Durant el període 1995-2002 Catalunya va patir una sequera prolongada que va afectar, en diferent grau, als sistemes fluvials de les Conques Internes Catalanes, especialment per la seva durada que va comprendre des d'un mínim de 2 anys en les conques del nord fins a 6 anys en les del sud. Dins aquest marc, aquesta tesi pretén estudiar l'efecte d'aquesta sequera sobre la qualitat físico-química, les comunitats de macroinvertebrats i els índexs biòtics emprats en el seguiment de la qualitat ecològica dels nostres rius, en concret en l'índex BMWPC, l'ASPT, el nombre de tàxons i l'índex EPT. També s'hi ha fet una actualització del BMWPC, i la predicció mitjançant descriptors ambientals del seu valor amb l'objectiu d'avaluar la integritat de les comunitats de macroinvertebrats en els punts de la xarxa de seguiment de les Conques Internes Catalanes (CIC). S'hi inclou també l'estudi de la variació interanual dels principals descriptors físics, químics i biològics analitzats per conques i separant-hi els paràmetres biològics de tots els altres, per la qual cosa s'ha empleat l'anàlisi de PCA i les distàncies de pertorbació obtingudes a partir d'aquestes anàlisis, d'acord amb la metodologia formulada per Sabater et al. (1991). Els resultats obtinguts mostren que els descriptors que s'han utilitzat són els adequats i aquests són, en part, els mateixos que recomana la Directiva Marc de l'Aigua. Es pot dir que l'efecte de sequera és més important especialment per les comunitats menys alterades i que les reduccions de cabal afecten tan a les estructures de les comunitats de macroinvertebrats (efecte parcialment apaivagat als rius regulats) com a la qualitat físico-química dels rius de les CIC. Pel que fa a l'índex BMWPC no ha mostrat cap davallada de seu valor en resposta a la sequera, ja que s'han mesurat durant tot el període uns valors iguals o un xic millors en funció de l'equilibri que s'obté entre els tàxons sensibles que desapareixen i els lenítics que s'incorporen a cada comunitat, la qual cosa fa que sigui un índex robust en front a la sequera. Per avaluar els canvis en l'estructura de les comunitats de macroinvertebrats és precís l'ús de l'índex ASPT, que valora la qualitat relativa de tota la comunitat i s'ha mostrat com a l'òptim per observar l'efecte de la llarga sequera soferta. En relació amb les distàncies de pertorbació s'ha confirmat que augmenten quan minven els cabals i decreixen quan aquests s'incrementen. / During the period between 1995 and 2002 Catalonia suffered a long lasting drought that affected in varying degrees the river system of the Catalan Internal Basins (CIB), especially in which refers to the time length, ranging from a minimum of two years in the north basins to six years in the southern ones. Within this framework, this thesis aims to study the effects of this drought on the physical-chemical quality, the macroinvertebrate communities and the biotic indices used in monitoring the ecological quality of our rivers. Particularly the BMWPC, EPT, ASPT and richness (number of taxa) indexes were used.The update of the BMWPC, and the prediction of the index changes through environmental descriptors of its value in order to evaluate the integrity of the macroinvertebrate communities in the different points of the control network monitoring the CIB have also been made. The interannual variation of the main physical, chemical and biological descriptors by basins was performed, and analysed by separating the biological parameters from all others. For it, the PCA analysis has been used and the disturbance distances in accordance with the methodology formulated by Sabater et al. (1991) were established.The results obtained show that the descriptors used are suitable and are partially the same ones that the Water Framework Directive recommends. The drought effect is important especially for the less altered communities and the flow reductions affect both the structures of the macroinvertebrates communities (effect partially appeased in the regulated rivers) and the physico-chemical quality of the rivers and the CIB.The BMWPC index has not been showing any decrease of its value in relation to the drought. It is to note that it has been measured during periods with equal or slightly better values in terms of the balance achieved between disappearing sensitive taxa and lentic taxa being incorporated into each community, Then the index, proved to be robust in drought conditions. To assess changes in the structure of the macroinvertebrate communities it is necessary to use the ASPT index which establishes the relative quality of the whole community. It has also been proved to be the optimum index to use in order to study the effect of the drought suffered. In relation to the distances from disturbance, it has been confirmed that they have increased when the flows diminished and decreased when flow increased.

Birds have been widely used as bioindicators. In this study we face the use of birds as bioindicators of metal pollution in two different scenarios of contamination: one that takes place in an aquatic environment, the Ebro river basin, and a second that occurs in a terrestrial environment, the Bolivian Andes. In the case of the Ebro river basin, the pollution threat is a factory located at the river bend, close to Flix, that due to its long operational activity and along with the construction of a dam next to the plant around 1960, resulted in the accumulation of 200,000–360,000 tons of industrial wastes in the riverbed, occupying an area of 700 m of length and 60 m of width. In this study case we evaluated whether aquatic birds such as the Purple Heron reflect the potential pollutant exposure from Flix Reservoir among different riverine and deltaic areas, and assess their usefulness as bioindicators. Also we examined if the polluted wastes of Flix reservoir affect the levels of pollution of the habitats where waterbird populations of the Ebro Delta (situated 90 km downstream) forage and feed. As results stable isotopes shown the high nitrification and lower carbon signatures in the river, and together with the niche width metrics, that Common and Sandwich Tern behave as strict specialists at the Ebro Delta, with narrow niche widths, while in the opposite way, Little Tern, Little Egret, Purple Heron, Night Heron and the Moorhen behave like generalists foragers, with broad niche widths. Mercury levels in nestlings of Purple Heron at Flix site and eggs of Audouin’s Gull, Little Tern and Common Tern ‘Banya’ at the Ebro Delta are high enough to be of special concern. Arsenic (specially used in combination with carbon signatures) discriminates outstandingly between marine and freshwater species. Both eggs and nestling feathers of Purple Herons are adequate bioindicators for trace element pollution, but nestling feathers present certain advantages. The six selected blood parameters (TOSC ROO*, TOSC OH*, BhCE, CbE, LDH and MN) provide the first evidence of an association of biological responses with pollutants in heron species. The second study case takes place in Bolivia. Anthropogenic mining has taken place in the Bolivian Andes since at least the fifteenth century. Particularly the East of Oruro Department in the Eastern Andean Cordillera is affected by a long term history of mining. These mining activities were characterized by the deposition of large tailing piles, which accumulated in abandoned and active mines, where trace metals such as lead, arsenic, cadmium, and antimony could reach surface waters and soils, and so the biota. In this case we evaluated the potential of Tinamou species as sentinels of exposure to local trace metal pollution and studied different routes of lead accumulation into the sentinel species, in order to assess the usefulness of feather levels as a measure of the exposure to this pollutant. As results we found that the detected small home ranges detected in Ornate Tinamou (lower than 1 km2) and their sedentary habits make of this species an adequate bioindicator of local pollution. We recommend feathers for future monitoring programs as they are a non invasive sample. Higher rates of histopathological damage were found in kidney at the polluted sites. We detected high levels of trace elements detected at the polluted sites in the two studied species of Tinamou (Ornate and Darwin Tinamou), many of them trespassing hazard levels. The calamus is the most suitable section for assessing the original endogenous lead levels in feather samples. / En este estudio las aves serán utilizadas como bioindicadoras de contaminación por metales pesados en dos escenarios diferentes: el primero en un ambiente acuático, la cuenca del rio Ebro, mientras que el segundo tiene lugar en un ambiente terrestre, los Andes bolivianos. En el primer caso la fuente de contaminación es una fábrica localizada cerca de Flix, que produjo cientos de toneladas de lodos tóxicos. Así evaluamos si aves acuáticas como la Garza imperial reflejan la exposición potencial a los contaminantes de Flix entre zonas fluviales y deltaicas, comprobando su utilidad como bioindicadoras, y también examinamos si dichos residuos afectan a la contaminación de los hábitats donde la avifauna del Delta del Ebro se alimenta. Como resultados los isótopos estables mostraron la alta nitrificación y signaturas más bajas de carbono en el río y observamos que el Charrán común y patinegro actúan como especialistas en el Delta, mientras que Charrancito, Garceta común, Garza Imperial, Martinete y Gallineta de agua son generalistas, presentando amplios nichos tróficos. El mercurio en volantones de Garza Imperial en Flix y huevos de Gaviota de Audouin, Charrancito y Charrán común “Banya” en el Delta presentan valores alarmantes. El arsénico discrimina claramente entre especies marinas y dulceacuícolas. Ambos huevos y plumas son bioindicadores adecuados de contaminación, pero las plumas presentan más ventajas. El segundo estudio tiene lugar en los Andes Bolivianos, donde la actividad minera ha dado lugar a la acumulación de residuos. Evaluamos el potencial de las especies de Tinamúes como bioindicadoras de la exposición a dicha contaminación, incluyendo las diferentes vías de acumulación de plomo en las especies bioindicadoras. Como resultados, los pequeños territorios detectados y hábitos sedentarios hacen del Tinamú Pisacca un bioindicador adecuado de la contaminación local. Se recomienda el uso de plumas al son una muestra no invasiva. El mayor daño histopatológico se encontraron en muestras de riñón de las zonas contaminadas. La contaminación minera ha quedado de manifiesto con los altos niveles detectados en las dos especies estudiadas de Tinamú. El cálamo es la sección más adecuada para la evaluación de los niveles originales endógenos de plomo.

Els resultats que es presenten en aquesta tesi estan centrats bàsicament en l'estudi de la biodiversitat de les diatomees epilítiques presents en els rius de la conca de l'Ebre i en la seva aplicació com a indicadores de l'estat ecològic de les masses d'aigua. Durant els mesos d'estiu del 2005 i 2006 es va realitzar el mostreig de la flora de diatomees epilítiques en un total de 197 i 211 estacions, respectivament, pertanyents a la Xarxa de Control de l'Estat de les Masses d'Aigües Superficials (CEMAS) de la Confederació Hidrogràfica de l'Ebre (CHE). Aquests mostrejos van ser impulsats per la CHE amb l'objectiu d'establir xarxes de control biològic, basades en bioindicadors del fitobentos per tal de conèixer l'estat ecològic de les aigües fluvials d'acord amb el que estableix la Directiva Marc de l'Aigua (DMA). La recollida de les mostres, el seu tractament químic i, la quantificació de les espècies per localitat, s'han basat en les normatives estandarditzades europees CEN/TC 230 EN 13946:2003, norma prEN 14407: 2004 i, en els protocols de la CHE per l'avaluació de la qualitat biològica en rius mitjançant diatomees. L'examen de les mostres recollides ha permès la identificació de 499 tàxons, repartits en 91 gèneres, dels quals 492 han estat a nivell específic o infra-específic. Dels tàxons identificats, 361 estan representats en 751 fotografies realitzades al microscopi òptic, agrupats en 25 làmines. Com a particularitats de la flora s'esmenta d'una banda la presència de 7 espècies al•lòctones segons les consideracions principalment de Coste & Ector 2000 Achnanthidium catenatum, A. druartii, Diadesmis confervacea, Didymosphenia geminata, Gomphoneis minuta, Navicula kotschyi y Reimeria uniseriata) i per l'altre, la presència en algunes localitats de diverses formes teratològiques que podrien indicar condicions adverses del medi (estrès químic o contaminació), encara que en alguns casos podrien ser originades simplement per causes naturals. Com a resultat de la determinació de l’estat ecològic de les masses d’aigua s'ha comprovat l'aplicació i funcionament òptim dels índexs de diatomees (Index de Pol•lució Específica IPS, Index Biològic de Diatomees IBD i Index Europeu CEE), sent l'IPS l'índex més convenient per la bioindicació de l'aigua a la conca de l'Ebre. No obstant, aquests índexs no reflecteixen prou bé les diferències entre algunes ecoregions de la conca de l'Ebre, com ara les capçaleres calcàries. Tenint en compte els resultats obtinguts amb l'IPS, la proporció de localitats estudiades que complirien amb la DMA en aquests 2 anys d'estudi són bastant similars, seria del <62% pel 2005 i del <64% pel 2006. Els resultats de l'índex de Shannon & Weaver indiquen que la diversitat i la riquesa específica s'ajusta a un model relacionat amb la qualitat del medi. Les correlacions d'aquests paràmetres respecte a variables ambientals (pH, conductivitat, clorurs, amoni, fosfats, nitrats, TSS, oxigen dissolt, altitud de la localitat, corrent, amplada i fondària del riu) i els resultats dels índexs de diatomees (IPS, IBD i CEE) mostren que la diversitat de les comunitats de diatomees en les localitats estudiades augmenta quan empitjora l'estat ecològic, seguint un gradient marcat principalment per l'altitud i la concentració de nutrients. L'estudi de l'ordenació de les comunitats de diatomees epilítiques en els rius de la conca de l'Ebre, tenint en compte les variables ambientals de les localitats estudiades, mostra que la seva distribució seguiria un gradient capçalera-desembocadura, marcat per l’increment progressiu de la mineralització en el que se superposen els efectes de les variables ambientals que es relacionen amb els impactes i els nutrients. Les anàlisis clúster dels inventaris seleccionats distingeixen 7 grups de localitats i 6 grups ecològics diferents de diatomees que responen a les pertorbacions observades i als gradients de mineralització i eutròfia que caracteritzen la conca de l'Ebre. / "Diatoms of the Ebro basin: Biodiversity and ecological state of water" TEXT: The aim of this PhD thesis is to contribute to the taxonomic knowledge of the epilithic diatom flora from the rivers of the Ebro basin and to determinate the water quality status in the studied area using benthic diatoms as indicators. The studied area is located inside the Water Quality Surveillance Network of the Ebro Water Agency, CHE (NE Spain). It includes the Ebro and Garona rivers and all the rivers and streams which run into them in the Spanish territory, mostly over a calcareous and sedimentary substrata. A total of 408 epilithic diatoms samples were collected from different environments and ecoregions within the limits of the network of the Ebro Water Agency, CHE (NE Spain) during the summers of 2005 (197 sites) and 2006 (211 sites). Epilithic diatom were sampled, and then treated to prepare permanent diatoms slides following the standard methods (European Committee for Standardization 2003, 2004). The number of taxa identified in the material studied amounted to 499 (492 a specific or infra specific level), belonging to 91 different genera. 361 taxa are presented in 751 light microscope micrographs regrouped in 25 plates. We noticed the presence of species considered rare or exotic for European freshwaters (Coste & Ector, 2000) such as Diadesmis confervacea; Achnanthidium catenatum, Reimeria uniseriata, Navicula kotschyi, Gomphoneis minuta and Didymosphenia geminata. A few diatoms species presented teratological forms have been detected in some localities. However, we could not find a direct relationship of these forms occurrence and any particular cause. In order to evaluate the water quality assessment, three diatoms indices were applied (Specific Pollution Index IPS, Biological Diatom Index BDI and European Index CEC). All of them correlated significantly with water physical and chemical variables, but SPI achieved better correlations, and is therefore to be the best diatom index to be applied in the Ebro basin, although in some cases it did not properly reflected special situations in this basin as calcareous headwaters. According to the cluster and canonical correspondence analyses, nutrient enrichment (from the headwaters to the mouth), environmental variables and impacts were to be the most important variables structuring diatom communities in the Ebro basin.