Pigments indicadors: estudi del senyal en estanys dels Pirineus i de la seva aplicació en paleolimnologia

Abstract

L'objectiu general de la tesi era estudiar el senyal de pigments indicadors en diversos compartiments (columna d'aigua, sediment superficial i registre sedimentari) dels estanys d'alta muntanya dels Pirineus, per aprofundir en el seu valor com a marcadors de la composició taxonòmica i indicadors de processos en diverses escales.<br/>Per veure l'efecte local en el senyal de pigments de canvis en factors com la irradiància o el règim de barreja, es va dur a terme un estudi estacional en l'estany Redon. Els quocients entre un pigment marcador de grup i el biovolum del grup algal corresponent eren constants dins de la zona fòtica de l'estany per la major part de pigments i grups algals. En canvi, el quocient entre la violaxantina i el biovolum de crisòfits augmentava en disminuir la fondària de la mostra. Es va utilitzar el programa CHEMTAX per estimar la composició de grups algals i comparar-la amb l'obtinguda a partir de la microscòpia.<br/>Per veure la variabilitat regional es va fer un estudi extensiu de la columna d'aigua i el sediment superficial en més de 80 estanys representatius dels estanys d'alta muntanya dels Pirineus. Els crisòfits eren el grup algal que apareixia com a dominant en el màxim profund de clorofil·la en un nombre més gran d'estanys. El primer gradient de variació en la composició de grups algals era el definit per l'estat tròfic. Els criptòfits apareixien associats a estanys amb concentracions més altes de fòsfor i presència de peixos mentre que a l'extrem oposat del gradient predominaven els crisòfits. Els cloròfits apareixien correlacionats amb densitats més altes de macrozooplàncton. Un segon gradient de variació en la composició de grups algals era el definit per la concentració de calci. En el sediment, els pigments indicadors de grups algals planctònics eren l'al·loxantina, com a pigment indicador de criptòfits, i la luteïna com indicador de cloròfits. No es va trobar cap pigment indicador ni de crisòfits ni de dinoflagel·lades que persistís en el sediment. Els pigments indicadors de grups predominantment bentònics que persistien millor en el sediment eren la zeaxantina i mixoxantofil·la com a indicadors de cianobacteris i la diatoxantina com a indicador de diatomees. El gradient més pronunciat que es dibuixava a partir de la composició de pigments del biofilm de la superfície del sediment anava d'un senyal predominantment bentònic, estanys amb llum fins el fons, a un de planctònic, estanys profunds on la capa fòtica no arribava fins al fons. El valor del quocient entre l'al·loxantina (indicador grups planctònics) i la diatoxantina (indicador grups bentònics) era indicador de la contribució al senyal de producció primària de cadascun d'aquests dos ambients. El pH del medi i les característiques de la vegetació de la conca eren els factors amb una major influència en la preservació de la Chl-a. El senyal de pigments indicadors de bacteris fotosintètics era important en estanys poc profunds situats en conques grans amb boscos de coníferes.<br/>Finalment, l'aplicació dels pigments indicadors en paleolimnologia es va completar amb la reconstrucció de la producció primària de l'estany Redon al llarg de l'Holocè. El senyal de la producció a l'inici de l'Holocè tenia un origen predominantment bentònic mentre que durant els darrers 1500 anys era predominantment planctònic. Fins l'Holocè mitjà, la variabilitat en la producció primària de l'estany Redon es va atribuir a canvis en la càrrega interna i externa de fòsfor relacionats amb canvis en el clima durant aquest període. A partir de 1500 a. BP, la variabilitat es va atribuir principalment a canvis en la càrrega externa de fòsfor relacionats amb la pertorbació del sòl causada per una pastura ocasional de ramats de bens a la conca.

<i>The general objective of the thesis was to study the marker pigment signal in different lake compartments (water column, superficial sediment and sedimentary record) of Pyrenean high mountain lakes in order to evaluate the value of pigments as taxonomic markers and as indicators of the processes occurring at different scales.<br/>Lake Redon was sampled seasonally and the CHEMTAX program used to estimate the algal group composition. The ratios between an algal group marker pigment and the biovolume of its respective algal group were constant within the photic zone of the lake for most of the pigments and algal groups. However the violaxanthin-chrysophyte biovolume ratio increased in inverse proportion to the depth of the sample.<br/>More than 80 Pyrenean lakes were sampled in different lake compartments. Chrysophytes were the algal group that dominated the deep chlorophyll maxima in a greater number of lakes. The first gradient in the variability of algal group composition along the Pyrenees was defined by the lake's trophic state. Criptophytes were associated with higher phosphorus lakes that also had fish presence, while chrysophytes dominated at the other extreme of the trophic gradient. Chlorophytes were correlated with higher macrozooplankton abundance. A second gradient was correlated with calcium concentration. Within the sediment, the ratio alloxanthin (planktonic signal) to diatoxanthin (benthic signal) was a good indicator of the relative contribution to the overall primary production of these two environments. The factors that had the highest influence in chlorophyll a preservation were pH and catchment vegetation characteristics. Photosynthetic bacteria indicator pigments were mainly found in relatively shallow lakes with large afforested catchment areas.<br/>Finally, the primary production of Lake Redon was reconstructed along the last ten thousand years. The production signal at the early Holocene had a predominantly benthic origin, while during the last 1500 years it was mainly planktonic. Until the end of the mid Holocene the variability in the primary production was attributed to the changes in the internal and external phosphorus loads associated with climate changes. Since 1500 y. BP, the variability was mainly attributed to changes in the external phosphorus loads related with soil perturbations.</I>