic, while the source of the compounds in the second campaing is mostly petrogenic, with high concentration of LMW compounds, that can be related to not documented port accident, resulting in a direct introduction of oil and its products. Keywords: polycyclic aromatic hydrocarbons, Paranaguá Bay, sediment, suspended particulate matter, organic contamination, seasonal variation.