Malgrat representar només el 2,7% de la superfície del planeta, les ciutats del món són responsables del 75% del consum d'energia, i el 80% de les emissions de gasos d'efecte hivernacle. Encara que el focus d'atenció per mitigar el canvi climàtic s'ha centrat en els combustibles alternatius, vehicles, i la generació d'electricitat; la millora del disseny urbà, representa una oportunitat important que sovint no es valora prou. Aquesta tesi estén l'anàlisi de l'Ecologia Industrial a l'avaluació ambiental de les obres civils en l'entorn urbà, incloent parcs de serveis en zones urbanes. Pel que fa al sector serveis, el capítol II avalua, des de la perspectiva de l'Ecologia Industrial, l'eficiència energètica dels serveis dins del Parc urbà de Montjuïc i determina el seu impacte ambiental global. A més, aquest estudi determina quins són els serveis més intensius energèticament i analitza la seva eficiència per visitant o unitat de superfície.El consum d'electricitat representa gairebé el 70% de l'energia total consumida pels serveis en el Parc de Montjuïc, i la superfície forestal necessària per absorbir les emissions de CO2 equivalent produïdes pel cicle de vida de l'energia consumida representa 12,2 vegades la superfície del Parc. El capítol III analitza l'optimització ambiental de les voreres a les zones urbanes. Encara que una àmplia gamma de materials i solucions constructives estan disponibles per a la pavimentació de les voreres, aquest estudi es centra en tres solucions constructives de formigó molt comunes. Cada solució constructiva té característiques diferents que afecten la seva funcionalitat en: trànsit, característiques de la superfície, i manteniment.Pel que fa a principals aportacions, aquest estudi fa una descripció general i proveeix l'inventari dels sistemes de vorera estudiats. Segons l'Anàlisi de Cicle de Vida (ACV), el sistema de panot és el que presenta valors més elevats d'impacte ambiental, tanmateix és el tipus de paviment de vorera més utilitzat en l'àrea d'estudi, degut principalment a les preocupacions estètiques i els imperatius del manteniment dels serveis urbans subterranis.Restringir l'ús dels paviments de formigó per a vianants amb una major capacitat estructural a aquelles seccions de carrer que en realitat els exigeixen podria reduir els impactes ambientals fins un 73,8% a les àrees exclusives per vianants.Els capítols IV i V utilitzen la metodologia de l'ACV per analitzar el tipus i origen dels impactes ambientals relacionats amb les xarxes de distribució de gas natural i calor.Per a la xarxa de gas natural, els resultats mostren que l'impacte per habitatge en les categories ambientals estudiades és d'entre 1,9 i 4,8 vegades més gran en un barri de baixa densitat, en funció de la categoria d'impacte. A més, a les zones d'alta densitat el principal impacte s'origina a partir de components i materials relacionats amb els edificis i habitatges, mentre que en zones de baixa densitat el principal impacte s'origina a la xarxa de barri. Tenint en compte aquest últim resultat, s'avalua la conveniència de substituir la xarxa de barri per un sistema discontinu basat en tancs de propà. El resultat indica que quan es necessita una canonada de barri de més d'1 km per arribar a un usuari, és ambientalment preferible per a totes les categories d'impacte utilitzar el sistema de tancs de propà.Per a la xarxa de distribució de calor, els resultats mostren que les fonts d'impacte no ubiquen especialment a la xarxa principal (menys del 7,1% de contribució a totes les categories d'impacte), que és el subsistema que ha centrat l'atenció en la literatura; sinó que aquest es troba a les plantes de generació energètica i als components dels habitatges. Aquests dos subsistemes contribueixen conjuntament entre un 40% i un 92% a l'impacte ambiental en funció de les categories d'impacte. Pel que fa als components, només un nombre reduït són responsables de la majoria dels impactes ambientals. Com a conclusió general, l'enfocament de l'Ecologia Industrial aplicat als sistemes urbans, estudiant el metabolisme de les ciutats, barris, sectors econòmics o les infraestructures, proveeix de dades sobre el metabolisme dels sistemes urbans, assenyala els punts febles des d'una perspectiva ambiental i assenyala les oportunitats de millora dels nostres sistemes urbans. Per tant, l'Ecologia Industrial es converteix en el primer pas per orientar els processos de disseny ecològic a escala de barri o d'infraestructura. / A pesar de representar sólo el 2,7% de la superficie del planeta, las ciudades del mundo son responsables del 75% del consumo de energía, y el 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero.Aunque el foco de atención para mitigar el cambio climático se ha centrado en los combustibles alternativos, vehículos, y la generación de electricidad; la mejora del diseño urbano, representa una oportunidad importante que a menudo no se valora suficientemente. Esta tesis extiende el análisis de la Ecología Industrial en la evaluación ambiental de las obras civiles en el entorno urbano, incluyendo parques de servicios en zonas urbanas. En cuanto al sector servicios, el capítulo II evalúa, desde la perspectiva de la Ecología Industrial, la eficiencia energética de los servicios dentro del Parque urbano de Montjuïc y determina su impacto ambiental global. Además, este estudio determina cuáles son los servicios más intensivos energéticamente y analiza su eficiencia por visitante o unidad de superficie. El consumo de electricidad representa casi el 70% de la energía total consumida por los servicios en el Parque de Montjuïc, y la superficie forestal necesaria para absorber las emisiones de CO2 equivalente producidas por el ciclo de vida de la energía consumida representa 12,2 veces la superficie del Parque. El capítulo III analiza la optimización ambiental de las aceras en las zonas urbanas. Aunque una amplia gama de materiales y soluciones constructivas están disponibles para la pavimentación de las aceras, este estudio se centra en tres soluciones constructivas de hormigón muy comunes. Cada solución constructiva tiene características diferentes que afectan a su funcionalidad en: tráfico, características de la superficie, y mantenimiento. En cuanto a principales aportaciones, este estudio hace una descripción general y provee el inventario de los sistemas de acera estudiados. Según el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), el sistema de pavimento hidráulico es el que presenta valores más elevados de impacto ambiental, sin embargo es el tipo de pavimento de acera más utilizado en el área de estudio, debido principalmente a las preocupaciones estéticas y los imperativos del mantenimiento de los servicios urbanos subterráneos. Restringir el uso de los pavimentos de hormigón para peatones con una mayor capacidad estructural a aquellas secciones de calle que en realidad los exigen podría reducir los impactos ambientales hasta un 73,8% en las áreas exclusivas para peatones. Los capítulos IV y V utilizan la metodología del ACV para analizar el tipo y origen de los impactos ambientales relacionados con las redes de distribución de gas natural y calor. Para la red de gas natural, los resultados muestran que el impacto por vivienda en las categorías ambientales estudiadas es de entre 1,9 y 4,8 veces mayor en un barrio de baja densidad, en función de la categoría de impacto. Además, en las zonas de alta densidad el principal impacto se origina a partir de componentes y materiales relacionados con los edificios y viviendas, mientras que en zonas de baja densidad el principal impacto se origina en la red de barrio. Teniendo en cuenta este último resultado, se evalúa la conveniencia de sustituir la red de barrio por un sistema discontinuo basado en tanques de propano. El resultado indica que cuando se necesita una tubería de barrio de más de 1 km para llegar a un usuario, es ambientalmente preferible para todas las categorías de impacto utilizar el sistema de tanques de propano.Para la red de distribución de calor, los resultados muestran que las fuentes de impacto no se ubican especialmente en la red principal (menos del 7,1% de contribución en todas las categorías de impacto), que es el subsistema que ha centrado la atención en la literatura, sino que éste se encuentra en las plantas de generación energética y los componentes de las viviendas. Estos dos subsistemas contribuyen conjuntamente entre un 40% y un 92% al impacto ambiental en función de las categorías de impacto. En cuanto a los componentes, sólo un número reducido son responsables de la mayoría de los impactos ambientales. Como conclusión general, el enfoque de la Ecología Industrial aplicado a los sistemas urbanos, estudiando el metabolismo de las ciudades, barrios, sectores económicos o las infraestructuras, provee de datos sobre el metabolismo de los sistemas urbanos, señala los puntos débiles desde una perspectiva ambiental y señala las oportunidades de mejora de nuestros sistemas urbanos. Por tanto, la Ecología Industrial se convierte en el primer paso para orientar los procesos de diseño ecológico a escala de barrio o de infraestructura. / Despite representing only 2.7% of the world's surface area, the world's cities are responsible for 75% of the world's energy consumption, and 80% of greenhouse gas emissions.Although much attention on mitigating climate change has focused on alternative fuels, vehicles, and electricity generation, better urban design represents an important yet undervalued opportunity. This thesis extends the analysis of Industrial Ecology to the environmental assessment of civil works in the urban environment, including service estates in urban areas.Concerning the service sector, chapter II evaluates, from an Industrial Ecology perspective, the energy performance of the services inside the Montjuïc urban park and determines their global environmental impact. Additionally, this study determines which are the most energy demanding services and the efficiency of their energy use per visitor and per surface area unit.Electricity consumption represents nearly 70% of the total energy consumed by the services at Montjuïc Park. The forest surface area required to absorb the CO2-equivalent emissions produced by the life cycle of the energy consumed at Montjuïc Park represents 12.2 times the Park's surface area. Chapter III analyzes the environmental optimization of concrete sidewalks in urban areas. Although a wide range of materials and constructive solutions are available for sidewalk paving, this study focuses on three very common concrete-based systems with different functionalities in terms of traffic, surface characteristics, and maintenance.In terms of main findings, this study provides a comprehensive description and inventory of the sidewalk systems under study. According to the Life Cycle Assessment (LCA), the slab system has the highest environmental impacts; this happens to be the most widely used sidewalk type in the area studied, mainly due to aesthetic concerns and the imperatives of maintaining underground urban services. Regardless of the thickness of the concrete base, the slab system has the highest impact in all categories compared with the other two sidewalk types. Restricting the use of concrete sidewalks with high structural capacity to street sections that actually require them could reduce environmental impacts by up to 73.8% in pedestrian-only areas.Chapters IV and V use the LCA methodology to analyze the type and origin of environmental impacts related to natural gas and district heating distribution networks.For the natural gas network the results show that the impact per dwelling in the environmental categories studied is between 1.9 and 4.8 times higher in a low density neighborhood, depending on the impact category. Besides, in high density areas the main impact originates from components and materials related to the buildings and dwellings, whereas in low density areas the main impact originates on the neighborhood network. Given this last result, the advisability of substituting the neighborhood network by a discontinuous system based on propane tanks has been evaluated, obtaining as a result that when a single neighborhood pipe, longer than 1 km, is required to reach one user, it is environmentally preferable for all the studied environmental categories to use the propane tank system.For the district heating network, the results show that the sources of impact are not particularly located in the main grid (less than 7.1% contribution in all impact categories), which is the focus of attention in the literature, but in the power plants and dwelling components. These two subsystems together contribute from 40% to 92% to the overall impact depending on the impact categories. Concerning the components, only a reduced number are responsible for the majority of the environmental impact.As a very general conclusion, the Industrial Ecology approach applied to urban systems, studying the metabolism of the cities, neighborhoods, economic sectors or infrastructures, provides clarifying data about the metabolism of urban systems; identifies the environmental flaws and improvement opportunities of our urban systems and becomes the first step for guiding ecodesign processes on an infrastructural or neighborhood scale.

The purpose of this PhD thesis was to evaluate the biodegradability potential and ecotoxicological effects of several biodegradable plastics for agricultural use under controlled laboratory conditions in soil. In this study, commercial and still in experimental stage biodegradable plastic films were chosen: Mater-Bi® (corn starch), Bio-Flex® (polylactic acid), Biofilm® (cereal flour), Bioplast® (potato starch), MirelTM (polyhydroxyalcanoates) Ecovio® and Bionelle®. In addition, a sheet commercially known as MimGreen® paper was evaluated. Initially, a gravimetric and FTIR analyses were carried out to determine changes in both weight loss and molecular changes in the plastics respectively. A second experiment consisted in assessing the biodegradability of the materials by designing and building a respirometric system. This system allowed me to measure, with a higher sensitive, the biodegradation process of the materials under laboratory conditions in soil. In addition, I compared the biodegradability of these materials with the remains of a typical crop used for mulch application, tomato (Lycopersicum esculentum). Finally, the ecotoxicological effects of biodegradable films on Zea mays plants, earthworms Eisenia fetida and microbial soil activity were evaluated using the standardised regulations or existing methods. Thus, I was able to prove ecological advantages of these materials. / El propòsit d'aquesta tesi doctoral ha estat valorar el potencial de biodegradabilitat i efectes ecotòxics de diferents plàstics biodegradables per a ús agrícola sota condicions controlades al laboratori. En l'estudi es van triar set films plàstics biodegradables de diferent composició química, tant comercial com encara en fase experimental: Mater-Bi® (midó de blat de moro), Bio-Flex® (àcid polilàctic), Biofilm® (farina de cereals), Bioplast® (midó de patates), MirelTM (polihidroxialcanoatos), Ecovio® i Bionelle®, a més d'una làmina de paper (Mimgreen®). Es van realitzar dos experiments. El primer concistía en realitzar un estudi gravimètric per mesurar el grau de degradació dels plàstics mitjançant la pèrdua de pes, a més es va dur a terme un anàlisi espectroscòpic FTIR, que va permetre discernir els canvis en els entorns moleculars que faciliten o dificulten el procés de biodegradació dels materials. El segon experiment va consistir a valorar la biodegradabilitat dels materials mitjançant el disseny i construcció d'un sistema respiromètric, que va permetre mesurar amb major sensibilitat el grau de biodegradació dels materials seleccionats sota condicions de laboratori en sòl. Addicionalment es va comparar la biodegradabilitat dels materials provats amb restes d'un cultiu típic d'ús de encoixinat com és el cas del tomàquet (Lycopersicum esculentum). Finalment, es van investigar els efectes ecotòxics dels films biodegradables sobre plantes de Zea mays, cucs Eisenia fetida i l'activitat microbial del sòl, els assaigs van ser realitzats a partir de les normatives o mètodes estandarditzats vigents el que va permetre comprovar els avantatges ecològics d'aquests materials. / El propósito de la presente Tesis Doctoral ha sido valorar el potencial de biodegradabilidad y efectos ecotóxicos de diferentes plásticos biodegradables para uso agrícola bajo condiciones controladas de laboratorio en suelo. En el estudio se eligieron siete films plásticos biodegradables de diferente composición química tanto comercial como aún en fase experimental: Mater-Bi® (almidón de maíz), Bio-Flex®(ácido poliláctico), Biofilm® (harina de cereales), Bioplast® (almidón de patatas), MirelTM(polihidroxialcanoatos), Ecovio® y Bionelle®; además de una lámina para acolchado con el nombre de papel Mimgreen®. Como primer paso diferentes ensayos fueron realizados entre ellos uno gravimétrico para medir la pérdida de peso de los materiales y otro mediante análisis espectroscópico FTIR, lo que permitió discernir los cambios en los entornos moleculares que facilitan o dificultan el proceso de biodegradación de los materiales. El segundo experimento consistió en valorar la biodegradabilidad de los materiales mediante el diseño y construcción de un sistema respirométrico que permitió medir con mayor sensibilidad el grado de biodegradación de los materiales seleccionados bajo condiciones de laboratorio en suelo. Adicionalmente se comparó la biodegradabilidad de los materiales probados con restos de un cultivo típico de uso de acolchado como es el caso del tomate (Lycopersicum esculentum). Finalmente, se investigaron los efectos ecotóxicos de los films biodegradables sobre plantas de Zea mays, lombrices Eisenia fetida y la actividad microbial del suelo; los ensayos fueron realizados a partir de las normativas o métodos estandarizados vigentes lo que permitió comprobar las ventajas ecológicas de estos materiales.

L’objectiu d’aquesta tesi és la detecció automàtica de començaments abruptes de tempestes magnètiques (Sudden Commencements, SC). Per assolir aquest objectiu primerament hem situat el fenomen d’estudi, els SCs, dintre el marc general del geomagnetisme. Els SCs són un fenomen que es caracteritza per un augment sobtat del camp geomagnètic. Presenta unes característiques clares com són un temps d’inici ben definit, la simultaneïtat a tot el planeta i una font ben establerta com és l’augment abrupte de la pressió del vent solar. Però també presenta una morfologia complexa depenent on està situat l’observatori en qüestió, les diferències morfològiques depenen de la latitud i l’hora local dels observatoris. Hem fet un esforç per entendre la història de l’estudi dels SCs, per veure les seves dificultats i l'evolució tant de la nomenclatura com de la seva definició. Actualment la morfologia dels SCs està ben explicada a través del model físic d’Araki [Araki, 1994]. Hem estudiat a fons un cas particular, des de l’increment de la pressió del vent solar fins als registres dels observatoris terrestres. Així, hem pogut veure les diferències entre l’aspecte dels SCs observats per diferents satèl•lits i a terra, on presenta una morfologia molt més complexa per l’acció dels corrents ionosfèrics i els corrents existents a la magnetosfera. Amb aquest cas particular hem vist la complexitat del fenomen i també hem mostrat la validesa del model teòric. Pel que fa a la detecció dels SCs hem explicat l’estat actual del procés d’elaboració de les llistes d’esdeveniments i les seves dificultats que fan necessari la cerca d’un mètode de detecció automàtic. Per abordar aquest repte hem optat per treballar en xarxes neuronals per la seva capacitat d’aprendre a partir de casos. A efecte de valorar la idoneïtat de les xarxes neuronals per resoldre problemes en el camp del geomagnetisme, les hem aplicat per un problema concret: obtenir índexs d’activitat magnètica locals a partir d’índexs globals. Obtenint, per aquest cas, resultats satisfactoris especialment en situacions d’activitat magnètica moderada o alta. Com a resultat fonamental d’aquesta tesi, presentem un mètode basat en les xarxes neuronals capaç de detectar els SCs de forma automàtica, ràpida, sistemàtica i essent coherent amb el mètode manual. Aquest nou mètode pot treballar tant amb dades de molts observatoris, però també amb pocs observatoris treballa satisfactòriament. Si treballem amb els observatoris de baixa latitud, on la forma dels SCs normalment s’assembla més a una funció esglaó, podem assegurar que la llista produïda amb la xarxa és totalment coherent amb les llistes tradicionals. / El objetivo de esta tesis es la detección automática de comienzos abruptos de tormentas magnéticas (Sudden Commencements, SC). Para alcanzar este objetivo, en primer lugar, hemos situado el fenómeno de estudio, los SCs, dentro del marco general del geomagnetismo. Los SCs son un fenómeno que se caracteriza por un aumento repentino del campo geomagnético. Presenta unas características claras como son un tiempo de inicio bien definido, simultaneidad en todo el planeta y una fuente bien conocida como es el aumento abrupto de la presión del viento solar. Pero también presenta una morfología compleja dependiendo de donde está situado el observatorio en cuestión, las diferencias morfológicas dependen de la latitud y la hora local de los observatorios. Hemos hecho un esfuerzo para entender la historia del estudio de los SCs, para ver sus dificultades y la evolución tanto de su nomenclatura como de su definición. Actualmente, la morfología de los SCs está bien explicada a través del modelo físico de Araki [Araki, 1994]. Hemos estudiado a fondo un caso particular, desde el incremento de la presión del viento solar hasta los registros de los observatorios terrestres. Así, hemos podido ver las diferencias entre el aspecto de los SCs observados por diferentes satélites y en tierra, donde presenta una morfología mucho más compleja por la acción de las corrientes ionosféricas y las corrientes existentes en la magnetosfera. Con este caso particular hemos visto la complejidad del fenómeno y también hemos mostrado la validez del modelo teórico. Respecto a la detección de los SCs, hemos explicado el estado actual del proceso de elaboración de las listas de sucesos y sus dificultades que hacen necesario la búsqueda de un método automático. Para abordar este reto hemos optado por trabajar con redes neuronales por su capacidad de aprender a partir de casos. A efectos de valorar la idoneidad de las redes neuronales para resolver problemas en el campo del geomagnetismo, las hemos aplicado para un problema concreto: obtener índices de actividad magnética locales a partir de índices globales. Obteniendo, para este caso, resultados satisfactorios especialmente en situaciones de actividad magnética moderada o alta. Como resultado fundamental de esta tesis, presentamos un método basado en redes neuronales capaz de detectar los SCs de forma automática, rápida, sistemática y siendo coherente con el método manual. Este nuevo método puede trabajar con datos de muchos observatorios, pero también con pocos observatorios trabaja satisfactoriamente. Si trabajamos con los observatorios de baja latitud, donde la forma de los SCs normalmente se parece más a una función escalón, podemos asegurar que la lista producida con la red neuronal es totalmente coherente con las listas tradicionales. / The aim of this thesis is the automatic detection of sudden commencements of magnetic storms (SC). To achieve this goal we first located the phenomenon of study, SC, within the general framework of geomagnetism. The SC is a phenomenon characterized by a sudden increase of the geomagnetic field. Its characteristics are a clear and well-defined onset time, simultaneity across the globe and a well-established source such as the sudden increase of solar wind pressure. But it also presents a complex morphology depending on where the specific observatory is located; the morphological differences depend on the local time and latitude of the observatories. We have made an effort to understand the history of the study of SCs to see their difficulties and therefore the evolution of the nomenclature and its definition. Currently, the morphology of the SCs is well explained through the physical model of Araki [Araki, 1994]. We have studied deeply a particular case, from the increase pressure of the solar wind to the observations on the Earth. Thus, we could see the differences between the appearance of SCs observed by various satellites and on the Earth, where SC presents a much more complex morphology by the action of ionospheric currents and currents existing in the magnetosphere. In this particular case we have seen the complexity of the phenomenon and have shown the validity of the theoretical model. Regarding the detection of SCs we have explained the current state of the process of drawing up lists of events and its difficulties that make necessary to search for an automatic detection method. To deal with this challenge we have chosen to work with neural networks for its ability to learn from cases. For the purposes of assessing the suitability of neural networks to solve problems in the field of geomagnetism, we have applied to a specific problem: get local magnetic activity indices from global indices. We have obtained for this case satisfactory result, especially in cases of moderate or high magnetic activity. As a fundamental result of this thesis, we present a method based on neural networks able to detect SCs automatically, quickly, systematically and consistent with the manual method. This new method can both work with data from many observatories, but also works successfully with few observatories. If we work with low-latitude observatories, where the shape of the SCs usually is more like a step function, we can ensure that the list produced by the network is fully consistent with the traditional lists.

La pèrdua, fragmentació i transformació dels hàbitats representen una gran amenaça per a la biodiversitat en els ecosistemes terrestres d'arreu del món, desencadenant tant extincions com colonitzacions amb un resultat incert en la composició i la riquesa d'espècies. Els retards de diverses dècades, coneguts com a deute d'extinció i crèdit de colonització, són habituals després dels canvis en els usos del sòl. No obstant, hi ha una manca d'estudis que abordin l'ensamblatge de comunitats tenint en compte tant el deute d'extinció pels especialistes de l'hàbitat previ com el crèdit de colonització pels especialistes del nou hàbitat. L'objectiu d'aquesta tesi és, per tant, abordar les causes i els mecanismes dels efectes diferits del canvi en l'hàbitat i el paisatge sobre les comunitats vegetals en prats calcaris semi-naturals en ambients mediterranis des d'una aproximació inclusiva, tenint en compte tant els canvis en la riquesa com en la composició d'espècies i els seus retards potencials. El deute d'extinció i el crèdit de colonització han estat quantificats després de diverses dècades de canvis en l'hàbitat, i les seves causes han estat investigades (Capítol 1). Amb l'objectiu de desentrellar els processos que hi ha darrere els canvis de la comunitat, s'han investigat els patrons i causes de les extincions i colonitzacions d'espècies que ja s'han donat, a través dels dos components de la β-diversitat: recanvi d'espècies i diferències de riquesa (Capítol 2). D'altra banda, el paper dels atributs de les plantes com a mediadors de l'extinció d'espècies de l'hàbitat previ (Capítol 3), i els mecanismes poblacionals i individuals del retard en l'extinció d'un dels especialistes de prat més freqüents (Aphyllanthes monspeliensis; Capítol 4) han estat abordats després del canvi en l'hàbitat. Els estudis s'han dut a terme a les muntanyes del sud de Catalunya (nord-est de la Península Ibèrica), on la forestalització s'ha donat com a conseqüència de la reducció en la pastura durant la segona meitat del segle XX. Tot i que han passat més de 50 anys des de l'inici d'aquest procés de forestalització dels prats, s'ha detectat un important deute d'extinció per als especialistes de prat i crèdit de colonització per als especialistes de bosc. El deute d'extinció també ha estat confirmat per l'especialista de prat A. monspeliensis, ja que la seva abundància depèn de la connectivitat passada però no de l'actual. A més a més, un efecte rescat des dels prats circumdants i un lent decaïment vegetatiu i reproductiu després del deteriorament de l'hàbitat han estat identificats com a mecanismes que afavoreixen el deute d'extinció. El crèdit de colonització de les plantes de bosc, al seu torn, probablement es manté per una limitació de la dispersió. Tot i que la riquesa ha canviat poc després de la forestalització, sí que s'ha donat un elevat recanvi d'espècies per al conjunt de la comunitat, fruit d'extincions i colonitzacions idiosincràtiques dels especialistes de prat i de bosc, respectivament. No obstant, mentre la fragmentació de l'hàbitat ha afectat negativament alguns especialistes de prat, no s'ha trobat un paper important dels atributs de les plantes en la mediació de les extincions per a aquest grup. S'espera que la pèrdua generalitzada d'espècies de prat i el guany generalitzat d'espècies de bosc, que resulten del pagament del deute d'extinció i el crèdit de colonització, continuïn a l'àrea d'estudi fins i tot en el cas que no avancés el procés de forestalització. / Habitat loss, fragmentation and transformation are major threats for biodiversity in terrestrial ecosystems worldwide, driving both species extinctions and colonisations with an uncertain outcome on species composition and richness. Time lags of several decades, known as extinction debt and colonisation credit, often occur after land-use change events. Nevertheless, there is a lack of studies addressing community assembly taking into account both extinction debt for habitat specialists of the former habitat and colonisation credit for habitat specialists of the new habitat. The aim of this thesis is, therefore, to address the drivers and mechanisms of time-lagged effects of habitat and landscape change on plant communities in semi-natural Mediterranean calcareous grasslands from a comprehensive approach, taking both changes in species richness and composition and their potential time lags into account. Extinction debt and colonisation credit are quantified after several decades of habitat change, and their drivers are investigated (Chapter 1). In order to disentangle the processes behind community change, the patterns and drivers of species extinctions and colonisations that already occurred are investigated through the two components of β-diversity: species replacement and richness differences (Chapter 2). Moreover, the role of plant traits in mediating extinctions of species of the former habitat (Chapter 3), and the population and individual-level mechanisms of extinction delay for one of the most frequent grassland specialists (Aphyllanthes monspeliensis; Chapter 4) are assessed after habitat change. The studies were conducted in the southern mountains of Catalonia (northeastern Iberian Peninsula), where forest encroachment occurred following grazing reduction during the second half of the 20th century. Although more than 50 years elapsed since the beginning of forest encroachment into these grasslands, both an important extinction debt for grassland specialists and colonisation credit for forest specialists are detected. Extinction debt was also confirmed for the grassland specialist A. monspeliensis, since its abundance depends on historical but not current connectivity. In addition, a rescue effect from surrounding grasslands and a slow vegetative and reproductive decay after habitat deterioration were identified as mechanisms enhancing extinction debt. Colonisation credit of forest plants, in turn, was probably maintained by dispersal limitation. Although species richness changed little after forest encroachment, high species replacement for the whole community occurred, resulting from idiosyncratic grassland specialists' extinctions and forest specialists' colonisations. However, while habitat fragmentation negatively affected some grassland specialists, no clear role of plant traits was found in mediating extinctions of this group. A generalised loss of grassland species and gain of forest species, resulting from the payment of extinction debt and colonisation credit, is expected to continue in the studied area even if no further forest encroachment occurs.

La explosiva introducción de la teoría de redes y los métodos estocásticos en el estudio de poblaciones finitas ha llevado a un nuevo nivel en el uso de la teoría de juegos evolutiva. La complejidad de los sistemas representados ha crecido de manera exponencial, y ha atraído el interés de científicos de diferentes especialidades, incluyendo la biología, la física, la economía, la sociología o la lingüística; y en el centro de una gran cantidad de estudios todavía se encuentra el problema de la emergencia y evolución de la cooperación, no sólo en contextos biológicos, sino en el humano, donde la complejidad de las relaciones interpersonales y redes de contactos va en aumento en una sociedad modelada por la aparición de nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Sin embargo, el desarrollo de un nuevo marco teórico, la teoría de juegos evolutiva, gracias al cual somos capaces de representar algunas de las complejidades de la sociedad y la naturaleza, no ha acarreado un estudio profundo de uno de los factores más importantes en la evolución: la existencia de una cantidad finita de recursos en ecosistemas, así como en la Tierra. Este factor, junto con la cooperación entre individuos, es de fundamental importancia para la formación de sociedades y de vida multicelular, junto a otras estructuras de orden superior. En este trabajo, mi intención es realizar una primera aproximación a la introducción de restricciones en la cantidad de recursos disponibles en modelos de teoría de juegos evolutiva, estudiando la interrelación entre la emergencia y estabilidad de comportamientos cooperativos y la finitud de recursos. Además, en este estudio proporciono una definición de comportamiento cooperativo, la cual pone de relieve que los comportamientos pacifistas y pacíficos, así como los que evitan activamente los conflictos, son comportamientos cooperativos, incluso si no proporcionan beneficios directos apreciables. Para terminar, también estudio el efecto de los comportamientos destructivos en la evolución de la cooperación, encontrando el primer ejemplo –hasta donde llega mi conocimiento– de comportamiento simple que permite la emergencia de ciclos evolutivos robustos. / The explosive introduction of network theory and stochastic methods for the study of finite populations has recently led to a new step in the use of evolutionary game theoretical methods. The complexity of the represented systems has grown exponentially, and has attracted the interest of scientists from many different branches, as biology, physics, economy, sociology or linguistics. And on the core of most studies still lies the same original problem, that of the emergence and evolution of cooperation, not only in biological contexts, but also in a human one, where the complexity of the relationships and contact networks is increasing in a society shaped by the appearance of new information and communication technologies. However, the development of a new theoretical framework, evolutionary game theory, which is able to represent some of the intricacies of our society and nature, did not carry attached a deep analyses of one of the most important factors in evolution: the finiteness of resources in ecosystems as in the Earth. This factor, together with cooperation, is of fundamental importance in the formation of societies and multicellular life (among other higher-order structures). In this work, I aim to make a first approach to the introduction of such resource constraints into evolutionary game theoretical models by studying the interplay between the emergence and stability of cooperative behaviours and finiteness of resources. In addition, I provide in this study a definition of cooperative behaviours, and remark that pacifist, pacific, and conflict avoiding behaviours, are cooperative behaviours, even if they lead to no appreciable direct benefit. To finish, I also study the effect of destructive behaviours on the evolution of cooperation, finding the first example --to my knowledge-- of a simple behaviour that allows for robust evolutionary cycles.

Aquesta tesis analitza l'impacte ambiental i econòmic de tres cultius energètics (Brassica carinata, Brassica napus and Populus spp.) destinats a la producció d'energia tèrmica, elèctrica i per biodiesel.Durant la dècada dels noranta , la biomassa per a la producció d'energia va esdevenir como una font d'energia renovable amb un gran mercat amb molt de creixement a Europa.La biomassa, i en particular els cultius energètics (cultius cultivats per amb l'única finalitat d'obtenir energia com a producte final) rebien molta atenció com a promesa de font d'energia sostenible. Degut a aquestes expectatives i aquest creixent interès molts governs de la Unió Europea van reconèixer que un increment de l'ús dels cultius energètics hauria ser acompanyat d'anàlisis detallats, diferents estudies van ser realitzats focalitzant en l'impacte ambiental i energètic de la biomassa i els cultius energètics. Països del nord-oest i centre d'Europa van posar molt esforç en la recerca i recerca de cultius energètics destinats a produir energia (tèrmica i elèctrica) durant dècades. En canvi, la implementació d'aquests cultius al sur d'Europa ha estat més lenta. Per exemple, només a Espanya, està previst que l'any 2010 existeixin 1 milió d'hectàrees que produiran 1.09 Mtep amb cultius energètics, però la realitat es que l'energia produïda amb cultius energètics és pràcticament inexistent a l'actualitat. Actualment hi ha una necessitat d'anàlisis quantitatius de l'actuació ambiental, energètica i econòmica de la biomassa de cultiu energètic explotada en les condicions tècniques del sud d'Europa.Alguns dels resultats obtinguts demostren que la biomassa produïda a escala local té un potencial de reducció d'emissions de CO2 eq. Entre 33.1% a 88% depenent de la tipologia de biomassa quan es compara amb recursos no renovables com el gas natural or diesel. / This thesis analyse the environmental and economical performance of three energy crops (Brassica carinata, Brassica napus and Populus spp.) for energy production.During the nineties, biomass for energy conversion came to be seen as one of the sources of renewable energy with the largest potential for market growth in Europe.Biomass, and in particular energy crops (crop plants used to obtain energy) received attention as a promising, sustainable energy source. Due to the expectancy, this aroused and the fact that most of the EU governments recognized that an increase in the use of energetic crops should be accompanied by a detailed analysis, several studies were made that focused on the energy and environmental performance of biomass and energy crops. North-western and central European countries put the biggest effort into the research and use of energy crops for power and heat generation over recent decades, while in southern Europe the introduction of energy crops to agriculture is slower. For example, only in Spain, it is foreseen that by 2010 one million hectares will be destined for the production of 1.09 Mtep by energetic crops, but the fact is that the energy produced by energy crops is inexistent.Nowadays there is a need for a reliable quantitative assessment of the environmental, energetic and economic performance of biomass energetic crop production under the existing conditions in southern Europe.Some of the results obtained demonstrate that the energy production applying biomass produced at local scale can reduce CO2 eq. emissions from 33.1% to 88% depending on the biomass typology and compared to non-renewable resources as gas natural or diesel.

This thesis has been conducted within the framework of the doctoral programme in Prehistoric Archaeology of the Universitat Autònoma de Barcelona. The study focuses on the recent prehistory of the western Mediterranean region, specifically on the south-east of the Iberian Peninsula and the Balearic Islands. This is an area in which the Universitat Autònoma has a well-established research record. Various studies have highlighted the economical, political and social changes undergone by societies during the last millennia before the change of era. These changes include an increasing social distinction between communities and between individuals, the use of specific subsistence techniques and a proliferation of metalwork. They led both to the dismantling of previous economic systems and to the development of new production methods, which, in cases like that of the Argaric society, brought the introduction of political and economical control relationships and exploitation. The study of the economic dynamics of prehistoric societies can, and already has been, approached through the analysis of different archaeological material features. (Macro)lithic materiality provides a crucial source of information which has hardly been exploited by traditional archaeological studies, with the exception of the chipped stone industry (silex, quartzite, etc.). In fact, many macrolithic instruments (grindingstones, hammerstones, whetstones, etc.) were the means of production in crafts and/or everyday activities. The organisation of these activities and crafts was directly affected by the aforementioned social and economical changes. Consequently, Chapter 1 of this thesis deals with the importance of analysing macrolithic materiality from a prehistoric point of view and discusses what this analysis can reveal about the economic systems in use in the western Mediterranean from the 4th to the 1st millennia cal BC. Furthermore, this study defines the archaeological context through reference to various sites. In the Vera basin (Almer'a), the settlement of Gatas is particularly relevant. This is because it is a useful dating reference for the last three thousand years in the south¬east of the Peninsula, especially for the Argaric period. R. Risch's thesis of 1995 listed the macrolithic items found on earlier digs and this study adds more recent finds. This, therefore, completes the study of macrolithic sets of instruments used in the settlement during the periods corresponding to the Chalcolithic Age, the Argar culture, the Late Bronze Age and the Final Bronze Age. In addition to this region of Almer'a, we focus on a geographic area which, until now, had been excluded from the study of macrolithic instruments: the valley of the River Guadalent'n. There are some settlements here that were continuously occupied from the end of the Neolithic to the Late Bronze Age. Earlier studies have indicated how important the town of Lorca was in the Argaric period. For this reason, it is interesting to note the relationship between Lorca and other enclaves in the same area, such as Los Cipreses and El Barranco de la Viuda. During the Late Bronze Age, there was another settlement near Lorca, Murviedro, which has yielded a significant number of macrolithic items. These are also presented in this study. Finally, we have incorporated the lithic materials from the settlement of Son Fornés in Mallorca. This has allowed us to explore both a physical and a chronological context which is very different from that of the south-east of the Peninsula. As will be seen, what stands out in the comparison between two geographic and chronological areas is the non-linear nature of the historical development of past societies. The historical setting described above gives us a picture of complex, surplus societies within a framework of considerable social and economical change. Therefore, a paleo-economic examination of the organisation of the production process will necessarily require an evaluation of technical working conditions. Of particular interest, in this case, are those aspects relating to the efficiency of the tools employed. The functionality of these tools and their suitability to the tasks for which they were used are two aspects which are dealt with in the methodological discussion in Chapter 2. On one hand, we base the functional description of macrolithic inventories on the mechanical properties of the raw materials from which the instruments are made (Section 2.1). To do this, it was necessary to design a test programme, using industrial machinery on which to submit stones to a series of specific conditions of wear and tear. On the other hand, the fields of application of each of the lithologies, in their role as work instruments, were defined through the analysis of archaeological and experimental marks, together with archaeological-contextual information (Section 2.2). The results obtained using this methodological approach were integrated into the study of the selection and management of macrolithic resources (Chapter 3) to define the configuration of the raw-materials supply system. These results were also taken into account when presenting the macrolithic material from other technological perspectives, such as the manufacture, use and maintenance of work tools (Chapter 4). In this way, it is possible to obtain an approximate idea of the degree to which the economic system adapted to the optimisation of the instruments at each historical context. The spatial analysis of macrolithic materiality makes it possible to describe the productive activities performed and the composition of the technical equipment used in production units (Chapter 5). These aspects determined the productive capacity of each of the settlements and the position each one adopted in a particular economic system. Together with the contexts of production, the contexts of amortisation of macrolithic instruments obtained a certain importance during specific periods of prehistory. It is possible that materials amortised in building structures, domestic and funerary constructions, as well as those used in gravegoods, correspond to different technological patterns to those we see in operative instruments. Therefore, in Chapter 6 we contrast the criteria that rule in both types of production. Chapter 7 deals with the overall evaluation of the results obtained throughout the study of macrolithic inventories presented in this work. This chapter includes a paleo-economic interpretation of social contexts based on the economic aspects that we consider most relevant: production value, use value and production volume. These aspects help to define the level of specialisation of the work tools and of the working areas in each of the spatial-temporal contexts. They also help to determine the degree of access that the inhabitants had to the production and consumption of the products obtained from the various production areas. The objective is to identify the productivity conditions under which the production processes operated and the arguments which determined the different economic systems that were established in each period and place. Finally, in Chapter 9 we provide a synthesis of the main characteristics of the social dynamics of lithic resources and instruments in the western Mediterranean throughout recent prehistory.

Es presenta una modalitat de reacció d'interesterificació que aporta nous avenços en l'ús de biocatalitzadors en síntesi orgànica. Els biocatalitzadors, tant enzims aïllats com resting cells fúngiques, són eficaços catalitzadors de processos químics. Així mateix, els biocatalitzadors poden ser utilitzats en sistemes de flux continu connectats a reactors de llit empaquetat (PBR). L'acrilat d'al·lil va ser sintetitzat en un reactor tipus batch i en un reactor PBR, utilitzant diferents lipases. La lipasa B de Candida antarctica (CALB) va ser l'enzim amb major activitat. El producte obtingut va ser utilitzat per preparar un copolímer. També es va dur a terme la síntesi d'acrilat de dicloropropil. CALB novament, va ser la lipasa amb major activitat. El producte obtingut va ser polimeritzat. Finalment, es van immobilitzar les resting cells d'Aspergillus flavus en diferents materials polimèrics. Les resting cells immobilitzades van mostrar una activitat específica major a l'obtinguda amb el miceli fúngic sense immobilitzar. / Se presenta una modalidad de reacción de interesterificación que aporta nuevos avances en el empleo de biocatalizadores en síntesis orgánica. Los biocatalizadores, tanto enzimas aisladas como resting cells fúngicas, son eficaces catalizadores de procesos químicos. Asimismo, los biocatalizadores pueden ser usados en sistemas de flujo continuo conectados a reactores de lecho empaquetado (PBR). El acrilato de alilo fue sintetizado en un reactor tipo batch y en un reactor PBR, usando diferentes lipasas. La lipasa B de Candida antarctica (CALB) fue la enzima con mayor actividad. El producto obtenido fue usado para preparar un copolímero. También se llevó a cabo la síntesis de acrilato de dicloropropilo. CALB nuevamente, fue la lipasa con mayor actividad. El producto obtenido fue polimerizado. Finalmente, se inmovilizaron las resting cells de Aspergillus flavus en diferentes materiales poliméricos. Las resting cells inmovilizadas mostraron una actividad específica mayor a la obtenida con el micelio fúngico sin inmovilizar. / We present an interesterification reaction mode that brings new advances in the use of biocatalysts in the organic synthesis. Biocatalysts, both isolated enzymes and fungal resting cells are effective catalysts for chemical processes. Also, the biocatalysts may be used in continuous flow connected to packed beds reactors (PBR). Allyl acrylate was synthesized in a batch type reactor and a PBR reactor using different lipases. Lipase B from Candida antarctica (CALB) was the most active enzyme. The obtained product was used to prepare a copolymer. Also it was performed the synthesis of dichloropropyl acrylate. CALB again, was the lipase with the highest activity. The obtained product was polymerized. Finally, resting cells from Aspergillus flavus were immobilized in different polymeric materials. Immobilized resting cells showed a higher specific activity than the fungal mycelium without immobilization.

En la costa catalana s’ha observat la presència d’unes capes d’aigua properes al fons riques en clorofil•la a (HCNBL, de l’anglès High Chlorophyll Near Bottom Layer). Aquestes estructures productives principalment es localitzen durant la primavera i l’estiu, en la costa central i sud del litoral català i en unes batimetries de entre 20m i 60m de profunditat. L’objectiu principal de la Tesi és l’estudi d’aquestes HCNBL, el seu origen, com s’estructuren i el paper que juguen en els ecosistemes costaners catalans. Per assolir aquests objectius s’ha estudiat la clorofil•la a (Cl-a) i la comunitat fitoplanctònica, les concentracions i proporcions de nutrients, la matèria orgànica dissolta cromofòrica i la producció primària fitoplanctònica. La zona d’estudi ha estat l’ecosistema costaner del litoral de llevant de Barcelona, que es caracteritza per presentar una forta pressió antròpica. S’han mostrejat les HCNBL, però també s’ha mostrejat el bloom primaveral i s’han fet unes sortides mensuals al llarg de l’any per posar en context les HCNBL. En general, l’enriquiment crònic de nutrients de l’ecosistema, sobretot en amoni, dóna lloc a una limitació de fòsfor, produint-se una acumulació de nitrogen orgànic dissolt i una remineralització més ràpida de fòsfor orgànic dissolt. El cicle anual de la Cl-a presenta els blooms de primavera i de tardor característics dels climes temperats, però s’han observat irregularitats. La més evident són les HCNBL. El seu origen està en la resuspensió de sediments i partícules orgàniques. Durant l’època en que la columna d’aigua està estratificada, el material alliberat al medi queda confinat per la frontera que representa la termoclina i la presència del sediment. En aquestes capes d’aigua també s’hi acumulen les aigües residuals procedents de l’emissari submarí. La combinació d’aquest enriquiment de nutrients, amb l’elevada irradiància d’aquesta època, creen les condicions necessàries perquè es produeixi una proliferació d’algues i un augment considerable de Cl-a, generant les HCNBL. Aquestes capes presenten una estructura complexa. Es distribueixen pel fons però en determinats punts, coincidint amb capes d’aigua amb un màxim relatiu d’estabilitat, poden bifurcar-se i desenganxar-se del sediment. Poden presentar gradients de nutrients més o menys definits, amb les majors concentracions a prop del sediment. També acumulen matèria orgànica dissolta cromofòrica. La concentració de Cl-a pot anar oscil•lant i depèn de la quantitat de llum que arribi a la capa i del “temps de maduració” de la massa d’aigua. Generalment predomina la fracció de microfitoplàncton respecte del nano o picofitoplàncton. L’abundància de la comunitat de fitoplàncton no sembla presentar un patró definit, tot i que la composició específica és més o menys constants. En les HCNBL hi ha una elevada activitat fitoplanctònica. Presenten unes taxes de producció primària elevades, semblants a les taxes del bloom primaveral de mar obert del Nord-Oest del Mediterrani. Poden presentar unes proporcions de nitrogen orgànic particulat respecte el fòsfor orgànic particulat inferior a 16:1, que és un indici de l’adaptació del fitoplàncton a la fase de creixement exponencial. Aquestes característiques confereixen a les HCNBL la capacitat de processar gran quantitat de nutrients de procedència i qualitat variada i exportar-los del sistema. D’aquesta manera juguen un paper molt important tant en el procés de contrarestar l’eutrofització generada per la pressió antròpica com en els balanços de carboni de l’ecosistema. / High Chlorophyll Near Bottom Layers (HCNBLs) develop during spring and summer, mainly in south and centre of the Catalan coast. They are usually found between 20m and 60m depths with several meters thick and extend some kilometres along the coast. In this Thesis, the origin and the structure of these layers were studied and also the role that they play in the Catalan coast. To achieve these goals, the chlorophyll a (Chl-a), the phytoplankton community, the nutrients, the chromophoric dissolved organic matter and the primary production were studied. The sampling cruises were done in the Barcelona coastal waters (NW Mediterranean). This area is characterised by a high human pressure with a chronic nutrient enrichment, mainly with ammonia. HCNBLs were sampled and also the spring phytoplankton bloom. In addition, monthly sampling cruises were done. The chronic nutrient enrichment of the ecosystem, mainly of ammonia, leads to a phosphorous limitation. As a result, an accumulation of dissolved organic nitrogen and a fast recycling of the dissolved organic phosphorous is produced. The annual cycle of Chl-a has the typical spring and autumn phytoplankton blooms of the temperate seas, but some irregularities were observed. The most evident is the presence of the HCNBL. HCNBLs are originated by enhancing nutrient diffusion from sediment resuspension. During the stratification period, this material released from sediment is trapped by the thermocline. In these layers, the sewage waters from a submarine outfall were also accumulated. These HCNBLs showed structural complexity, characterized by gradients in the different parameters analyzed, and a rich horizontal and vertical spatial structuring of phytoplankton communities with the predominance of the microphytoplankton fraction. These structures are characterized by a high phytoplankton activity. High primary production rates were measured and the ratio between particulate organic nitrogen and particulate organic phosphorous were usually under 16:1, a sign of a phytoplankton adaptation to exponential growth. These characteristics give to the HCNBL a high capability to process nutrients and to export it out of the ecosystem. In this way, they play an important role to counterbalance the ecosystem eutrophication and in the balances of the ecosystem carbon budget.

Los hongos microscópicos son organismos imprescindibles en todos los ecosistemas. Sin embargo y pese a su gran importancia, el número de especies fúngicas descritas hasta la fecha está muy por debajo del número estimado. De aproximadamente 1000 muestras de material vegetal y de suelo colectadas en espacios naturales de la Península Ibérica, se identificaron un total de 602 cepas de hongos anamórficos dematiáceos, distribuidas en 128 géneros, correspondientes a 316 especies. De éstas, 88 representan primeras citas para el catálogo micológico ibérico y se proponen 21 taxones nuevos para la ciencia. Los análisis filogenéticos de las secuencias obtenidas de los genes ribosomales: 18S y/o ITS y/o 28S (D1/D2) de 80 cepas, permitieron confirmar que todas las cepas de anamorfos estudiadas son ascomicetes del Subphylum Pezizomycotina, las cuales se sitúan principalmente en la clase Sordariomycetes (61,3%), seguidamente en los Dothideomycetes (25%) y unas pocas en los Leotiomycetes (8,7%) y Eurotiomycetes (5%). / The microscopic fungi are essential in all ecosystems. However, despite its great importance, the number of fungal species described to date is significantly below the estimated number. Of about 1000 samples of plant material and soil collected in natural areas from the Iberian Peninsula, we identified a total of 602 dematiaceous anamorphic fungal strains, distributed in 128 genera, corresponding to 316 species. Of these, 88 represent first records for the Iberian mycological catalog and 21 taxa were proposed as new species. Phylogenetic analyses of the sequences obtained from the ribosomal genes: 18S and / or ITS and / or 28S (D1/D2) of 80 strains that confirmed that all strains studied are anamorphs of ascomycetes belonging to the Subphylum Pezizomycotina. The strains were located mainly in the Sordariomycetes (61.3%), followed by the Dothideomycetes (25%) and a few in the Leotiomycetes (8.7%) and the Eurotiomycetes (5%).