Distributional patterns of diatom communities in Mediterranean rivers

Aquesta tesi tracta la jerarquia i l'heterogeneïtat dels sistemes fluvials que afecten l'estructura de les comunitats bentòniques de diatomees. A nivell regional, es van buscar diferents grups de punts i les seves espècies indicadores, es va estudiar la resposta de les comunitats de diatomees als gradients ambientals, es va avaluar la utilitat de diferents índexs de diatomees i es va buscar el millor sistema de classificació per a condicions de referència. A nivell de conca, es volien definir els factors que determinen la distribució longitudinal de la diversitat de les comunitats de diatomees. Finalment, a nivell d'hàbitat es van determinar quins factors afecten les algues i els cianobacteris a aquesta escala i es va examinar la contribució relativa de l'ambient i l'espai en la distribució de la biomassa i composició d'algues i cianobacteris. Per tant, els diferents capítols d'aquesta tesi han estat desenvolupats seguint aquest esquema.This thesis deals with the hierarchy and heterogeneity of stream systems affecting the structure of benthic diatom communities. At a regional level, I search for different groups of sites and their indicator taxa, I studied the responses of the diatom communities to the gradients of environmental variables, I tested the usefulness of diatom indices and I searched for the best classification system for reference conditions. At a watershed level my interest was to define the factors that determined the longitudinal distribution of diversity of diatom communities. Finally, at a habitat level it was interesting to determine the factors affecting algae and cyanobacteria at this scale and examine the relative effects of environmental factors and space on the distribution of biomass and composition of benthic algae and cyanobacteria. Thus, the different chapters of the thesis had been approached following this scheme

Indicator taxa of benthic diatom communities: a case study in Mediterranean streams

A key issue in the implementation of the Water Framework Directive is the classification of streams and rivers using biological quality parameters and type-specific reference conditions. Four groups of stream types were defined in NE Spain on the basis of 152 diatom samples by means of detrended correspondence analysis and classification techniques. Diatom analysis was restricted to epilithic taxa, and the sites included gradients ranging from near-natural streams to sites with poor ecological quality. The main gradient shows a clear separation of sites in relation to the degree of human influence: polluted streams (mainly located in the lowlands) differ from streams in mountainous areas and in the Pyrenees. A second gradient is related to physiographical features. Headwater streams can be distinguished by their catchment geology. The type-specific diatom taxa for the stream types studied were determined by using indicator species analysis (IndVal). The type-specific taxa from near-natural streams are coincident with the indicator taxa for high ecological status. Human impact reduced the typological heterogeneity of the diatom community composition. Overall, the diatom communities in NE Spain exhibit a regional distribution pattern that closely corresponds with that observed in river systems elsewhere. Physiographical differences are only evident in undisturbed sites, while nutrient enrichment and other human disturbances may mask the regional differences in the distribution of diatom communitie

Anàlisi de la viabilitat i proposta d’indicadors fitobentònics de la qualitat de l’aigua per als cursos fluvials de Catalunya: Aplicació de la Directiva Marc en Política d’Aigües de la Unió Europea (2000/60/CE)

El present treball forma part del conjunt de les tasques encomanades per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA) a diferents grups de recerca de les Universitats catalanes per tal d’aconseguir l’adequació a la Directiva Marc de l’ Aigua (en endavant DMA) aprovada per la Unió Europea al 2000. Un dels objectius de la DMA és promoure l’ús sostenible de l’aigua i té entre els objectius prioritaris mantenir i restaurar el bon estat ecològic dels ecosistemesaquàtics. Específicament la DMA demana procedir a l’efectiva protecció de les aigües superficials, dels estuaris, aigües costeres i subterrànies implicant en molts casos la reducció d’abocaments i contaminació a aquestes masses d’aigua.Els objectius del treball endegat amb les comunitats de diatomees són els següents: a. Diagnosi de la qualitat química i ecològica dels rius de les conques internes i de la part catalana de la conca de l’Ebre a partir de la informació proporcionada per la comunitat de diatomees; específicament, determinar quins punts tenen una qualitat molt dolenta, dolenta, mediocre, bona o excel·lent mitjançant l’ús de la informació proporcionada per les comunitats de diatomees. b. Determinar l’encaix de les comunitats de diatomees en la regionalització dels rius establerta des d’altres descriptors físics o biològics; en el seu cas, determinar quines regions són les que es poden establir directament a partir de la informació de les comunitats de diatomees. c. Avaluar la capacitat dels índexs de diatomees descrits per a d’altres situacions i països en la determinació de la qualitat de l’aigua i ecològica; determinar quin o quins són els índexs que millor descriuen la situació dels rius catalans; en el seu cas, perfilar les situacions en les que aquests índexs funcionen adequadament i en quines no ho fan; en el seu cas, suggerir possibles modificacions per tal d’adaptar-los a la realitat de les diferents ecoregions que es poden definir a Cataluny

Shared effects of organic microcontaminants and environmental stressors on biofilms and invertebrates in impaired rivers

Land use type, physical and chemical stressors, and organic microcontaminants were investigated for their effects on the biological communities (biofilms and invertebrates) in several Mediterranean rivers. The diversity of invertebrates, and the scores of the first principal component of a PCA performed with the diatom communities were the best descriptors of the distribution patterns of the biological communities against the river stressors. These two metrics decreased according to the progressive site impairment (associated to higher area of agricultural and urban-industrial, high water conductivity, higher dissolved organic carbon and dissolved inorganic nitrogen concentrations, and higher concentration of organic microcontaminants, particularly pharmaceutical and industrial compounds). The variance partition analyses (RDAs) attributed the major share (10%) of the biological communities' response to the environmental stressors (nutrients, altered discharge, dissolved organic matter), followed by the land use occupation (6%) and of the organic microcontaminants (2%). However, the variance shared by the three groups of descriptors was very high (41%), indicating that their simultaneous occurrence determined most of the variation in the biological communitiesThis study has been financially supported by the EU through the FP7 project GLOBAQUA (Grant agreement No 603629). The authors are part of the Consolidated Research Groups of the Generalitat de Catalunya (2014 SGR 291dICRA and 2014 SGR 418Water and Soil Quality Unit, IDAEA-CSIC