Desalination discharge effects on seagrasses: unravelling mechanisms and novel biomonitoring tools

Abstract

Las angiospermas marinas son organismos esenciales para los ecosistemas costeros de zonas templadas. Sostienen una amplia diversidad biológica, regulan la dinámica sedimentaria costera y capturan grandes cantidades de carbono atmosférico. Sin embargo, a pesar de los servicios ecosistémicos que proporcionan, se encuentran amenazadas por actividades humanas y, especialmente, por la contaminación marina. Para conservar las praderas de angiospermas marinas es necesario desarrollar herramientas de seguimiento a todos los niveles de organización biológica que permitan detectar el estrés fisiológico para prevenir la regresión de estos valiosos hábitats, o de determinar la magnitud de estos procesos a gran escala. Es por ello que se plantea esta tesis con el objetivo de determinar el grado de afección de los vertidos de salmuera procedente de plantas desaladoras, además de su interacción con otros estresores ambientales, desde la escala molecular (expresión de genes) hasta la poblacional (cobertura de las praderas). Estos análisis podrán permitir la selección de biomarcadores específicos que sirvan como indicadores de alerta temprana de estrés y puedan permitir la toma de medidas de gestión para conservar. Los capítulos 2 y 3 de la tesis mostraron, por un lado, una estabilidad general de las praderas someras de la angiosperma marina Posidonia oceanica en la provincia de Alicante y, por otro, una grave regresión de la pradera en la bahía de la ciudad de Alicante. Esto se debe a la coexistencia de diversos impactos ambientales en esa zona que son responsables de esta pérdida de cobertura (619 hectáreas desde 1984), a pesar de la estabilidad general de estas praderas a mayor escala. De esta forma se puede determinar que los procesos de declive de estos ecosistemas no se produce de forma global y generalizada sino a escala local y, por tanto, las herramientas de gestión deben enfocarse en una menor escala espacial y atendiendo a los estresores específicos de cada zona. En el capítulo 4 se sometió a la angiosperma marina Zostera chilensis (endémica del Pacífico sudamericano) a incrementos de salinidad (+3 y +6 practical salinity units, psu) con sales artificiales para determinar su respuesta y tolerancia a potencial vertido de salmuera. La planta mostró una reducción fotoquímica una producción de peróxido de hidrógeno y una sobreexpresón de genes relativos a la osmorregulación y el estrés oxidativo. La respuesta etabólica fue similar a ambos incrementos de salinidad, pero la mayor producción de peróxido y de enfriamiento no fotoquímico a +6 psu parecen indicar que esta salinidad está por encima del umbral de tolerancia de la planta, y por tanto que podría ser vulnerable a un in. En los capítulos 5, 6 y 7 se aplicaron distintos incrementos de salinidad a P. oceanica (desde +2 hasta +6 psu) con salmuera real de una planta desaladora, tanto en condiciones de laboratorio como de terreno (frente a vertido de una planta desaladora) y midiendo respuestas metabólicas tanto en hojas como en meristemos apicales. La salmuera mostró incrementar ciertos indicadores de estrés comparado con sales artificiales y la producción de peróxido de hidrógeno, la peroxidación de lípidos y la expresión de genes relacionados con el estrés osmótico y oxidativo fueron superiores en condiciones naturales (terreno). Además las respuestas fueron más claras en los meristemos apicales en comparación con las hojas. Todos estos resultados indican que los vertidos de salmuera en interacción con los factores naturales ambientales pueden genera un mayor estrés metabólico y fisiológico, que además se puede medir más claramente en los meritemos que en las hojas. El uso de biomarcadores moleculares y bioquímicos en praderas expuestas a vertidos de salmuera, puede permitir la detección temprana de estrés y la potencial interacción con otros factores ambientales (naturales o antrópicos) que puedan comprometer la fisiología y la supervivencia de la planta. Por tanto estos indicadores tienen el potencial de usarse, en combinación con indicadores fenológicos o poblacionales, en planes de seguimiento para medir el grado de afección de un estresor. En esta tesis se proponen una serie de biomarcadores específicos al estrés generado por la salmuera con el fin de desarrollar medidas de gestión costera específicas a escala local que puedan detectar el impacto ambiental y prevenir la degradación de estos ecosistemas marinos.