Respuestas ecológicas y funcionales de las comunidades de macrófitos bentónicos marinos frente el estrés ambiental : evaluación de la vulnerabilidad y capacidad de aclimatación= Ecological and functional responses of marine benthic macrophytes in the face of environmental stress: assessing vulnerability and acclimation capacity

Abstract

En esta tesis se estudian las respuestas ecológicas y funcionales (ecofisiológicas) de diversas especies de macrófitos bentónicos marinos frente al estrés ambiental, tanto de origen antrópico como natural. Esto nos permitirá evaluar tanto el estado ecológico deL sistema como la vulnerabilidad y/o capacidad de aclimatación de las especies frente a diferentes condiciones ambientales. El Capítulo 1 aborda el estudio cuantitativo de las comunidades de macrófitos bentónicos para analizar su respuesta frente a las perturbaciones ambientales y evaluar la efectividad de los índices más utilizados en el contexto de la Directiva Marco del Agua. Los resultados muestran que la valoración de la zona de estudio es dependiente del índice aplicado, los cuales presentan una baja correlación entre ellos y no existiendo además una discriminación clara entre las respuestas frente al estrés natural y el de origen antropogénico. Los diversos problemas encontrados en la aplicación de los índices ecológicos en ambientes particulares, como son las lagunas costeras, ponen de manifiesto la necesidad de una aproximación complementaria, basada en indicadores funcionales, que se aborda en los capítulos 2, 3 y 4. Para ello, se emplean medidas basadas en la fluorescencia de la clorofila a para estimar la capacidad fotosintética, en la composición pigmentaria y en la acumulación se sustancias fotoprotectoras. En el capítulo 2 se estudia la respuesta fisiológica y la capacidad de aclimatación de las dos principales especies que forman las praderas bentónicas en la laguna del Mar Menor. Los resultados sugieren que Caulerpa prolifera se comporta como una especie de sombra, con una baja capacidad fotoprotectora, siendo la luz uno de los principales factores que determinan su distribución en la laguna. Por otro lado, la elevada capacidad fotosintética y la falta de fotoinhibición encontrada para Cymodocea nodosa sugieren que esta especie tiene una elevada capacidad de fotoprotección. Estos resultados concuerdan con la distribución actual de las especies en la laguna, en la que C. prolifera domina en la zona central, a mayor profundidad, mientras que C. nodosa se encuentra en zonas somera cercanas a la orilla. El capítulo 3 se centra en el estudio de las comunidades de roca y su comparación en dos ambientes con condiciones diferenciadas, el Mar menor y la zona costera adyacente del Mediterráneo. Muestra las diferencias encontradas en la estrategia de aclimatación de las distintas especies a nivel de respuesta fotosintética y composición bioquímica, y pone de manifiesto la dependencia de los mecanismos protectores a la disponibilidad de nutrientes. El capítulo 4 es un trabajo experimental donde se examina simultáneamente la respuesta de tres especies del género Cystoseira a dos factores ambientales fundamentales: temperatura e irradiación. Los resultados apuntan a la temperatura como el principal determinante del crecimiento y supervivencia de las especies, siendo coherente con la distribución geográfica de las mismas. Asimismo la respuesta ecofisiológica, basada principalmente en la capacidad fotosintética y el ajuste de la composición pigmentaria, reflejó la tolerancia térmica de las especies mientras que el efecto de la luz fue más restringido, mostrando la capacidad de aclimatación de estas especies a la alta irradiancia. En conjunto, los resultados ayudan a entender la ecología de las especies y podrían ser útiles de cara a la toma de decisiones en la gestión de los ecosistemas en los que habitan.

ECOLOGICAL AND FUNCTIONAL RESPONSES OF MARINE BENTHIC MACROPHYTES IN THE FACE OF ENVIRONMENTAL STRESS: ASSESSING VULNERABILITY AND ACCLIMATION CAPACITY ABSTRACT In this thesis the ecological and functional responses (ecophysiological) of various species of marine benthic macrophytes against environmental stress, both natural and anthropogenic, are studied. This will allow us to assess the ecological state of the system as well as the vulnerability and / or species acclimation capacity to different environmental conditions. Chapter 1 addresses the quantitative study of benthic macrophyte assemblages to analyze their response to environmental disturbances and evaluate the effectiveness of the most used indexes in the context of the Water Framework Directive. The results show that the assessment of the study area is dependent on the applied index, with a low correlation between them. Also no clear discrimination between responses to natural and anthropogenic stress was found. Several problems encountered in the application of ecological indices in particular environments, such as coastal lagoons, highlight the need for a complementary approach based on functional indicators that will be addressed in Chapters 2, 3 and 4. To this end, fluorescence-based measurements of chlorophyll a to estimate photosynthetic capacity, pigment composition and the accumulation of photoprotective substances are analyzed. In chapter 2 the physiological response and acclimation capacity of the two species forming meadows in the Mar Menor lagoon are studied. The results suggest that Caulerpa prolifera behaves as a shade-adapted with low photoprotective capacity, being light one of the main factors determining its distribution in the lagoon. On the other hand, the high photosynthetic capacity and lack of photoinhibition found for Cymodocea nodosa suggest that this species has a high photoprotection. These results support the current distribution of both species in the lagoon, where C. prolifera dominates the central area, with greater depth, whereas C. nodosa appears in shallow areas near the shore. Chapter 3 focuses on the study of rocky assemblages and their comparison in two environments with different environmental conditions, the Mar Menor lagoon and the adjacent Mediterranean coastal area. Differences in species acclimation strategy at photosynthetic and biochemical composition level are shown, and the study also highlights the dependence of the protective mechanisms to nutrient availability. Chapter 4 is an experimental work which simultaneously examines the response of three species of the genus Cystoseira to two key environmental factors: temperature and irradiation. The results point to the temperature as the main determinant of growth and survival of the species, being consistent with their geographical distribution. Likewise ecophysiological response, based primarily on photosynthetic capacity and adjustment of pigment composition, reflected thermal tolerance of the species whereas the effect of light was restricted, showing the acclimatization potential of these species to high irradiance. Taken together, the results could help to understand the ecology of the species and could be useful in the view of the decision making in the management of the ecosystems they inhabit.