Análisis de los impactos del cambio global sobre el metabolismo y la ecotoxicidad de las comunidades fluviales de la cuenca del río Ebro

Laburpena

Se considera el cambio global como aquellas transformaciones a gran escala que tienen repercusiones significativas sobre el funcionamiento del sistema Tierra. A lo largo de la historia de la Tierra se han producido gran cantidad de cambios globales impulsados por las interacciones de los sistemas biofísicos (hidrosfera, atmósfera, geosfera y biosfera), generalmente a lo largo de dilatados periodos de tiempo (de miles a millones de años). Sin embargo, en la actualidad, los cambios provocados por estas interacciones, se presentan a una elevadísima velocidad (decenas a centenares de años), siendo las actividades del ser humano las principales responsables de este cambio en la velocidad. En el cambio global actual, las interacciones entre clima e hidrología son tan estrechas que cualquier cambio afecta en ambos sentidos. Por un lado, los cambios en las variables climáticas (temperatura y precipitación) producen impactos significativos en los recursos hídricos, y a partir de éstos en los ecosistemas y en las sociedades en ellos instaladas. Por otro, los cambios inducidos por el ser humano en los recursos hídricos (embalses, sistemas de irrigación, sobreexplotación de acuíferos, etc.) influyen en las condiciones climáticas. Tanto el clima como el ciclo del agua son complejos, sujetos a relaciones causa-efecto y acción-reacción no proporcionales y, por tanto, resulta extremadamente complejo determinar los impactos directos que se derivan de las perturbaciones que provoca el hombre con sus actividades en la hidrosfera. El objetivo de esta tesis es desarrollar nuevos métodos de análisis que nos permitan identificar el origen de los principales impactos del cambio global (derivados de las actividades humanas o de vectores climáticos), así como su grado de afectación sobre las comunidades acuáticas fluviales. Todo ello nos permitiría anticipar posibles escenarios futuros y proponer medidas para minimizar e incluso evitar los efectos negativos del cambio global sobre las comunidades naturales. En el primer capítulo de esta tesis se recopilaron, procesaron y analizaron datos obtenidos cada 15 minutos de 8 parámetros metabólicos y físico-químicos entre 1998 y 2012 en 25 localizaciones a lo largo de toda la cuenca del río Ebro. Ello supuso el procesamiento y análisis de más de 98 millones de datos a los que se les aplicaron diversas técnicas de análisis de series temporales. El resultado de todo ello permitió clasificar “eventos”, que fueron identificados en base a las alteraciones de los patrones temporales de las variables estudiadas durante ese período de 14 años en la cuenca del río Ebro. Los resultados se integraron y presentaron a nivel de cuenca fluvial. Los métodos desarrollados permitieron, además, diferenciar para cada evento, el papel jugado por las alteraciones de origen antrópico (p.ej. la gestión del caudal del río) de aquellas de origen climático (p.ej. sequías, lluvias torrenciales). El segundo capítulo abordó el estudio del impacto de eventos de tipo global anteriormente diferenciados, a escala local (en las 25 localizaciones antes descritas). Para ello se analizaron las respuestas del metabolismo fluvial ante el cambio global en puntos sometidos a diferentes impactos antrópicos: contaminación por fuentes puntuales y difusas, grado de conservación del bosque de ribera y regulación del caudal. Se utilizaron técnicas de análisis de series temporales en el dominio de frecuencias (Transformada wavelet y coherencia wavelet), que dieron como resultado los que denominamos Patrones del Espectro de Frecuencias (FPS). Las FPS fueron utilizados para determinar el grado de afectación del metabolismo fluvial en los diferentes escenarios. En los dos primeros capítulos se estableció que el caudal (estrechamente ligado a la precipitación y la gestión de los caudales), era uno de los factores climáticos dominantes en el estado metabólico (respiración y producción primaria) del río. Así, el tercer capítulo se dedicó al estudio de otra de las variables climáticas que más pueden modificar el metabolismo: la temperatura. Se estudió la coherencia en el dominio de frecuencias entre las series temporales de temperatura del aire y temperatura del agua. Los resultados obtenidos permitieron elaborar una nueva metodología para la creación de diferentes escenarios. En el cuarto capítulo, algunos de los escenarios analizados en los anteriores capítulos fueron llevados a la experimentación en sistemas naturales y en laboratorio. En esta parte de la tesis, se estudió la influencia de la temperatura en la toxicidad ambiental (ecotoxicología) del mercurio en comunidades algales bentónicas del río Gállego. Se diseñó un experimento basado en el uso de microcosmos, donde se expusieron comunidades de perifiton desarrolladas en un gradiente de condiciones climáticas y físico-químicas a lo largo del río Gállego. Estas comunidades fueron luego transferidas a ríos artificiales (microcosmos) donde se expusieron a diferentes combinaciones de mercurio, tipo de medio y temperatura del agua. A partir de la medición de la eficiencia fotosintética de las algas, se pudo deducir que el aumento de la temperatura del agua, así como la concentración de sustancias disueltas incrementarían la toxicidad del mercurio sobre las comunidades fluviales.