Determinación de la influencia de los factores ambientales en las proliferaciones algales fitoplanctónicas en la zona costera de Gandia

Abstract

[EN] Eutrophication is a form of water pollution that occurs when an excess of nutrients run into water ecosystems. This nutrient enrichment often induces changes in biota and its habitat. Specifically, in coastal ecosystems, the response of the phytoplankton community to nutrient inputs widely depends on the characteristic of the receiving waters, which encourages the growth of algae and eventually can lead to algal blooms, with negative environmental consequences for fisheries and recreational uses.The main objective of this thesis was to analyze and quantify the temporal and spatial variability in the phytoplankton community of the coastal area of Gandia, in the south of the Gulf of Valencia (Western Mediterranean Sea), as a response to physicochemical water variables during different environmental conditions and understand which species could proliferate in this area. The coastal area of Gandia constitute an excellent study area to implement this study as it presents most of the point and non-point nutrients inputs that usually affect coastal areas, such as wastewater discharges through submarine outfall, river discharges and groundwater discharges from a detritic aquifer. Furthermore, surface channels that drain the Safor wetland, which is used mainly for agricultural crops, outflow into the confined harbor.For this purpose, the taxonomic composition of the phytoplankton communities was determined in 32 sampling campaigns from July 2009 to July 2011. As novelty, this is the first time that the phytoplankton community of the coastal area of Gandia has been identified to species level and with such a high sampling frequency. The results indicate that nutrient inputs mainly from the river Serpis and channels that drain the wetland determine the composition and abundance of the phytoplankton community, and that several key environmental factors such as water temperature, radiation, hydrodynamism, and the molar ratios of nutrients influence seasonal phytoplankton assemblages. The phytoplankton community comprised two main groups: diatoms and dinoflagellates and a total of 126 taxa were identified. The diatom population primarily flourished in autumn and winter whereas in spring, dinoflagellate bloom occurred with high radiation and temperature. On the other hand, diatoms abundance was high even in summer; the key factor supporting this high diatom abundance seems to be the continuous availability of silica because of groundwater discharges, exchanges with the sediment interface in shallow areas and surface agriculture runoff, together with optimal light and temperature conditions. The discharges from the sewage treatment plant through the submarine outfall and the river Vaca did not appear to have a significant impact on the phytoplankton community because of a large water exchange with the oligotrophic Mediterranean waters. In the Venecia beach the highest levels of nutrient concentration and phytoplankton density were attributed to the greatest water residence time. The Gandia Harbor provide the proper conditions of confinement for the dinoflagellate blooms' development. Potentially harmful and blooming species were detected in these areas with some like Pseudo-nitzschia spp., Phaeocystis cf. cordata, and Alexandrium cf. minutum reaching high densities. This study has demonstrated that nutrient concentrations of the coastal area of Gandia are sufficient to allow high primary production and, under the proper conditions of confinement and water column stability, to promote the formation of microalgal blooms. Furthermore, the data obtained suggests that organic nutrients may exert an important role in the development of some microalgae like Pseudo-nitzschia. Future research, should to consider the role of the organic pool in the most confinement sections of this coastal area.

[ES] La eutrofización es una forma de contaminación marina que se da cuando un exceso de nutrientes llega a los ecosistemas acuáticos.El enriquecimiento puede inducir a cambios en la biota y su hábitat.En los ecosistemas costeros, la respuesta de la comunidad fitoplantónica a las entradas de nutrientes depende de las características de las aguas receptoras, se altera su composición como su densidad e incluso se puede llegar a procesos de proliferación de microalgas, con consecuencias ambientales negativas para la pesca y los usos recreativos.El objetivo principal de la tesis fue analizar y cuantificar la variabilidad temporal y espacial de la comunidad de fitoplancton del área costera de Gandia, en el sur del Golfo de Valencia (Mediterráneo occidental), como respuesta a las variaciones fisicoquímicas del agua bajo diferentes condiciones ambientales, y estudiar que especies pueden ser susceptibles de proliferar en la zona.Esta área constituye una excelente zona para desarrollar este estudio porque en ella se dan la mayoría de las entradas de nutrientes, tanto puntuales como difusas, que afectan las áreas costeras como son: las descargas de aguas residuales, aportes fluviales y descargas de aguas subterráneas de acuíferos costeros.Además, los canales superficiales que drenan el humedal de La Safor, cuyo uso fundamental es la agricultura, vierten en las aguas confinadas del Puerto de Gandía.Para conseguir este objetivo se determinó la composición taxonómica de la comunidad de fitoplancton mediante la realización de 32 muestreos desde julio de 2009 hasta julio de 2011.Es la primera vez que el fitoplancton de esta área costera ha sido estudiado a nivel de especie y con una frecuencia de muestreo tan elevada.Los resultados muestran que la entrada de nutrientes, principalmente a través del río Serpis y los canales que drenan el humedal, determinan la composición y abundancia de la comunidad de fitoplancton.Diversos factores ambientales como temperatura del agua, radiación, hidrodinamismo, y los ratios de nutrientes influyen en las asociaciones de fitoplancton y su proliferación.La comunidad estuvo formada principalmente por dos grupos, diatomeas y dinoflagelados, se identificaron 126 taxones.La población de diatomeas fue mayor en otoño e invierno, en primavera, crecieron los dinoflagelados influenciados por la alta radiación y temperatura.La abundancia de diatomeas fue elevada incluso en verano, el factor que soporta esta gran abundancia parece ser la disponibilidad continua de sílice por los aportes de aguas subterráneas, los intercambios en la interfase agua-sedimento en zonas poco profundas y las escorrentías superficiales, junto con óptimas condiciones de luz y temperatura.Los vertidos de la planta de tratamiento de aguas residuales a través del emisario submarino y el río Vaca no tuvieron un impacto significativo en la comunidad de fitoplancton por la dilución con las aguas oligotróficas del Mediterráneo.En la playa Venecia se dieron las concentraciones más altas de nutrientes y fitoplancton por el mayor tiempo de residencia del agua.El Puerto tiene las condiciones adecuadas de confinamiento para la proliferación de dinoflagelados.En la playa Venecia y en el Puerto se detectaron especies potencialmente dañinas y formadoras de blooms, algunas como Pseudo-nitzschia spp., Phaeocystis cf. cordata, y Alexandrium cf. minutum llegaron a alcanzar altas densidades.Esta tesis demuestra que las concentraciones de nutrientes de la zona costera de Gandia pueden permitir una alta producción primaria e incluso en las condiciones adecuadas de confinamiento para promover la proliferación de microalgas, algunas de ellas potencialmente dañinas.Los datos sugieren que los nutrientes orgánicos pueden ejercer un papel importante en el desarrollo de algunas microalgas como las del género Pseudo-nitzschia.Es conveniente, tener en cuenta en futuras investigaciones el papel del reservorio de materia orgánica

[CA] L'enriquiment en nutrients afecta globalment a tots els ecosistemes aquàtics i, especialment als estuaris i àrees costaneres.Esta fertilització indueix a canvis en la biota i el seu hàbitat. Aquests canvis variaran en funció de les característiques de les aigües receptores.La primera resposta a este enriquiment en nutrients s'observa en la comunitat fitoplantònica, veient-se alterada la seua composició i la seua densitat donant-se, fins i tot, processos de proliferació de microalgues amb conseqüències ambientals negatives, per a la pesca i per als usos recreatius.L'objectiu principal d'esta tesi va ser analitzar i quantificar la variabilitat temporal i espacial de la comunitat de fitoplàncton de l'àrea costanera de Gandia, al sud del Golf de València (Mediterrani occidental), com a resposta a les variacions fisicoquímiques de l'aigua, baix diferents condicions ambientals i, estudiar quines espècies podien ser susceptibles de proliferar.Aquesta àrea presenta la majoria de les entrades de nutrients, que afecten les àrees costaneres, descàrregues d'aigües residuals, aportacions fluvials i descàrregues d'aigües subterrànies procedents d'aqüífers.A més, els canals superficials que drenen l'aiguamoll de la Safor aboquen a les aigües confinades del Port.Per a aconseguir aquest objectiu, es va determinar la composició taxonòmica de la comunitat de fitoplàncton en 32 campanyes, des de juliol de 2009 fins a juliol de 2011.Es el primer treball realitzat en esta zona en què el fitoplàncton ha sigut estudiat fins al nivell d'espècie i amb una freqüència de mostratge tan elevada.Els resultats mostren que l'entrada de nutrients, principalment a través del riu Serpis i els canals que drenen l'aiguamoll, determinen la composició i abundància del fitoplàncton.Diversos factors ambientals com la temperatura de l'aigua, radiació, hidrodinamisme, així com les ràtios de nutrients influeixen en les diferents associacions de fitoplàncton i la seua dinàmica de proliferació.La comunitat va estar formada principalment per dos grups: diatomees i dinoflagel.lats, i es van identificar 126 tàxons.La concentració de dinoflagel.lats va augmentar en primavera com a conseqüència dels increments en la radiació i la temperatura de l'aigua.Les majors abundàncies de diatomees es van donar durant la tardor i l'hivern, i es van mantindre elevades a l'estiu.Probablement el factor que suporta esta abundància durant l'estació estival va ser la disponibilitat continuada de sílice per les aportacions d'aigües subterrànies, els intercanvis en la interfase aigua-sediment en zones poc profundes i els escolaments superficials, junt amb òptimes condicions de llum i temperatura.Els abocaments de la planta de tractament d'aigües residuals a través de l'emissari submarí i el riu Vaca no van tindre en general un impacte significatiu en el fitoplàncton degut a una major dilució amb les aigües del Mediterrani.A la platja Venècia es donaren les concentracions més altes de nutrients i fitoplàncton conseqüència del major temps de residència de l'aigua.El Port va proporcionar les condicions adequades de confinament per al desenvolupament de floracions de dinoflagel¿lats.A la platja Venècia i al Port es detectaren espècies potencialment danyonses i formadores de blooms, algunes com Pseudo-nitzschia spp., Phaeocystis cf. cordata, i Alexandrium cf. minutum van aconseguir concentracions per a les que hi ha precedents en quant a efectes tòxics o roïns sobre l'ecosistema o s'han iniciat mesures de mitigació o gestió en altres zones costaneres.Aquest estudi ha demostrat que les concentracions de nutrients en aquesta zona són suficients per a permetre una alta producció primària i, en condicions de confinament per a promoure la proliferació de microalgues tòxiques y/o potencialment danyoses.Els resultats indiquen la necessitat tindre en compte en futures investigacions el paper del reservori de matèria orgànic