Wildfire effects on macroinvertebrate communities have not been intensively studied in other areas than the Western US, and the results in fire prone areas like NE Mediterranean and SE Australia are scarce. In this study, Mediterranean streams (both fire affected and control) presented the highest dominance of r-strategy taxa, which are characterized by their high resilience. However, three years after fire, the indirect effects of the riparian canopy removal was still significant in these streams. Located in the same burned catchment, severely canopy affected area of the Vall d'Horta stream showed high aquatic vegetation cover compared to intact canopy cover, which showed, in turn, a high leaf litter cover percentage. Although differences in organic cover were significant in the macroinvertebrate community structure and turnover, hydrology was also a very important factor that marked the succession of communities along the year in both reaches. In the Mediterranean region, our studies conclude that midterm effects of fire on macroinvertebrate communities (up to 5 years) showed the importance of yearly precipitation in their response, and important differences in macroinvertebrate community dynamics were found depending if the year was wet or dry. We conclude that macroinvertebrate communities that live in Mediterranean climate streams showed in general high resilience to fire, because they usually have to cope with other severe disturbances like flooding and drought.The results obtained in this study indicate that other disturbances like droughts and floods can modulate the severity of the responses of the macroinvertebrate communities. In general, as in other biomes, post-fire precipitations are the most severe indirect effects where a large input of nutrients and dramatic habitat change takes place. In the Mediterranean catchments usually the big flood occurs few weeks after the wildfire, while in the other studied biomes the effects could be delayed by drought (SE Australia) or by the hydrologic characteristics from the stream itself (NW USA). Furthermore, if all these disturbances will come more often and together in the future, the presence of many species may be compromised, especially those that now are not found or found in low numbers in the dry years. / Los efectos de los incendios forestales en las comunidades de macroinvertebrados han sido intensamente estudiados en el oeste de los Estados Unidos. Otras áreas donde el fuego es también un factor recurrente, como por ejemplo en el noreste del Mediterráneo y sureste de Australia, los estudios son muy escasos. En este contexto, el principal objetivo de este trabajo fue estudiar los efectos a mediano plazo de los incendios forestales sobre las comunidades de macroinvertebrados de los ríos mediterráneos y comparar los resultados con los de otros biomas. Después del incendio del 2003 que afectó el Parque Natural de Sant Llorenç en Cataluña se estudiaron las respuestas a corto y mediano plazo de las comunidades de macroinvertebrados de ríos en cuencas quemadas y cuencas establecidas como control. En general, las comunidades de macroinvertebrados (tanto de los ríos afectados por el fuego como los ríos control) presentaron un dominio de los taxones de estrategia "r", que caracteriza la frecuencia de perturbaciones de estos ríos y asimismo su alta resiliencia. Tres años después del incendio, los efectos indirectos del fuego se compararon en dos localidades de la Vall d'Horta afectadas de manera diferente en la cobertura de ribera. La eliminación del bosque de ribera generó diferencias significativas en la cobertura orgánica que a su vez fueron importantes para la estructura y temporalidad de la comunidad de macroinvertebrados. Sin embargo, la hidrología también fue un factor muy importante que marcó la sucesión de comunidades a lo largo del año. En este sentido, los efectos a mediano plazo después de un incendio forestal en las comunidades de macroinvertebrados (hasta 5 años) mostraron la importancia de la precipitación anual en su respuesta, y las mayores diferencias en la dinámica de la comunidad de macroinvertebrados se encontraron dependiendo de si el año había sido húmedo o seco. En conclusión, las comunidades de macroinvertebrados que estos ríos mediterráneos mostraron en general una alta resistencia al fuego, ya que por lo general tienen que hacer frente a otras perturbaciones comunes como las inundaciones y las sequías. La comparación de estos resultados con otros biomas indica que otras alteraciones como las sequías y las inundaciones pueden modular la severidad de las respuestas de las comunidades de macroinvertebrados. En general, como en otros biomas, las precipitaciones después de un incendio son los efectos indirectos más graves en un gran aporte de nutrientes y con el aumento de la erosión se genera un cambio dramático del hábitat. En las cuencas del mediterráneo por lo general la gran inundación post-incendio se produce pocas semanas después del incendio, mientras que en comparación con los otros biomas estudiados los respuestas podrían ser retrasadas por la sequía (sureste Australia) o por las características hidrológicas de los ríos (noroeste de los Estados Unidos). Se prevé que estas perturbaciones incrementarán tanto la recurrencia como la intensidad ya que ocurrirán al mismo tiempo, en este contexto la presencia de muchas especies y la resiliencia puede verse comprometida, sobre todo las que ahora no se encuentran o se encuentran en baja abundancia en los años secos.

The main goal of this thesis is to investigate the effects of consequences of global change on fluvial biofilms. To achieve this objective a multi-marker approach has been used at different experimental scales. Our results revealed that the consequences of eutrophication and riparian simplification caused changes in biofilm spatial organization, microbial structure and functioning. This thesis evidenced that pharmaceuticals and antibiotics detected in Llobregat River waters may cause responses at the base of river food web with still unknown consequences for freshwater ecosystems. Furthermore, we demonstrated that the bactericide Triclosan reduces the capacity of biofilm to remove phosphorus from water column. Our results also evidenced that drought episode may affect biofilms structure and function amplifying the toxicity of Triclosan for these communities. Finally, our study validates the use of biofilm phosphorus uptake capacity as a tool for the understanding of pollutions’ consequences for river self-depuration capacity / L’objectiu principal d’aquesta tesi és investigar els efectes del canvi global sobre els biofilms fluvials. Amb aquesta finalitat s’ha utilitzat un enfoc de multi-marcadors a diferents escales experimentals. Els nostres resultats demostren que l’eutrofització i la simplificació ripària causen canvis en l’organització espacial, l’estructura microbiana i el funcionament dels biofilms. Aquesta tesis evidencia que fàrmacs i antibiòtics que es varen detectar al Llobregat causen respostes a la base de la xarxa tròfica amb conseqüències ecològiques desconegudes. Es va demostrar que el bactericida Triclosan redueix la capacitat dels biofilms de captar fòsfor. Els nostres resultats també evidencien que un episodi de sequera afecta la estructura i funció dels biofilms amplificant la toxicitat del Triclosan per aquestes comunitats. Finalment, el nostre estudi valida l'ús de la capacitat de captació de fòsfor dels biofilms com eina per la comprensió dels efectes de la contaminació sobre la capacitat de auto-depuració dels rius

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.

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

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

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

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

La tesi aborda, des d'una perspectiva territorial i històrica, el paper que han jugat les grans infraestructures hidràuliques en dues conques fluvials mediterrànies catalanes: la Muga i el Fluvià (província de Girona). Així, s'efectua una reconstrucció retrospectiva del conjunt de projectes de gran obra hidràulica (preses, embassaments, canals complementaris) que, als últims 150 anys, han estat ideats i, en el seu cas executats, a ambdues conques. En aquest procés s'atorga una atenció especial a les justificacions, finalitats, discursos i agents socials que han inspirat la seva concepció i les causes que han conduït al seu èxit o al seu fracàs. Tot plegat es contextualitza dins dels plans, les polítiques i la legislació hidràulica estatals. L'elecció de dos rius veïns proporciona clars elements per a establir una anàlisi evolutiva comparada entre ells. Aquí s'afegirà la influencia del proper riu Ter des del moment en que es decideix l'abastament parcial amb els seus cabals a Barcelona. / The aim of the thesis is to know the paper that the great hydraulic works have been in two mediterranean river basins called Muga and Fluvià located in Catalonia (province of Girona, Spain). The perspective of the study will be historical and territorial. The thesis realizes a retrospective reconstruction of the projects of great hydraulic works (dams/reservoirs + complementary channels) that have been conceived or built in both river basins during the last 150 years. In this process the study gives a special attention to their justifications, their aims, their peculiarities, their promoters, and the reasons of their issue or of their failure. All this is framed in the planification, policies, and hydraulic legislation pertaining to the state.The election of two neighbouring rivers provides the elements to establish an evolutional comparative analysis between both. Here we add the effects of the influence of the nearing Ter river, when is decided the partial supply with their waters to the city of Barcelona.