Ecological factors and diatom diversity at rivers of the iberian mediterranean river basins: macro-scale, meso-scale and micro-scale = Factores ecológicos y diversidad de diatomeas en los ríos de las cuencas hidrográficas del Mediterráneo ibérico: maro-escala, meso-escala y micro-escala

Benthic diatoms, photoautotrophic, silicate plated, single-celled aquatic organisms dwelling on substrates, have been used in bioindication, since they are good indicators of ecological water state. In this thesis, we have used a multi-scalar approach to observe how diatoms from Spanish Mediterranean rivers are affected by the characteristics of the habitats they live in. These organisms were observed under a taxonomic-indicative, functional-grouped and morphometric prism. The samples stem from Mediterranean rivers pertaining to either the Ebro Basin, or jurisdictions of the Catalan rivers or the Júcar authorities. Ebro samples have a fundamental importance, due to their temporal frame of 10 years, which has permitted the establishment and observation of changes in diatom communities and their characteristics. Two experimental setups, comparing differing water compositions and hydrological characteristics, were made in the other basins. The structure of this thesis takes a gradual decrease in observation range. The macro-scale: chapter studied benthic diatom communities from the Ebro River Basin taxonomically, based on samplings ranging 10 years. We studied if diatom communities were maintained in time, or what parameters could help to the establishment of ecoregions. This study showed that the ecotype division of rivers established by the Water Framework Directive (WFD) did not reflect diatom assemblages well. A double approach of physico- chemical and diatom-sociological aggregation can create a better mirror of diatom communities, thus improving ecoregions for diatoms. The meso-scale chapter investigated the Segre, Ebro tributary, observing the relationship between land use and diatom assemblages and indicator values. Land uses have a direct effect on river water composition. Thus, a link between upstream land cover and diatom assemblages was expected. The results show that only the predominant covers affect both the composition of the diatom community and indicator values. Structural Equation Modelling comparisons have established changes in the importance of physicochemical parameters through time and depending on diatom community structure. Diversity indices and bioindicator values were affected mostly by physicochemical composition, and tangentially by land cover. In the micro-scale chapter, the reaction of diatoms at each site was studied. To do this, we parted the chapter in three sections, two life form experiments to observe how physicochemical composition and hydrology affect life forms, and how morphometry can be affected through abiotic parameter variation in time. The first, made in the Llobregat Basin, was an experimental approach to ascertain the effect of intrinsically different sites on diatom life forms and ecological guilds and the change when these communities are translocated. This showed that, although the physicochemical parameters seemed to favour functional groups, changing the community into a different site could still maintain some of the characteristic life forms. Then, a comparison of functional structure of the diatom community in temporary rivers (that lose part or the totality of its surface water) of Mediterranean basins along the northeast coast was made. It showed that the hydrological regime (connectedness of the stream in total) had a bigger impact than aquatic state (water quantity present at time of sampling). The disconnection of streams also affected the use of conventional diatom bioindicators that will be addressed in the future. Finally, in this microscale prism, we automatically photographed samples from the Ebro River to extract diatom morphometry features. Relating these to physicochemical parameters of each site and their temporal variability, we saw that diatom sizes are affected by water composition. The surface-to-volume ratio (S/V) was highly correlated. An up to now neglected parameter, diatom width, was highly affected by physicochemical parameters. This thesis attempted to establish how diatoms and their traits are affected by their surroundings, observing the effect of abiotic parameters, such as physicochemical composition, land use, and substrate characteristics.Las diatomeas bentónicas son organismos fotoautotróficos unicelulares, acuáticos y colonizadores de sustratos, que se han usado en bioindicación por ser buenas indicadoras del estado ecológico del agua. En esta tesis hemos estudiado cómo las diatomeas de ríos ibéricos mediterráneos se ven afectadas por la ecología del medio donde habitan, a diversas escalas. Estos organismos se estudiaron a nivel taxonómico e indicativo, funcional y morfométrico. La estructura de esta tesis sigue una aproximación a la reducción de escala de trabajo. El capítulo de macro-escala se basó en una investigación de las comunidades bentónicas epilíticas de las diatomeas del río Ebro, en base a muestreos realizados a lo largo de 10 años. Este estudio se ha demostrado que la división en ecotipos fluviales establecida para el seguimiento de la Directiva Marco del Agua (DMA) no coincide con la diversificación delascomunidades deestosorganismos. Nuestrosresultados apuntanqueunaaproximacióndoble (composición físico-química y estructura de la comunidad) puede reflejar mejor la realidad para las diatomeas. En el capítulo de meso-escala se investigó el río Segre con la finalidad de establecer las relaciones entre los usos del suelo y las comunidades de diatomeas y valores de los índices de diatomeas. Los usos del suelo afectan directamente a la composición del agua fluvial. Por ello, se esperaba una correlación entre el uso del suelo aguas arriba de las comunidadesde diatomeas estudiadas. Los resultados muestranque únicamentelos usos mayoritarios afectan la composición las comunidades de diatomeas y los valores de los índices diatómicos. En el capítulo de microescala se estudió la reacción de las diatomeas en cada punto. Para ello el capítulo se dividió en tres secciones. Un experimento observó el efecto de puntos intrínsecamente diferenciales sobre las formas de vida, y cambios de estas tras su translocación. La otra sección comparó la composición funcional de la comunidad de diatomeas en ríos temporales, que sufren pérdida parcial o total del agua superficial. Finalmente, aún en microescala, se fotografiaron automáticamente muestras de diatomeas del río Ebro para calcular sus características morfométricas. Estas se relacionaron con los parámetros fisicoquímicos de cada punto y con su variabilidad temporal. El resultado fue una clara afectación de tamaños valvares según la composición del agua. La relación superficie-volumen estaba altamente correlacionada y la anchura valvar, obviada hasta ahora, se vio afectada por los parámetros fisicoquímicos.Les diatomees bentòniques, organismes fotoautotròfics unicel·lulars, aquàtics i colonitzadors de substrats, que s’han utilitzat a la bioindicació per ser bones indicadores del estat ecològic de l’aigua. En aquesta tesi hem estudiat com les diatomees de rius ibèrics mediterranis es veuen afectades per l’ecologia del medi al que habiten a diverses escales. Aquests organismes es varen observar a nivell taxonòmic-indicatiu, funcional i morfomètric. L’estructura d’aquesta tesi segueix una aproximació a la reducció d’escala de treball. El capítol de macro-escala es basà en una investigació taxonòmica de les comunitats bentòniques epilítiques de diatomees del riu Ebre, basat en mostrejos realitzats al llarg de 10 anys. Aquest estudi ha mostrat que la divisió d’ecotips fluvials establerta per a el seguiment de la Directiva Marc de l’Aigua (DMA) no coincideix amb la diversificació de les comunitats d’aquests organismes. Els resultats assenyalen que una aproximació doble (composició fisicoquímica i estructura comunitària) podria reflectir millor la realitat per a les diatomees. Al capítol de meso-escala s’estudià el Segre per tal d’establir les relacions entre els usos del sòl, les comunitats de diatomees i els seus valors indicadors. Els usos del sòl afecten directament a la composició de l’aigua fluvial. Per això, s’esperava una correlació entre els usos del sòl aigües amunt de les comunitats de diatomees estudiades. Els resultats mostren que únicament els usos majoritaris afecten els la composició de les comunitats de diatomees els i valors dels índexs diatòmics. El capítol de micro-escala investigà la reacció de les diatomees a cada punt. Per això, el capítol es dividí en tres seccions. Un experiment observà l’efecte de punts intrínsecament diferencials sobre les formes de vida i canvis d’aquests després de la translocació. L’altra secció comparà la composició funcional de la comunitat de diatomees a rius temporals, que pateixen la pèrdua total o parcial de l’aigua superficial. Finalment, seguint a la micro-escala, es fotografiaren les mostres del riu Ebre automàticament per calcular les seves característiques morfomètriques. Aquestes es relacionaren amb els paràmetres fisicoquímics de cada punt i la seva variabilitat temporal. El resultat fou una clara afectació de mides valvars segons la composició de l’aigua. La relació superfície-volum estava altament correlacionada amb les variacions fisicoquímiques i l’amplada valvar, obviada fins ara, era afectada pels paràmetres fisicoquímics