Existen crecientes problemas de degradación ambiental que afectan a los ecosistemas acuáticos y que han llevado a la necesidad de un monitoreo en la calidad biológica del agua. Para evaluar la calidad del agua en un sistema acuático es necesario el estudio de la fracción biológica del ecosistema, además de un monitoreo instrumental (mediante análisis químicos del agua). La evaluación biológica usando macroinvertebrados tiene una gran ventaja sobre los métodos químicos y es que éstos funcionan como integradores reflejando el estado de un cuerpo de agua durante un período de tiempo de semanas o meses, en cambio los métodos químicos, si bien son más exactos, poseen la desventaja de poder medir solamente un evento puntual en un momento determinado. Los Índices Bióticos se basan en la abundancia y diversidad de grupos de macroinvertebrados acuáticos y se utilizan para evaluar el grado de calidad ambiental. Numerosos estudios demostraron que la descarga de efluentes en los sistemas lóticos, puede producir cambios de variada importancia en la composición de las comunidades acuáticas. Desaparecen los grupos incapaces de sobrevivir en tales condiciones, siendo reemplazados por otros nuevos, algunos pueden persistir en número muy reducido y los que se benefician con la situación aumentan considerablemente su densidad poblacional (Armitage et al., 1983; Hellawell, 1986; Metcalfe, 1989; Alba-Tercedor, 1996; Alba-Tercedor et al., 2002). Actualmente existen diversos tipos de índices bióticos, la mayor parte de estos índices fueron desarrollados en Europa y Norte América, entre los más utilizados se encuentran el BMWP (Biological Monitoring Working Party), el BBI (Belgium Biotic Index) y el EPT (Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera). En Argentina, debido a las diferencias biogeográficas, Gualdoni & Corigliano (1991), Miserendino & Pizzolón (1999, 2000), Rodrigues Capítulo et al. (2001), entre otros, han desarrollado nuevos bioíndices ajustando los originales ya existentes en el hemisferio norte. En el trabajo de Miserendino & Pizzolón (1999), los autores proponen un índice para evaluar la calidad de agua de ríos y arroyos patagónicos, utilizando como base el BMWP desarrollado previamente en Inglaterra y lo denominaron BMPS (Biotic Monitoring Patagonian Streams). Se basaron en el estudio de 43 ríos, principalmente de la provincia de Chubut, en donde se colectaron más de 200 macroinvertebrados. El BMPS muestra una tabla con 95 familias con diferentes grados de sensibilidad a la contaminación: de 1 a 10. Dicho índice fue testeado con éxito en Esquel (Miserendino & Pizzolón, 2001a; Mierendino, 2009) y en San Martín de los Andes (Macchi & Dufilho, 2001). Históricamente, la Patagonia andina fue protegida de la contaminación antropogénica debido a su lejanía, baja densidad poblacional, acceso dificultoso y la existencia de numerosos Parques Nacionales y reservas. Sin embargo, en los últimos 30 años, la población se ha incrementado, principalmente debido a la inmigración de otras regiones de Argentina, involucrando cambios en las prácticas agrícolas y ganaderas, aprovechamiento forestal, construcción de presas hidroeléctricas, canalización de cursos de aguas y extracción de petróleo, lo que ha aumentado el riesgo de contaminación sobre los distintos recursos hídricos. Por lo tanto, monitorear los ambientes acuáticos permitirá evaluar la existencia de cambios en la calidad de agua de los mismos. El objetivo general de este trabajo fue la aplicación de distintos índices bióticos en tres sistemas de ríos y tributarios dentro del Parque Nacional Nahuel Huapi que presentaron diferentes disturbios antrópicos: el sistema Challhuaco-Ñireco, el Catedral-Gutiérrez y por último el Manso-Villegas. Para ello se realizaron dos muestreos uno durante la primavera tardía y otro en verano durante tres años consecutivos (2009-2011). Las estaciones en cada sistema se ubicaron en zonas pre-impacto, impactadas y post-impacto. Los muestreos consistieron en la toma de muestras de agua para análisis químicos de rutina. Se midieron, in situ, las variables físicas del agua como la temperatura, pH, oxígeno disuelto, porcentaje de saturación del oxígeno disuelto, salinidad, conductividad y TDS; y en laboratorio se midieron las concentraciones de nutrientes (amonio, nitritos, nitratos y fósforo reactivo soluble) y pigmentos fotosintéticos (clorofila-a y feofitina-a). Para los macroinvertebrados, en cada estación se realizaron muestreos con red de malla no superior a las 300 µm. Se realizaron muestreos cuantitativos con red Surber y cualitativos con metodología “Kick”. El material colectado se preservó en alcohol al 70%. En el laboratorio, se procesaron las muestras en bandejas blancas ya que permitieron separar fácilmente los macroinvertebrados para su posterior conteo y determinación de los distintos grupos (familia, género y en algunos casos especie) utilizando diferentes guías taxonómicas actualizadas (Croft, 1986; Domínguez et al., 1994, 2009; Lopretto & Tell, 1995; Merritt & Cummins, 1996). Los resultados obtenidos a partir de los análisis físico-químicos del agua, del análisis taxonómico de las comunidades de macroinvertebrados bentónicos, de la aplicación y la comparación de los diferentes índices bióticos y por último, del análisis estadístico multivariado (CANOCO), permitieron realizar una evaluación de la calidad de las aguas en dichos sistemas acuáticos y una comparación de los diversos índices considerados, pudiendo indicar cuál es el más apropiado para aplicar en la zona de estudio y para realizar futuros biomonitoreos en otros sistemas lóticos de Patagonia Norte. Este estudio aportará información sobre el estado de los cursos de agua y a su vez, permitirá detectar y cuantificar los efectos producidos por disturbios antrópicos y ambientales.

Tesis entregada a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al grado de Magíster en Ciencias Biológicas. / En la actualidad los sistemas lóticos mediterráneos han sido altamente modificados y contaminados por actividades de tipo antrópico, afectando la estructuración de las comunidades de macroinvertebrados bentónicos. Esta investigación tuvo como objetivo determinar la estructuración de los grupos funcionales alimentarios de macroinvertebrados bentónicos y su relación con los factores ambientales en un río mediterráneo de origen altoandino de Chile Central. Nuestros resultados mostraron una baja similitud en la estructuración de los grupos funcionales entre los tramos altos y bajos del río (ANOSIM, R= 0.969; p < 0.05), la que estaría influenciada principalmente por las concentraciones de nitrato, nitrito, amonio y fosfato, asociadas a la contaminación de origen orgánico. Aun así, el río es capaz de recuperar un estado ecológico permitiendo sustentar la fauna nativa íctica y de macroinvertebrados bentónicos del lugar, las que se caracterizan por su alto grado de endemismo. / At present, Mediterranean lotic systems have been highly modified and contaminated by anthropogenic activities, negatively affecting the diversity and structure of benthic macroinvertebrates communities. This research aims to determine the structure of the food functional groups of benthic macroinvertebrates and their relationships with the environmental factors of a Mediterranean river of high Andean origin in Central Chile. Our results showed a low similarity in the structuring of the functional groups between the high and low sections of the river (ANOSIM, R= 0.969; p < 0.05). These results would be influenced by variations in the concentration of nitrate, nitrite, ammonium and phosphate, associated with pollutants of organic origin. Even so, the river is suitable for recovering an ecological status, allowing it to sustain the native macroinvertebrates and fish fauna of the place, fauna which is characterized by their high degree of endemism.

La agricultura es una de las actividades económicas más importantes del mundo tanto por los ingresos económicos que representa para las economías nacionales así como por la gran cantidad de empleos que genera, sin embargo como toda actividad humana ha ejercido una fuerte presión sobre el medio natural siendo los ambientes acuáticos uno de los más afectados. La presente investigación tiene como objetivo evaluar la degradación de ambientes acuáticos en la cuenca baja del río Utcubamba (Amazonas-Perú), zona donde se desarrolla una próspera actividad agrícola, utilizando el potencial de bioindicación de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos. Se eligieron seis estaciones de muestreo ubicadas tanto en el río principal como en sus afluentes, estableciendo zonas control y zonas de estudio, las cuales fueron evaluadas durante la estación húmeda (febrero 2009) y la estación seca (setiembre 2009). En primer lugar se caracterizaron las condiciones ambientales y de calidad de agua en las estaciones de muestreo evaluadas, para luego analizar la estructura comunitaria y las medidas bioindicadoras de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos. Se encontraron cambios notables en las características ambientales (hidrología e integridad ambiental) y de calidad del agua entre ambas épocas, mas no así entre estaciones de muestreo; sin embargo los análisis comunitarios confirmaron la existencia de diferencias a escala temporal y entre estaciones de muestreo mediante técnicas estadísticas no paramétricas. La prueba de Wilcoxon-Mann-Whitney encontró diferencias significativas de las variables riqueza y abundancia a nivel temporal (p<0,05), mientras que el análisis ANOSIM las encontró en la estructura comunitaria a nivel temporal (p<0,05) y entre estaciones de muestreo (p<0,05). Los análisis de agrupamiento y ordenamiento nMDS definieron dos grupos bien diferenciados a un nivel de 45% de similitud, un primer grupo considerado el menos degradado conformado por las estaciones E-01, E-02 y E-06 y el segundo considerado el más degradado conformado por E-03, E-04 y E-05; estos resultados fueron apoyados por lo encontrado por las medidas bioindicadoras de composición y riqueza y los análisis bióticos que exhibieron una gradualidad en los mismos. De esta manera puede concluirse que a partir del análisis de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos fue posible encontrar diferentes grados de degradación de los ecosistemas lóticos de la cuenca baja del río Utcubamba. Otros aportes importantes de la investigación son el hallazgo de una elevada diversidad de la macrofauna bentónica en ambientes acuáticos de selva alta (90 taxa), presencia de géneros con importante potencial en estudios de bioindicación (Baetodes, Leptohyphes y Tricorythodes) y la aplicabilidad de los índices bióticos BMWP/Col e IBF en el área de estudio. Palabras clave: macroinvertebrados bentónicos, agricultura, medidas bioindicadoras, río Utcubamba, Perú / --- Agriculture is one of the most important economic activities in the world, both because of the income it represents for national economies, and the large number of jobs it creates. But like any human activity, it has exerted strong pressures on natural environments, particularly aquatic environments. This research aims to evaluate the degradation of aquatic environments in the lower Utcubamba River basin (Amazonas, Peru), an area of developing prosperous agricultural activity, using the principles of bioindication, which assesses species distribution of the benthic macroinvertebrate community to help determine environmental changes. Six sampling stations located in the main River and its tributaries were chosen, establishing control zones and study areas. These were evaluated during the wet season (February 2009) and the dry season (September 2009). First, the environmental conditions and water quality were characterized, and then the community structure and metrics of benthic macroinvertebrate community in the study area was analyzed. Clear changes in environmental characteristics (hydrology and environmental integrity) and water quality between the two periods were found, although differences in these environmental characteristics were not recorded between sampling stations. However, community analysis confirmed the existence of differences in species distribution between the time periods and between sampling stations using non-parametric statistical techniques. The Wilcoxon-Mann-Whitney test found temporal differences (p <0.05) in richness and abundance variables, while the ANOSIM analysis found differences in the community structure between the time periods (p <0.05) and between sampling stations (p <0.05). The cluster analysis and ordination nMDS identified two distinct groups at a level of 45% similarity, the first group considered the least degraded formed by the stations E-01, E-02 and E-06 and the second considered the most degraded formed E-03, E-04 and E-05, these results were supported by the findings of the metrics of compositio.

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El ecosistema fluvial integra la biota, interacciones biológicas y procesos físicos y químicos que determinan cómo funcionan dichos sistemas. En los arroyos pampeanos tanto el biofilm como las macrófitas acuáticas constituyen recursos basales importantes para las comunidades acuáticas de macroinvertebrados. Dichos recursos también proporcionan energía acumulada en forma de materia orgánica. Además en estos ambientes los valores de nutrientes son eleva¬dos. El análisis del complejo biológico resulta de sumo interés para interpretar tanto el balance energético fluvial como la calidad del agua. En este contexto los macroinvertebrados tienen un papel relevante en el procesamiento del material fino y de los sedimentos ya que son los principales consumidores de materia orgánica particulada y representan una biomasa impor¬tante en los sistemas lóticos. El objetivo general de este estudio fue determinar y comparar la dieta de los principales macroinvertebrados de ambientes lóticos de la llanura pampeana que presentan diferentes grados de disturbio con el fin de establecer su ubicación dentro de los grupos funcionales alimentarios (GFA) y sus relaciones tróficas, para ello fueron empleadas las técnicas de análisis de contenido intestinal, isótopos estables y estequiometría ecológica. Los arroyos pampeanos seleccionados para este estudio fueron el arroyo Rodríguez y el arroyo Carnaval ambos afluentes del Río de La Plata en los cuales se seleccionaron tres sitios, dos ubicados en el arroyo Rodríguez (R1: Latitud S: 340 53´59.89”; Longitud O: 580 3´44.26”) y R2: Latitud S: 340 52´42.95”; Longitud O: 580 2´7.79”) los cuales se hallan aguas abajo de la des-carga de un frigorífico y de un dique de contención localizado en un barrio privado. El sitio del arroyo Carnaval (C: Latitud S 340 53´8.67”; Longitud O 580 5´23.43”) presenta como principal impacto observable, el dragado de su cauce y fue tomado como “referencia” por sus mejores condiciones fisicoquímicas del agua. Fueron realizadas 5 campañas de muestreo durante noviembre del 2009 hasta diciembre del 2010. Se tomaron datos fisicoquímicos: oxígeno disuelto (OD), conductividad, pH, turbidez, Tº, demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), demanda química de oxígeno (DQO), nitritos (N-NO2-), nitratos (N-NO3-), amonio (N-NH4+) y fosfato (P-PO43-) e hidrogeomorfológicos: velocidad de corriente, ancho mojado, profundidad media, caudal, sólidos suspendidos totales (SST), porcentajeorgánico de SST, materia orgánica particulada fina (MOPF), materia orgánica particulada gruesa (MOPG), granulometría del sedimento; así como muestras de biofilm (epipelon, epifiton) y de macroinvertebrados presentes en el sedimento y la vegetación. Todas las muestras fueron obtenidas por triplicado. En una campaña adicional realizada en noviembre del 2011 se analizó la concentración de metales pesados, pesticidas e hidrocarburos en el sedimento (analizados mediante métodos estándar) así como también se determinaron los valores de δ15N y δ13C y contenido de C:N:P de los SST, vegetación acuática, biofilm (epipelon y epifiton) y de los macroinvertebrados bentónicos. Los resultados de las variables fisicoquímicas, el índice biótico de calidad de agua (IBPAMP) y la taxocenosis de la comunidad demuestran un fuerte impacto antropogénico en el arroyo Rodríguez con contaminación principalmente de origen orgánico, aunque también se detectó la presencia de metales pesados por debajo de los valores permitidos. El arroyo Carnaval pre-sentó mejores condiciones de calidad de agua evidenciada por el elevado oxígeno disuelto, la baja conductividad, y los bajos valores de nutrientes, de DBO5 y de DQO que posee este sitio. En ambos sitios del arroyo Rodríguez los valores de OD fueron bajos y el resto de los paráme-tros mencionados fueron más elevados. La mayoría de los organismos analizados en este estudio formaron parte del grupo funcional de colectores recolectores. Esto destaca la afinidad que poseen los taxa por el detrito indi-cando la importancia de este recurso para estos ecosistemas lóticos pampeanos. Se observó una coincidencia elevada entre los GFA asignado para los taxa de los arroyos pampeanos y los de sus congéneres de América del Norte. La principal diferencia estuvo dada por la ausencia de organismos netamente fragmentadores. Se pudo observar un fuerte consumo de detritos, restos vegetales y algas en los taxa no depredadores. En cambio en los taxa depredadores los restos animales estuvieron constituidos por quironómidos, oligoquetos y microcrustáceos, todas estas presas forman parte del GFA de los colectores. Esto afirma la idea de que los colec¬tores, debido a su prevalencia y modo de alimentación, jugarían un rol importante en las redes tróficas de los ecosistemas acuáticos en el reciclado de la materia entre los recursos basales y los niveles tróficos superiores. El estudio de la alimentación permitió representar las interacciones entre las especies en dia¬gramas denominados redes tróficas los cuales representan la estructura a partir de la cual las comunidades se organizan según la transferencia de materia y a lo largo de un flujo de energía y son fundamentales para describir la dinámica de poblaciones y comunidades. El método empleado para su estudio fue el análisis de los contenidos intestinales, el cual representa el tipo de alimento disponible y consumido. Para crear los diagramas tróficos fueron considera¬dos todos los macroinvertebrados registrados, excluyendo a aquellos ejemplares con el tubo digestivo vacío o aquellos con hábito alimentario suctorial. Los resultados indicaron que en el arroyo Carnaval el número de relaciones en los gráficos de conexiones tróficas fueron mayores y más complejas que en el arroyo Rodríguez donde la trama se ve simplificada. A su vez se observó una disminución de las conexiones sobre todo durante los meses donde la temperatura fue más baja. Un método complementario al estudio de los contenidos intestinales aplicado en este trabajo fue el análisis de los isótopos estables los cuales constituyen una herramienta útil para esti¬mar la posición de los organismos en la trama trófica así como los recursos de materia orgánica dentro del ecosistema. También son de gran utilidad para detectar fuentes contaminantes o diferentes procesos que ocurren en el ambiente. Los resultados de isótopos estables indicaron que el rango de valores de δ15N en el arroyo Rodríguez fue bajo probablemente por el aporte de fertilizantes provenientes de las huertas aledañas, evidenciado por el valor bajo del material sestónico (sólidos suspendidos) a su vez los valores para la MO fueron elevados por lo cual los mismos provendrían de desechos cloa-cales. En el arroyo Carnaval el rango elevado podría corresponder a una condición natural de los arroyos pampeanos en donde debido a las condiciones anóxicas de los sedimentos los mismos se encuentran enriquecidos con δ15N respecto a otros ambientes. El δ13C indicaría que las fuentes de carbono para los taxa en el arroyo Rodríguez serían el seston, epipelon, epifiton y Alternanthera filoxeroides. En el arroyo Carnaval los taxa obtendrían el carbono proveniente de la materia orgánica particulada y el epipelon. Las relaciones de carbono, nitrógeno y fósforo (C:N:P) de los taxa no mostraron diferencias muy marcadas entre los sitios estudiados. Esto podría indicar un fuerte mecanismo de re¬gulación en los organismos tolerantes para mantener la homeostasis estequiométrica en un ambiente con elevado contenido de nutrientes. Por lo cual la teoría estequiométrica sería una herramienta útil para estudiar el balance de energía en las interacciones ecológicas de las co¬munidades bentónicas fluviales.

Título de Biólogo con mención en Medio Ambiente / En Chile los ríos presentan alta variabilidad ambiental en la conductividad, este parámetro es un estresor de los organismos acuáticos y sirve para estimar el grado de perturbación de los ríos. Los efectos de la conductividad sobre los macroinvertebrados bentónico son contexto-dependientes y pueden usar mecanismos homeostáticos que son necesarios para mantener su concentración interna de solutos. Existen respuestas que pueden darse en macroinvertebrados como resultado de (entre otros fenómenos) adaptación local y plasticidad fenotípica. Un organismo que habitan este tipo de sistemas lóticos dentro de los macroinvertebrados bentónicos es Smicridea annulicornis. Proponemos que S. annulicornis responde plásticamente en sus rasgos de desempeño a distintas conductividades y que depende de la cuenca de origen. Las capturas del macroinvertebrado fueron hechas en ríos de las cuencas de Choapa, Maipo y Maule. Se determinó que los rasgos nado, protección y caminata poseen diferencias significativas entre poblaciones en asociación al tamaño corporal. Mientras que al considerar la cuenca hidrográfica los rasgos nado, protección y flexión poseen diferencias significativas entre poblaciones lo que se puede interpretar como adaptación local, solo caminata presenta estas diferencias significativa en interacción de conductividad con cuenca. No existieron estas diferencias en los rasgos con conductividad por lo no se podría expresar plasticidad fenotípica. Comprobamos que los rasgos de desempeño S. annulicornis dependen de la cuenca de procedencia lo que se podría interpretar como adaptación local y que la conductividad no afecta estas respuestas. / In Chile rivers have high environmental variability in conductivity, this parameter is a stressor of aquatic organisms and serves to estimate the degree of disturbance of rivers. The effects of conductivity on benthic macroinvertebrates are context-dependent and can use homeostatic mechanisms that are necessary to maintain their internal concentration of solutes. There are responses that can occur in macroinvertebrates as a result of (among other phenomena) local adaptation and phenotypic plasticity. An organism that inhabits this type of lotic systems within the benthic macroinvertebrates is Smicridea annulicornis. We propose that S. annulicornis responds plastically in its performance traits to different conductivities and that it depends on the basin of origin. The macroinvertebrate catches were made in rivers of the Choapa, Maipo and Maule basins. It was determined that swim, protection and trek traits have significant differences between populations in association with body size. While when considering the watershed the swim, protection and flexion features have significant differences among populations that can be interpreted as local adaptation, only trek presents these significant differences in conductivity interaction with basin. These differences did not exist in the traits with conductivity so it is not express phenotypic plasticity. We found that S. annulicornis performance traits depend on the basin of origin, which could be interpreted as local adaptation and that conductivity does not affect these responses. / El financiamiento de este estudio está inserto dentro de los proyectos FONDECYT N° 1114098 a cargo del Dr. Mauricio José Carter Montecinos (Co-director de tesis) y Nº 1150348 a cargo del Dr. R. Ramos.

La sostenibilidad de la producción piscícola marina en jaulas flotantes requiere, entre otras cuestiones, de la mejora de la gestión ambiental y de la reducción de los impactos ambientales que la actividad genera. Para ello, es importante tener un buen conocimiento de los efectos que el enriquecimiento orgánico tiene en el ecosistema y conocer los procesos de recuperación cuando la actividad cesa. Este estudio se llevó a cabo en una piscifactoría de dorada (Sparus aurata) ubicada en la costa del Mediterráneo español. Se estimaron los flujos bentónicos in situ de oxígeno y nutrientes, se midieron parámetros de la columna de agua y de los sedimentos y se determinó la macrofauna bentónica, bajo una jaula ubicada en el centro de la instalación y en una estación control. Se realizaron 8 campañas de muestreo abarcando dos fases: la de funcionamiento y tras el cierre definitivo de la actividad acuícola. En la fase de funcionamiento se observó que en los sedimentos bajo las jaulas se generó una acumulación de materia orgánica y fósforo total y los sedimentos se volvieron más reductores, mostrando niveles máximos en verano. La macrofauna presentó una menor riqueza específica y una mayor abundancia respecto del control siendo el poliqueto Capitella capitata la especie dominante bajo las jaulas. Debido a la mineralización de la materia orgánica, los sedimentos bajo las jaulas funcionaron como un sumidero de oxígeno disuelto, y también como una fuente, hacia la columna de agua, de nitrógeno inorgánico disuelto y fosfato. Sin embargo, los flujos de sílice no parecieron verse afectados por la actividad de la piscifactoría. En la columna de agua se produjo una disminución de la concentración de oxígeno disuelto y un aumento de nitrógeno inorgánico disuelto y fosfato, llegando a modificarse, en ocasiones, la relación estequiométrica de los nutrientes y el nutriente limitante para la producción primaria. A pesar de haber encontrado mayores concentraciones de nutrientes en las inmediaciones de las jaulas, no se apreció una correspondencia con los niveles de clorofila a probablemente debido al papel que juega el biofouling marino de las estructuras sumergidas de las instalaciones piscícolas en el aprovechamiento de nutrientes, partículas y fitoplancton. Tras el cese definitivo de la actividad, la recuperación de la zona se manifestó, a distintas escalas temporales, mediante síntomas de recuperación parcial de los diversos parámetros abióticos y bióticos del medio. El primer parámetro en recuperarse fueron los flujos bentónicos de amonio, seguido de los de fosfato y oxígeno disuelto y el porcentaje de materia orgánica en los sedimentos, los cuales a los 3 meses del cese de la piscifactoría ya mostraron niveles semejantes a los medidos en la estación control. A los 9 meses del cese también se vieron recuperados el resto de parámetros abióticos de los sedimentos perturbados por la actividad, tales como el porcentaje de la fracción gruesa, la concentración de fósforo total y las medidas del potencial redox. La recuperación de la macrofauna fue más lenta que la de los parámetros abióticos. A los 3 meses del cese de la actividad, la abundancia de Capitella capitata ya había descendido drásticamente, en el área que fue afectada por la piscifactoría, pero no se observó hasta el muestro después de 2 años del cierre de la piscifactoría niveles semejantes de riqueza específica en las dos zonas muestreadas. / Morata Higón, T. (2013). Procesos de intercambio de materiales en la interfase agua-sedimento en piscifactorias marinas en jaulas flotantes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34772 / TESIS

The inhabitants of marine benthos must combat the ecological pressure caused by predation, competition and fouling through a series of mechanisms, one of which is chemical defense. This type of protection is particularly extended among sessile and/or sluggish organisms, such as sponges, soft corals or ascidians. The strategies to prevent predation are related to bad taste rather than to toxicity. Moreover, they must be considered along with nutritional quality, since the more nutritious the prey, higher quantities or more potent repellents are needed to gain protection. The production of defensive secondary metabolites is energetically expensive. For this reason, the Optimal Defense Theory (ODT) predicts that defenses must be allocated in the most valuable or more exposed structures or body-regions. In Antarctic communities, the main predators are asteroids, and defensive agents are hence expected to accumulate in superficial layers of potential prey. But dense populations of amphipods, which associate opportunistically with biosubtrata, obtaining both refuge and direct or indirect sources of nutrition, are also very influencing on these bottoms. It has been reported that chemical defenses are very common in Antarctic organisms, in accordance with our results. However, the research effort has not been the same for all the groups, and there are still many aspects to learn on the chemical ecology, like the identification of the implicated products, their mode of functioning or their localization and origin. This PhD has focused on three relevant groups of the Antarctic benthos, quite understudied: hexactinellid sponges, soft corals and colonial ascidians. Two influencing sympatric predators were selected, the sea star Odontaster validus, which is a known model predator, and for the first time, the amphipod Cheirimedon femoratus, used to perform feeding experiments for the detection of repellent chemical defenses. We designed a new protocol which provided numerous methodological profits, as well as a remarkable discriminatory potential for unpalatable activities. In a survey with 31 species of Antarctic organisms, a larger incidence of unpalatable activities was recorded towards C. femoratus than against the asteroid, especially in algae and sponges, in which amphipods may particularly influence defenses distribution for representing potential host-preys. Some organisms instead, seemed to exploit alternative defensive strategies. The ecological success of the three studied groups is probably related to the presence of chemical defenses. In hexactinellid sponges these are weak, yet compensated with a low energetic content, and derive from primary metabolites, such as steroid derivates. Some glucosphingolipids instead, could have a chemotaxonomical value as chemical markers in rossellid sponges. In soft corals, chemical protection is obtained from products originating from both, primary (wax esters) and secondary metabolism (sesquiterpenoids), which seem to cooperate in an additive way, and are likely exuded within the coral mucus in living specimens. The use of primary metabolites for defense represents an effective energy saving strategy. In colonial ascidians, defensive secondary metabolites of terpenoid and alkaloid nature with potent bioactivities predominate, and in some species these are accumulated in internal tissues. Presumably, this distribution is related to the production of chemically defended lavae. Some bioactive secondary metabolites isolated from various sources, like the meridianins, may suggest a broad evolutionary retention, or a symbiotic origin. Regarding bacterial antifouling, ascidians exhibited poor activity, while some soft corals did display inhibition. With this work we provide the identification, localization, and possible origin of several defensive agents in three relevant groups of Antarctic benthic invertebrates. / Los habitantes del bentos antártico combaten la depredación, la competencia y el recubrimiento desarrollando mecanismos como la defensa química. Ésta estrategia está particularmente extendida entre organismos sésiles y organismos de cuerpo blando. Las defensas repelentes contra depredadores han de considerarse junto con la calidad nutricional, pues las dietas muy energéticas enmascaran la repelencia. La producción de metabolitos secundarios defensivos es costosa. Por ello, la Teoría de Defensa Optimizada (ODT) prevé que han de localizarse en las regiones corporales más valiosas o expuestas. En las comunidades antárticas los principales depredadores son las estrellas de mar y se postula la concentración de defensas en áreas superficiales en las presas. Pero también influyen las poblaciones de anfípodos asociados a los biosustratos, obteniendo en ellos refugio y fuente de alimentación. Esta tesis se centra en las defensas químicas de tres grupos relevantes del bentos antártico relativamente poco estudiados: esponjas hexactinélidas, corales blandos y ascidias coloniales. Se seleccionaron dos depredadores simpátricos, la estrella Odontaster validus y, por primera vez, fue utilizado el anfípodo Cheirimedon femoratus. Diseñamos un nuevo protocolo con numerosas ventajas metodológicas además de un gran potencial discriminatorio, y observamos que en 31 especies hubo mayor repelencia hacia el anfípodo que hacia la estrella, sobretodo en algas y esponjas, que podrían representar potenciales huéspedes-presa. A partir de aquí estudiamos muestras de los tres grupos seleccionados. En hexactinélidas, las defensas químicas son más débiles y derivadas del metabolismo primario, pero compensadas con un bajo valor nutricional. Algunos glucoesfingolípidos, podrían tener valor quimiotaxonómico como marcadores de la familia Rossellidae. En corales blandos existen metabolitos de defensa primarios y secundarios operando sinérgicamente, y probablemente forman parte del mucus superficial. En ascidias coloniales, los metabolitos defensivos son secundarios y muy potentes; además, en algunas especies éstos tienden a acumularse en tejidos internos, presumiblemente para producir larvas protegidas químicamente. Las ascidias mostraron poca actividad antibacteriana, pero algunos corales exhibieron respuestas inhibitorias. Esta Tesis proporciona la estructura, distribución y posible origen de los metabolitos responsables de las actividades defensivas en tres grupos relevantes de invertebrados antárticos.

Vam monitoritzar paràmetres físics i químics, macroinvertebrats bentònics, clorofil·la a, productors primaris i matèria orgànica durant un any (2001-2002) per examinar els efectes d'una font puntual sobre la composició taxonòmica, la estructura de la comunitat, l'organització funcional, la utilització de l'habitat i la estoquiometria al riu la Tordera (Catalunya).Aigües avall de la font puntual, concentració de nutrients, cabal i conductivitat eren majors que al tram d'aigües amunt, mentre que oxigen dissolt era menor. La densitat de macroinvertebrats era més elevada al tram d'aigües avall però la biomassa era similar als dos trams. La riquesa taxonòmica al tram de dalt era un 20% més alt que al tram de baix. Els anàlisis d'ordenació separen clarament els dos trams en el primer eix, mentre que els dos trams presentaven una pauta temporal similar en el segon eix. La similaritat entre els dos trams en composició taxonòmica, densitats i biomasses després de les crescudes d'abril i maig de 2002, indiquen que les pertorbacions del cabal poden actuar com a un mecanisme de reinici de la comunitat bentònica i jugar un paper important per a la restauració d'ecosistemes fluvials.Els dos trams presentaven una biomassa de perifiton, plantes vasculars, CPOM i FPOM similars, mentre que clorofil·la a, algues filamentoses, molses i SPOM eren majors al tram d'aigües avall. La densitat relativa de trituradors era menor sota la font puntual mentre que col·lectors i filtradors van ser afavorits. La biomassa relativa de trituradors també era menor sota la font puntual, però la biomassa de col·lectors i depredadors va augmentar. Les relacions entre densitat de grups tròfics i els seus recursos eren rarament significatives. La relació s'explicava millor amb la biomassa de macroinvertebrats. Els dos trams compartien la mateixa relació per raspadors, col·lectors i filtradors però no per trituradors i depredadors.La densitat i la biomassa de macroinvertebrats es trobaven positivament correlacionades amb la quantitat de recursos tròfics i la complexitat d'habitat, mentre que la riquesa taxonòmica es trobava negativament relacionada amb paràmetres hidràulics. La influència dels substrats inorgànics prenia menor rellevància per a la distribució dels macroinvertebrats. Els anàlisis d'ordenació mostren com les variables del microhabitat de major rellevància eren CPOM, clorofil·la a, algues filamentoses i velocitat. La cobertura de sorra només era significativa per al tram d'aigües amunt i les molses, al d'aigües avall. El número de correlacions significatives entre macroinvertebrats i les variables del microhabitat era més elevat per al tram de dalt que per al de baix, bàsicament per diferències en composició taxonòmica. La biomassa de macroinvertebrats va aportar una informació semblant a la obtinguda per la densitat.Perifiton i molses tenien uns continguts de nutrients similars en els dos trams. Els %C i %N d'algues filamentoses també eren similars en els dos trams però el %P sota la font puntual era el doble que al tram de dalt. Les relacions estoquiomètriques en CPOM, FPOM i SPOM eren considerablement menors sota la font puntual. Els continguts elementals i relacions van ser molt variables entre taxons de macroinvertebrats però no van resultar significativament diferents entre els dos trams. Dípters, tricòpters i efemeròpters presentaven una estoquiometria similar, mentre que el C i el N eren inferiors en moluscs i el P en coleòpters. Els depredadors presentaven un contingut en C i N més elevat que la resta de grups tròfics, mentre que el P era major en els filtradors. Els desequilibris elementals entre consumidors i recursos eren menors en el tram d'aigües avall. A la tardor i l'hivern la major font de nutrients va ser la BOM mentre que a la primavera i a l'estiu va ser el perifiton. / We monitored physical and chemical parameters, benthic macroinvertebrates, chlorophyll a, primary producers, and organic matter for one year (2001-2002) to assess the effect of a point source input on the taxa composition, community structure, functional organization, microhabitat distribution, and elemental stoichiometry in La Tordera stream (Catalonia, NE Spain).Below the point source, nutrient concentrations, discharge, and specific conductance were higher than at the upstream reach, while dissolved oxygen decreased. Total macroinvertebrate density was higher at the downstream reach than at the upstream reach. The two reaches did not differ in macroinvertebrate total biomass. On average, taxa richness at the upstream reach was 20% higher than at the downstream reach. Ordination analysis clearly separated the samples of the two reaches in the first axis and corroborated the effect of the point source on the benthic community. The two reaches followed a similar temporal pattern with respect to the distribution of taxa along the second axis. Higher similarities between the two reaches in taxa composition, densities and biomass after the spates of April and May 2002, suggest that flooding events may act as a reset mechanism for benthic communities and play an important role in stream restoration.The two reaches did not differ in standing stocks of periphyton, vascular plants, CPOM and FPOM. Chlorophyll a, filamentous algae, mosses, and SPOM concentrations were increased by the point source. Relative density of shredders was reduced at the downstream reach, whereas gatherers and filterers were enhanced. Relative biomass of shredders decreased below the point source as well, but gatherers diminished and predators increased. The relationships between density of functional feeding groups and their presumed food resources were rarely significant. The relation between consumers and their food resources was best explained through macroinvertebrate biomass. The two reaches had the same relationship for scrapers, gatherers, and filterers, but differed for shredders and predators.Macroinvertebrate density and biomass were positively correlated with food resources and complexity of habitat architecture while taxa richness was negatively correlated with hydraulic parameters. Inorganic substrate exerted a lesser influence on macroinvertebrate distribution. Ordination analysis revealed that the microhabitat variables of major relevance at the two reaches were CPOM, chlorophyll a, filamentous algae, and maximum water velocity. Sand coverage was only retained at the upstream reach and moss, at the downstream reach. The number of significant correlations between macroinvertebrates and microhabitat variables was higher at the upstream reach than at the downstream reach mainly because of higher taxa richness. Macroinvertebrate biomass provided similar information to that obtained from density in our study case.Periphyton and mosses had similar nutrient contents in the two reaches. The %C and %N filamentous algae was also similar in the two reaches, but %P below the point source was two times higher than that at the upstream reach. Stoichiometric ratios for CPOM, FPOM, and SPOM decreased considerably below the point source. Elemental contents and ratios were highly variable among macroinvertebrate taxa but did not differ significantly between the two reaches, indicating homeostatic regulation. Dipterans, caddisflies, and mayflies had similar elemental contents and stoichiometry, whereas C and N were lower in mollusks and P in beetles. Predators had the higher C and N contents, while %P was higher in filterers and lower in scrapers. Elemental imbalances between consumers and resources were amended at the downstream reach relative to the upstream reach. Macroinvertebrates represented, on average, relatively low nutrient storage in the ecosystem. At the upstream reach, autochthonous production represented the major input of nutrients into the ecosystem food web, whereas the major source of P for heterotrophic production at the downstream reach was represented by allochthonous inputs.