Zinc tolerance and accumulation in the halophytic species Juncus acutus

The research on species with capacity to tolerate and accumulate zinc is of paramount importance for phytoremediation purposes. An experiment was designed to investigate the effect of Zn from 0 to 100mmoll-1 on the growth, photosynthetic apparatus and nutrient uptake of the halophytic species Juncus acutus. Gas exchange, chlorophyll fluorescence and photosynthetic pigments concentration were measured. We also determined total zinc, magnesium, potassium, phosphorus and sodium concentrations, as well as C/N ratio. J. acutus showed high tolerance to Zn-induced stress, since all plants survived and none of them showed any toxicity symptoms, such as chlorosis, necrosis or growth reduction at concentrations up to 100mmoll-1 Zn. The integrity and functionality of the photosynthetic apparatus were unaffected even at zinc concentrations greater than 500mgkg-1 on tillers. Likewise, nutrient absorption was relatively unaffected. Zn tolerance was associated with the capacity to accumulate Zn in roots (with values up to 2500mgkg-1) and largely avoid its transport to tillers. These characteristics, along with its ability to establish in a wide variety of ecosystems, render this species a useful phytostabilizer for revegetation of Zn-contaminated lands

Modelo anual de la dinámica sedimentaria en una marisma mareal mediterránea.

Se ha detectado un patrón estacional en la dinámica sedimentaria en zonas de marisma baja, relacionado con la distribución anual de las precipitaciones característica del clima mediterráneo, que induce cambios en el caudal de los ríos y en la cantidad y distribución de los aportes de partículas finas que entran en el estuario. En este escenario se pone de manifiesto cómo la presencia de vegetación (Spartina maritima) favorece la acreción y estabilización de sedimentos. En planicies desprovistas de vegetación, los mayores niveles de acreción se registran durante primavera y principios de verano. Las lluvias otoñales determinan un aumento del caudal de los ríos, con un incremento en el aporte de sedimentos y removilización de éstos en las zonas desnudas. Parte de estos sedimentos quedarán entonces retenidos en las zonas provistas de vegetación. Durante este periodo de otoño es cuando esta vegetación alcanza sus mayores valores de biomasa, maximizando así su papel como estabilizador de sedimentos.We have found a seasonal pattern operating on the lower areas of a tidal marsh, in relation to the characteristic annual distribution of the rainfall in a Mediterranean climate which induces changes in river flows and in quantity and distribution of loam sediments entering the estuary. Also, the presence of vegetation (S. maritima) favours the accretion rate and the sediment stabilization. Bare muds record the maximum values of accretion during Spring and early Summer. Autumn rainfalls increase the river flow what means a new input of sediments and the movilization of the old ones from the bare muds; the vegetation raises the maximum biomass and it traps and stabilizes these sediments.Dirección General de Investigación Científica y Técnica. Gobierno de España-PB94-145

Distribución de metales pesados en sedimentos de las marismas del Odiel (Huelva, España)

Se ha analizado la distribución y contenido total de metales pesados (Co, Cu, Fe, Mn, Ni y Pb) en sedimentos de las Marismas del Odiel (SO España). Las concentraciones de estos elementos, obtenidas por espectrofotometría de absorción atómica, fueron muy elevadas para la mayoría de los elementos analizados. Su distribución no es homogénea, ni presenta un patrón geográfico marcadamente definido, pudiéndose encontrar altos niveles repartidos por toda la marisma. Existe cierto gradiente topográfico, con mayores concentraciones en puntos de menor cota. Los puntos de muestreo más aislados de la incidencia mareal y los más expuestos a mar abierto registraron los niveles más bajos.Atomic absorption spectroscopy has permitted the determination of the content of heavy metals and their distribution in sediments of the Odiel Saltmarhes (SWSpain). Avery high metal concentration has been found in most of the samples investigated but their distribution is non-homogeneous and this prevents establishing a geographical pattern. Nevertheless, a certain topographic gradient can be observed: lower levels present the highest concentrations whereas areas unaccessible by tide fluctuations or those exposed to the sea present the lowest index of contamination

Hyperspectral sensors as a management tool to prevent the invasion of the exotic cordgrass "Spartina densiflora" in the Doñana wetlands

We test the use of hyperspectral sensors for the early detection of the invasive denseflowered cordgrass (Spartina densiflora Brongn.) in the Guadalquivir River marshes, Southwestern Spain. We flew in tandem a CASI-1500 (368–1052 nm) and an AHS (430–13,000 nm) airborne sensors in an area with presence of S. densiflora. We simplified the processing of hyperspectral data (no atmospheric correction and no data-reduction techniques) to test if these treatments were necessary for accurate S. densiflora detection in the area. We tested several statistical signal detection algorithms implemented in ENVI software as spectral target detection techniques (matched filtering, constrained energy minimization, orthogonal subspace projection, target-constrained interference minimized filter, and adaptive coherence estimator) and compared them to the well-known spectral angle mapper, using spectra extracted from ground-truth locations in the images. The target S. densiflora was easy to detect in the marshes by all algorithms in images of both sensors. The best methods (adaptive coherence estimator and target-constrained interference minimized filter) on the best sensor (AHS) produced 100% discrimination (Kappa = 1, AUC = 1) at the study site and only some decline in performance when extrapolated to a new nearby area. AHS outperformed CASI in spite of having a coarser spatial resolution (4-m vs. 1-m) and lower spectral resolution in the visible and near-infrared range, but had a better signal to noise ratio. The larger spectral range of AHS in the short-wave and thermal infrared was of no particular advantage. Our conclusions are that it is possible to use hyperspectral sensors to map the early spread S. densiflora in the Guadalquivir River marshes. AHS is the most suitable airborne hyperspectral sensor for this task and the signal processing techniques target-constrained interference minimized filter (TCIMF) and adaptive coherence estimator (ACE) are the best performing target detection techniques that can be employed operationally with a simplified processing of hyperspectral images.This study has been funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation through the research projects HYDRA (No. CGL2006-02247/BOS) and HYDRA2 (CGL2009-09801/BOS), by the National Parks Authority (Organismo Autonomo de Parques Nacionales) of the Spanish Ministry of Environment to project OAPN 042/2007, and by funding from the European Union (EU) Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No. 641762 to ECOPOTENTIAL project. The Espacio Natural de Donana provided permits for field work in protected areas with restricted access. We are grateful to the Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial (INTA), Spain, for performing the airborne campaign and the geometric correction of the images. J.B. has to acknowledge a sabbatical stay at Pye Laboratory of the Commonwealth Scientific and Research Organization (CSIRO) Marine and Atmospheric Sciences, Australia, and at the Climate Change Cluster (C3) of the University of Technology Sydney, Australia, funded by the Spanish Ministry of Education, during data analysis and writing of this paper. This publication is a contribution from CEIMAR and also a contribution from CEICAMBIO

Gestión de la invasión de la especie invasora Spartina Densiflora en las marismas del Golfo de Cádiz. Implicaciones del cambio climático sobre sus respuestas ecofisiológicas

Las marismas son ecosistemas frontera entre los medios terrestre y costero, que se distribuyen a lo largo de los estuarios de latitudes medias y altas de todo el mundo. Se trata de ecosistemas de gran importancia tanto ecológica como medioambiental y socio-económica. A pesar de la importancia de las marismas, son ecosistemas con graves problemas de conservación, derivados principalmente de la actividad humana. Actualmente, la introducción de especies exóticas invasoras está adquiriendo gran peso en la problemática de la conservación de las marismas. La introducción de seres vivos fuera de su área de distribución natural supone, tras la destrucción de los hábitats, el segundo problema ambiental por orden de magnitud que afecta a la Biosfera a escala global. Spartina densiflora, es una gramínea de origen sudamericano, que está invadiendo marismas del norte de América, del norte de África y el suroeste de Europa. En Europa, la presencia de esta especie se restringe al Golfo de Cádiz donde invade muchos estuarios con diferente grado e intensidad de invasión. La invasión de S. densiflora en el Golfo de Cádiz es uno de los problemas de conservación más graves a los que se enfrentan las marismas andaluzas, ya que los efectos deletéreos que se derivan de la invasión de esta especie sobre estos ecosistemas son muy variados: (1) la alteración de la red de drenaje; (2) se dan pérdidas de hábitats debido a su forma de crecimiento; (3) esta pérdida de hábitats incide directamente en la pérdida de riqueza específica y diversidad genotípica. (4) Interfiere en los procesos de sucesión primaria y secundaria; (5) se da la disminución de la tasa de descomposición, de la productividad y de la producción y (6) se ha descrito en especies del género Spartina la intervención en procesos de hibridación con especies nativas, que suponen un grave riesgo ecológico para el ecosistema al generarse híbridos fértiles, de gran capacidad competitiva. En vista de toda la problemática que subyace a la invasión de S. densiflora en los complejos marismeños del Golfo de Cádiz es necesario elaborar un plan de gestión dirigido a luchar eficazmente contra la invasión de esta especie en las marismas andaluzas. Para la elaboración de cualquier programa de gestión de una especie invasora, se marcan diferentes objetivos. Uno de ellos es profundizar en el conocimiento de la biología, ecología y fisiología de la especie objeto de los diferentes programas de gestión. Uno de los aspectos fundamentales a dilucidar es como el Cambio Climático puede afectar a la invasión de esta especie y en que medida las nuevas condiciones ambientales que se darán podrán alterar los patrones de invasión y tolerancia de esta especie. Para lo cual se ha propuesto un trabajo en el que se ha analizado el efecto del incremento del CO2 atmosférico sobre el crecimiento y la fisiología de esta especie invasora. Nuestros resultados mostraron como el incremento del CO2 tendrá un efecto positivo sobre el desarrollo de esta especie lo que supondrá un favorecimiento del potencial invasor de S. densiflora en las marismas del Golfo de Cádiz. Esta información es de gran utilidad para los gestores de los Espacios Naturales Protegidos la cual se tendrá que tener en cuenta en los futuros planes de gestión de las especies exóticas invasoras a la hora de la priorización en la asignación de recursos para el control o erradicación de dichas especies

Colonización dinámica poblacional y papel en la sucesión de Spartina maritima(Curtis) Fernald las Marismas del Odiel

La falta de información referente a Spartina maritima indujo a nuestro grupo de investigación a iniciar en 1984 una línea de trabajo centrada en conocer de esta especie aspectos ecológicos fundamentales que permitiesen profundizar con posterioridad en cu

Ecología del litoral onubense [1]: marismas mareales

Las marismas mareales son ecosistemas únicos, de alto valor ecológico, que ofrecen bienes y servicios que trascienden del ámbito geográfico local y repercuten tanto a escala regional como global. Huelva es rica en estos ecosistemas, fundamentales cuantitativa y cualitativamente en el conjunto de los humedales de la provincia. Desde el término municipal de Ayamonte hasta el de Almonte, en todos los estuarios de los ríos que desembocan en el litoral onubenses, encontramos estos ambientes anfibios sometidos a la dinámica mareal. Las marismas de los ríos Guadiana, Carreras, Piedras, Odiel, Tinto y Guadalquivir, la última en menor proporción, están reguladas por dos pleamares y bajamares diarias que nunca son exactamente iguales, ni en intensidad ni en duración, lo que posibilita su elevada diversidad paisajística. La regularidad astronómica de las mareas genera una distribución de sus organismos en zonación, en bandas paralelas a la línea de marea. Sin embargo, la topografía, la microtopografía y las variaciones mareales diarias determinan numerosas diferencias en la duración y en la frecuencia de las inundaciones en cada punto de la marisma que favorecen una elevada biodiversidad. Esta rica biocenosis tiene una característica común. Los organismos son mayoritariamente halófilos, amantes (filo) de la sal (halo) y sus productores primarios exclusivamente especies halófitas (fito: planta), con adaptaciones que les permiten vivir en estos ambientes. Es la vegetación la que define la matriz principal de la estructura biótica en las marismas mareales. Son numerosos los bienes y servicios que ofrecen las marismas mareales, pero lo que las singularizan es su elevada producción. Se encuentran entre los ecosistemas más productivos del mundo, con valores similares a los de los bosques tropicales y ecuatoriales. La gran carga de materia orgánica que llega al tramo final de los ríos y la propia materia orgánica que genera la marisma lo posibilitan, tras pasar de nuevo a disposición de la vegetación, en forma de nutrientes, gracias a la acción de los detritívoros y los descomponedores. Pero no sería así sin la incidencia de las mareas. Es determinante la entrada de energía subsidiaria que supone la actividad mareal, que redistribuye todos estos nutrientes dos veces al día, en cada pleamar, por toda la marisma a través de sus canales, esenciales en la estructura del biotopo de estos ecosistemas. La elevada producción es lo que hace que la importancia ecológica de las marismas de Huelva trascienda de su ámbito geográfico local. A escala regional, las marismas, son zona de cría, guardería y alimentación de numerosas especies animales en el Golfo de Cádiz, algunas de interés comercial. A escala global, no es casual que las marismas onubenses estén mundialmente reconocidas por su importancia ornitológica, siendo fundamentales para las aves de humedales alejados a centenares de kilómetros que, en sus rutas migratorias, encuentra en las marismas de Huelva puntos de alimentación, descanso y reproducción. La conservación de las marismas y del conjunto de los humedales es entendida hoy como signo de progreso y numerosos convenios y medidas normativas promueven su protección. Sin embargo, no se ejecuta aún una efectiva gestión integral de estos ecosistemas, que siguen sometidos a una fuerte presión antrópica, lo que repercute en su estructura y en las funciones ecológicas que realizan y, por lo tanto, en los recursos y servicios que nos ofrecen, que son un bien común, un bien de todos

Ecología del litoral onubense [II]: sistemas dunares

Los sistemas dunares costeros son ecosistemas de transición de distribución mundial. Aunque están ceñidos a una pequeña franja del litoral, aportan importantes bienes y servicios ecosistémicos. Sin embargo, son espacios sometidos a una enorme tensión ambiental debido a la gran demanda por parte del hombre para establecer instalaciones y realizar otros usos y actividades en su territorio (viviendas, paseos marítimos, vías de comunicación, agricultura, balnearios, etc.). Se consideran espacios amenazados, y uno de los ecosistemas que han sufrido más alteraciones, llegando incluso a su eliminación. Los factores ambientales que inciden resultan extremos para gran parte de los seres vivos, (inestabilidad del sustrato, escasez de nutrientes y agua dulce, elevada salinidad en suelo y aire, etc.), que restringen su establecimiento. Son pocas las especies adaptadas a los rigores de estos factores, que se suavizan a medida que se alejan de la costa, facilitando esto que la riqueza específica aumente. Aun así, las comunidades dunares tienen una gran importancia e interés. Además, hay que considerar que los sistemas dunares son ecosistemas frágiles, que se desestabilizan rápida y fácilmente, otro motivo para que sean protegidos. Uno de los servicios más citados que prestan los sistemas dunares es proteger la costa frente a los temporales y avenidas. El mar lucha por recuperar su terreno usurpado por el hombre, entrando a veces en conflicto de forma agresiva, dejando ver sus efectos, con destrozos e inundaciones en los paseos marítimos, viviendas, edificios o infraestructuras. El cambio de conciencia social hacia su conservación ha facilitado la aplicación de diversos instrumentos para su protección, mediante planes generales sobre el litoral, o bien amparados de forma concreta con la declaración de espacios naturales protegidos. La mayor parte de la costa de la provincia de Huelva dispone de una inmensa riqueza de sistemas dunares, con diferentes formaciones geomorfológicas, y considerados de los mejores de Europa. Dunas blancas, bosques litorales y dunas móviles forman parte de los sistemas dunares de un enorme valor natural que se distribuyen por todo el litoral y que podemos disfrutar en nuestras costas

Distribución de metales pesados en sedimentos de las Marismas del Odiel (Huelva, SO. España)

Se ha analizado la distribución y contenido total de metales pesados (Co, Cu, Fe, Mn, Ni y Pb) en sedimentos de las Marismas del Odiel (SO España). Las concentraciones de estos elementos, obtenidas por espectrofotometría de absorción atómica, fueron muy elevadas para la mayoría de los elementos analizados. Su distribución no es homogénea, ni presenta un patrón geográfico marcadamente definido, pudiéndose encontrar altos niveles repartidos por toda la marisma. Existe cierto gradiente topográfico, con mayores concentraciones en puntos de menor cota. Los puntos de muestreo más aislados de la incidencia mareal y los más expuestos a mar abierto registraron los niveles más bajosAtomic absorption spectroscopy has permitted the determination of the content of heavy metals and their distribution in sediments of the Odiel Saltmarhes (SWSpain). A very high metal concentration has been found in most of the samples investigated but their distribution is non-homogeneous and this prevents establishing a geographical pattern. Nevertheless, a certain topographic gradient can be observed: lower levels present the highest concentrations whereas areas unaccessible by tide fluctuations or those exposed to the sea present the lowest index of contaminatio