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La industria de la acuicultura se está expandiendo debido a la demanda de alimentos por el crecimiento de la población. En 2019, en España, la producción alcanzó 342.867 toneladas y un valor de primera venta de 501 millones de euros (APROMAR 2020). Las principales especies producidas fueron los mejillones (77%), la lubina (8%) y la dorada (4%), todas especies cultivadas en zonas costeras. Las principales estructuras donde se cultivaban estas especies son bateas y long lines para mejillones (4.793 instalaciones) y jaulas flotantes para lubina y dorada (43 instalaciones) (APROMAR 2020). Ambos cultivos producen enriquecimiento por MO y acumulación de restos de valva de mejillón en los sedimentos marinos. Sin embargo, existe una falta de conocimiento para poder entender todas las consecuencias ecológicas de la interacción entre el enriquecimiento por MO y la acumulación de valvas de mejillón en los ecosistemas bentónicos, ya que aunque se ha estudiado en profundidad el efecto del enriquecimiento por MO sobre los sedimentos (Holmer et al. 2005a; Apostolaki et al. 2007; Holmer et al. 2007), los efectos de acumulación los restos de valva de mejillón en los ecosistemas de sedimentos apenas se han investigado (Newell 2004; Wilding 2012; Wilding and Nickell 2013). Por lo tanto, para mejorar el conocimiento de los impactos de la acuicultura y sus interacciones en los sedimentos, los objetivos generales de la presente tesis doctoral han sido: Capítulo 2) Analizar el efecto de la bioturbación en la capacidad metabólica de los sedimentos a lo largo de un gradiente de enriquecimiento por MO derivado de la acuicultura marina. Capítulo 3) Investigar la interacción entre el enriquecimiento por valva de mejillón y por MO derivado de la acuicultura en flujos biogeoquímicos de sedimentos marinos. Capítulo 4) Comprobar el efecto del enriquecimiento por valva de mejillón y por MO procedente de la acuicultura en la capacidad de bioturbación de la comunidad de la macrofauna de los sedimentos marinos. Las principales conclusiones de esta tesis son: 1. Los sedimentos bioturbados, al promover las condiciones óxicas, pueden amortiguar las consecuencias negativas relacionadas la limitación de oxígeno producidas por el aporte extra de materia orgánica de la actividad acuícola. 2. La prevalencia de condiciones óxicas a través de la bioturbación de la macrofauna puede disminuir la importancia de las vías anaeróbicas de mineralización de la materia organica del sedimento bajo la influencia de la acuicultura, limitando la capacidad metabólica del sedimento. 3. En sedimentos bioturbados, su capacidad metabólica puede no seguir una relación lineal con el nivel de enriquecimiento por materia orgánica derivado de la actividad acuícola, aumentando la acumulación de contenido de MO en el sedimento a altas tasas de aporte de la materia orgánica. 4. Analizar la capacidad metabólica de los sedimentos podría ser una herramienta relevante para predecir la respuesta de los sedimentos frente al enriquecimiento de materia orgánica de los sistemas de acuicultura. 4. El análisis de la capacidad metabólica de los sedimentos puede ser una herramienta relevante para predecir la respuesta de los sedimentos frente al enriquecimiento por materia orgánica derivada de la acuicultura. 5. Los restos de valva de mejillón procedentes de los sistemas acuícolas sobre sedimentos arenosos sin macrofauna, en condiciones de enriquecimiento por materia orgánica, pueden disminuir la tasa de liberación de amonio a la columna de agua, limitando las consecuencias ecológicas negativas derivadas de la eutrofización. 6. Los restos de valva de mejillón, procedentes de los sistemas acuícolas, en sedimentos arenosos contaminados por materia orgánica pueden reducir la acumulación de los subproductos de vías metabólicas anaeróbicas, mejorando el estado ecológico del sedimento impactado. 7. Los restos de valva de mejillón, procedentes de los sistemas acuícolas, pueden modificar la comunidad de la macrofauna de los sedimentos arenosos en áreas oligotróficas, triplicando su abundancia y biomasa, y promoviendo la abundanica de familias con mayor capacidad de bioturbación, específicamente las familias Nassaridae y Nereididae. El efecto de los restos de valva de mejillón en la comunidad de la macrofauna bentónica está modulado por las características del sedimento, específicamente por el tamaño del grano y el contenido natural de materia orgánica. No se han obtenido efectos negativos significativos de los restos de valva de mejillón sobre la comunidad de sedimentos macrofaunales y sobre sus parámetros fisicoquímicos. 10. Los restos de valva de mejillón procedentes de los sistemas acuícolas, que suelen tratarse como un producto de desecho, podrían utilizarse para mitigar los efectos negativos de la contaminación por materia orgánica en los sedimentos marinos, particularmente en sitios defaunados. 11.Mantener los restos de conchas de mejillón derivados del sistema de acuicultura en sedimentos arenosos podría beneficiar la capacidad de bioturbación de la comunidad de la macrofauna que podría mejorar el metabolismo aeróbico de los sedimentos, reduciendo el coste de su gestión de extracción del sedimento y previniendo las posibles perturbaciones asociadas. / La parte experimental de la presente tesis doctoral ha sido costeada por el proyecto del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades títulado "IMPLICACIONES ECOLOGICAS DE FONDOS MARINOS BIOGENICOS ARTIFICIALES: ACUMULOS DE RESTOS DE BIVALVOS COMO HERRAMIENTA DE MITIGACION ORGANICA Y SUMIDERO DE CARBONO" (CGL2015-70136-R).

The effects of reafforestation with seedlings of spruce, birch, mountain-ash, beech and larch, partially in combination with liming and removal of the topsoil layer before planting, on the community of saprophagous invertebrates (lumbricids, enchytraeids, oribatids, collembolans) were examined. The study area was located on plateau sites of the eastern Ore Mountains (Saxonia, Germany). Investigations were carried out on study sites exposed to high sulphur dioxide immissions and reforested 3 respectively 10 years ago. Invertebrates were sampled by the extraction of soil cores and by the ?electro-octett-method? (lumbricids). Additionally, the ?minicontainer method? was used to investigate decomposition rates of different types of litter. On the control area, a diedback spruce stand, the decomposer community showed high adaptations to the acidic soil substrate and was dominated by few enchytraeid species. Long-termed loss of tree shelter, liming and topsoil removal before planting resulted in a severe decline of most saprophagous species. However, changes in invertebrate community pattern due to different plantations were not found. A comparison of leaf and needle litter decomposition rates resulted in the following order: birch (k = 0.50) > mountain-ash (0.40) > spruce (0.30) >> larch (0.12). Considering all investigated taxa, the metabolic decomposing capacity of the larch litter reached 39 %, that the spruce litter 54 % of the foliage litter results. / Anläßlich des kompletten Ausfalls der Fichte in den extrem immissionsbelasteten Kammlagen des Osterzgebirges (Sachsen) wurden im Rahmen eines interdisziplinären Verbundprojektes verschiedene Waldbaukonzepte hinsichtlich ihrer Einflüsse auf die saprophage Invertebratenfauna (Enchytraeidae, Lumbricidae, Oribatida, Collembola) untersucht. Zur Disposition standen Verfahren zur Waldneugründung (Kulturparzellen mit Reihenpflanzung von Birke, Eberesche oder Fichte; zusätzlich waldbaulich unbeeinflußte Sukzessionsparzellen) und zum Waldumbau (Kulturparzellen mit Reihenpflanzung von Buche oder Lärche nach Abtrieb und flächigem Oberbodenabschub). Ein absterbender Fichtenreinbestand in fortgeschrittener Auflösung diente als Referenz- bzw. Korrelationsmaßstab. Die Erfassung der Mesofauna erfolgte über die Extraktion von Stechrohrproben. Lumbriciden wurden mit der Elektrooktett-Methode aufgenommen. Neben der flächenbezogenen Datenerfassung wurden 1.200 mit Blattstreu von Birke, Eberesche, Fichte und Lärche befüllte Minicontainer über 19 Monate auf einer Sukzessionsparzelle exponiert, um substratspezifische Abbaugeschwindigkeiten zu ermitteln und faunistische Sukzessionsverläufe zu studieren. Die Referenzfläche zeichnete sich durch eine stark enchytraeendominierte Zersetzergemeinschaft aus, die deutliche Anzeichen einer kalkungsbedingten Überprägung erkennen ließ. Der Enchytraeenanteil an den potentiellen Umsatzleistungen der untersuchten Destruententaxa (berechnet über metabolische Äquivalenzwerte) lag bei über 90 %. Hiervon ausgehend zeigten die Zersetzergemeinschaften der Versuchsanlagen "Waldneugründung" und "Waldumbau" stark divergierende Entwicklungsrichtungen. Als ausschlaggebende Faktoren konnten Schirmverlust, Kalkung und Oberbodenbeseitigung wahrscheinlich gemacht werden. Dagegen waren Einflüsse der unterschiedlichen Kulturbaumarten kaum nachzuweisen. Die streuspezifischen Dekompositionsgeschwindigkeiten unterschieden sich wie folgt: Birke (k = 0,50) > Eberesche (0,40) > Fichte (0,30) >> Lärche (0,12). Diese vergleichsweise geringen Abbauraten stehen überwiegend mit dem rauhen Montanklima in Zusammenhang. Enchytraeen besiedelten alle Streutypen zügig, während Collembolen vor allem die Ebereschenstreu verzögert aufsuchten und mit geringster Dichte bevölkerten. Oribatiden zeigten die geringste Besiedlungsgeschwindigkeit und hatten wie die Enchytaeen in der Laubstreu signifikant höhere Wohndichten. Nur Steganacarus spinosus zeigte eine besondere Affinität für Nadelstreu. Das metabolische Leistungspotential des Destruentenbesatzes der Lärchenstreu erreichte 39 %, das der Fichtenstreu 54 % der Laubstreuresultate.

The effects of reafforestation with seedlings of spruce, birch, mountain-ash, beech and larch, partially in combination with liming and removal of the topsoil layer before planting, on the community of saprophagous invertebrates (lumbricids, enchytraeids, oribatids, collembolans) were examined. The study area was located on plateau sites of the eastern Ore Mountains (Saxonia, Germany). Investigations were carried out on study sites exposed to high sulphur dioxide immissions and reforested 3 respectively 10 years ago. Invertebrates were sampled by the extraction of soil cores and by the ?electro-octett-method? (lumbricids). Additionally, the ?minicontainer method? was used to investigate decomposition rates of different types of litter. On the control area, a diedback spruce stand, the decomposer community showed high adaptations to the acidic soil substrate and was dominated by few enchytraeid species. Long-termed loss of tree shelter, liming and topsoil removal before planting resulted in a severe decline of most saprophagous species. However, changes in invertebrate community pattern due to different plantations were not found. A comparison of leaf and needle litter decomposition rates resulted in the following order: birch (k = 0.50) > mountain-ash (0.40) > spruce (0.30) >> larch (0.12). Considering all investigated taxa, the metabolic decomposing capacity of the larch litter reached 39 %, that the spruce litter 54 % of the foliage litter results. / Anläßlich des kompletten Ausfalls der Fichte in den extrem immissionsbelasteten Kammlagen des Osterzgebirges (Sachsen) wurden im Rahmen eines interdisziplinären Verbundprojektes verschiedene Waldbaukonzepte hinsichtlich ihrer Einflüsse auf die saprophage Invertebratenfauna (Enchytraeidae, Lumbricidae, Oribatida, Collembola) untersucht. Zur Disposition standen Verfahren zur Waldneugründung (Kulturparzellen mit Reihenpflanzung von Birke, Eberesche oder Fichte; zusätzlich waldbaulich unbeeinflußte Sukzessionsparzellen) und zum Waldumbau (Kulturparzellen mit Reihenpflanzung von Buche oder Lärche nach Abtrieb und flächigem Oberbodenabschub). Ein absterbender Fichtenreinbestand in fortgeschrittener Auflösung diente als Referenz- bzw. Korrelationsmaßstab. Die Erfassung der Mesofauna erfolgte über die Extraktion von Stechrohrproben. Lumbriciden wurden mit der Elektrooktett-Methode aufgenommen. Neben der flächenbezogenen Datenerfassung wurden 1.200 mit Blattstreu von Birke, Eberesche, Fichte und Lärche befüllte Minicontainer über 19 Monate auf einer Sukzessionsparzelle exponiert, um substratspezifische Abbaugeschwindigkeiten zu ermitteln und faunistische Sukzessionsverläufe zu studieren. Die Referenzfläche zeichnete sich durch eine stark enchytraeendominierte Zersetzergemeinschaft aus, die deutliche Anzeichen einer kalkungsbedingten Überprägung erkennen ließ. Der Enchytraeenanteil an den potentiellen Umsatzleistungen der untersuchten Destruententaxa (berechnet über metabolische Äquivalenzwerte) lag bei über 90 %. Hiervon ausgehend zeigten die Zersetzergemeinschaften der Versuchsanlagen "Waldneugründung" und "Waldumbau" stark divergierende Entwicklungsrichtungen. Als ausschlaggebende Faktoren konnten Schirmverlust, Kalkung und Oberbodenbeseitigung wahrscheinlich gemacht werden. Dagegen waren Einflüsse der unterschiedlichen Kulturbaumarten kaum nachzuweisen. Die streuspezifischen Dekompositionsgeschwindigkeiten unterschieden sich wie folgt: Birke (k = 0,50) > Eberesche (0,40) > Fichte (0,30) >> Lärche (0,12). Diese vergleichsweise geringen Abbauraten stehen überwiegend mit dem rauhen Montanklima in Zusammenhang. Enchytraeen besiedelten alle Streutypen zügig, während Collembolen vor allem die Ebereschenstreu verzögert aufsuchten und mit geringster Dichte bevölkerten. Oribatiden zeigten die geringste Besiedlungsgeschwindigkeit und hatten wie die Enchytaeen in der Laubstreu signifikant höhere Wohndichten. Nur Steganacarus spinosus zeigte eine besondere Affinität für Nadelstreu. Das metabolische Leistungspotential des Destruentenbesatzes der Lärchenstreu erreichte 39 %, das der Fichtenstreu 54 % der Laubstreuresultate.