Linking terrestrial and aquatic organic matter processing in fluvial ecosystems

Resumen

La descomposición de la materia orgánica es uno de los principales procesos que controlan los flujos de materia y energía en los ecosistemas de ríos y arroyos. Aun así, el conocimiento actual sobre el papel que realiza este proceso ecológico en el funcionamiento de los ríos de regiones áridas y semiáridas sigue siendo bastante escaso. Los ríos de regiones áridas se caracterizan por un gran dinamismo hidrológico, marcado por la sucesión de eventos hidrológicos extremos como sequías en verano y avenidas en épocas de lluvia. Este gran dinamismo espacio-temporal en la hidrología de estos ríos, provoca que el procesado de la materia orgánica en estos sistemas esté totalmente supeditado a la interacción entre sistemas o fases terrestres y acuáticas. Así, durante las épocas de sequía, la materia orgánica queda acumulada en medios terrestres como, cauces secos o llanuras de inundación, expuestas a diversas factores bióticos y abióticos que pueden alterar su composición química. Posteriormente, con la llegada de las lluvias, dicha materia orgánica entra por escorrentía o avenidas a la columna de agua, donde empieza su fase de descomposición acuática. Por tanto, la presente tesis está dirigida a analizar como dicha interacción entre sistemas terrestres y acuáticos modula el procesado y descomposición de la materia orgánica, especialmente, en ríos de regiones áridas. Para llevar a cabo este objetivo, se han realizado diversos trabajos de investigación en los que se han empleado tanto experimentos en campo, realizados "in situ" en varias llanuras de inundación y ríos europeos, como experimentos de microcosmos bajo condiciones ambientales naturales, pero también experimentos en con tratamientos de laboratorio. A lo largo de todos los trabajos, se hicieron estimas de descomposición de la materia orgánica mediante estimas de pérdida de masa, análisis de la actividad microbiana descomponedora y de invertebrados acuáticos detritívoros, así como de la composición química de la materia orgánica. Destacando en este último apartado el uso de técnicas punteras de análisis químico de la materia orgánica disuelta y particulada como la espectrometría de masas de resonancia ión-ciclotrón transformada de Fourier (FT-ICR-MS) o la espectrometría infrarroja transformada de Fourier (FTIR), respectivamente. Los resultados de esta tesis demuestran, la importancia de la fase terrestre como una fase activa de alteración química de la materia orgánica acumulada tanto en cauces secos, como en suelos de llanuras de inundación. Durante esta fase, las condiciones ambientales modulan la biodegradabilidad final de la materia orgánica mediante la estimulación de procesos abióticos como la fotodegradación o el lixiviado por lluvias, o bien de procesos bióticos como la actividad microbiana llevada a cabo por hongos terrestres. Los cambios producidos sobre la materia orgánica durante la fase terrestre controlan su posterior descomposición acuática en estos ríos y así los flujos de materia y energía en estos sistemas. Concretamente, nuestros resultados destacan que la exposición de la materia orgánica a condiciones ambientales extremas, típicas de zonas áridas, como radiación solar intensa, altas temperaturas o suelos empobrecidos en nutrientes, puede reducir severamente la biodegradabilidad de la materia orgánica y con ello, la capacidad de las comunidades acuáticas de los ríos para procesarla. Por tanto, la presente tesis destaca las diferencias en el funcionamiento ecológico y en los flujos de materia orgánica en los ríos de regiones áridas respecto a ríos de regiones de carácter templado. Los descubrimientos destacados a lo largo de esta tesis contribuyen a mejorar el conocimiento sobre los ríos de regiones áridas, y por ello, podrían ser utilizados para mejorar su gestión ambiental, lo cual resulta completamente necesario en vista a la actual expansión de las zonas áridas en el planeta.