dc.contributor.advisor | Green, Andy J. | es |
dc.contributor.advisor | González Forero, Manuela | es |
dc.contributor.advisor | Ramírez Benítez, Francisco | es |
dc.creator | Paredes Losada, Irene | es |
dc.date.accessioned | 2020-06-06T17:33:26Z | |
dc.date.available | 2020-06-06T17:33:26Z | |
dc.date.issued | 2020-04-22 | |
dc.identifier.citation | Paredes Losada, I. (2020). Presiones antrópicas y eutrofización en la marisma de Doñana y sus cuencas vertientes. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla. | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11441/97501 | |
dc.description.abstract | Los humedales figuran entre los ecosistemas más complejos y productivos
del mundo, son hábitats cruciales para la biodiversidad y proporcionan una
amplia variedad de servicios ecosistémicos fundamentales para el bienestar
humano. Sin embargo, desde mediados del siglo XX, la intensificación de
la agricultura y el aumento de las aguas residuales han provocado que
muchos humedales estén severamente afectados por un aumento de
la contaminación y pérdida de la calidad de las aguas. La eutrofización,
definida como el enriquecimiento excesivo de nutrientes en los sistemas
acuáticos, es una de las causas principales de la contaminación del agua a
nivel mundial y que provoca efectos negativos como la anoxia, mortalidad de
peces y malos olores. En la región mediterránea, donde la combinación de
las presiones humanas y el cambio climático está provocando una reducción
alarmante en la disponibilidad y calidad del agua dulce, los humedales son
especialmente vulnerables a los procesos de eutrofización.
Doñana, situada al suroeste de España, es un conjunto icónico
de humedales temporales reconocido como una de las áreas con mayor
biodiversidad en Europa y la región del Mediterráneo. Sin embargo,
tanto el área central protegida como Parque Nacional, Patrimonio de la
Humanidad y Reserva de la Biosfera por la UNESCO, como los arroyos de
las cuencas vertientes, también situados dentro de los límites de la Reserva
de la Biosfera, están altamente amenazados por presiones humanas sobre la
cantidad y calidad del agua. El fuerte desarrollo de la agricultura y las aguas
residuales municipales pobremente tratadas son las principales causas de la
pérdida de cantidad y calidad de las aguas, y del consecuente incremento
progresivo de la eutrofización en este humedal a lo largo de las últimas
décadas. Sin embargo, la escasa disponibilidad de datos históricos sobre
la calidad de las aguas superficiales y la baja resolución espacio-temporal
Resumen
2
de los mismos dificultan la posibilidad de realizar un análisis detallado del
proceso de eutrofización. Además, hasta la fecha se dispone de muy poca
información sobre el origen específico de los nutrientes. En este contexto,
la presente Tesis contribuye a aumentar el conocimiento sobre los patrones
espacio-temporales en las concentraciones de nutrientes y a identificar el
posible origen de los nutrientes para abordar las causas de la eutrofización,
tanto en la marisma del Parque Nacional como en los arroyos de las cuencas
vertientes, mediante el análisis de concentraciones de nutrientes (nitrógeno
y fósforo), clorofila-a, composiciones isotópicas del nitrógeno, oxígeno e
hidrógeno en plantas acuáticas emergentes (castañuela -Bolboschoenus
maritimus y espadaña -Typha domingensis) (δ15N), nitratos disueltos (δ15N,
δ18O) y agua (δ2
H), y otros parámetros físico-químicos e hidrológicos del
agua (ej. conductividad, profundidad de la columna de agua). Para ello, se
usaron datos recogidos durante múltiples muestreos de campo entre 2013 y
2016, principalmente durante el periodo húmedo (octubre-junio) cuando la
disponibilidad de agua fue mayor.
Los resultados de esta Tesis muestran que, a pesar de las múltiples
figuras de protección que se han ido implementado en Doñana con el
objetivo de garantizar la protección de este sistema único, las actividades
humanas en las cuencas vertientes se han intensificado a lo largo de las
últimas décadas incrementando la presión antrópica sobre los humedales.
Como ejemplo, nuestros resultados sobre la cuantificación de la evolución
de cultivos bajo plástico demuestra que el área cubierta por invernaderos
en las cuencas de la Rocina, los Sotos y el Partido aumentó un 487% desde
1995 hasta 2016. Esto explicaría que las concentraciones de nutrientes
observadas en los arroyos sean consistentemente superiores que en
la marisma. Esto no indica que en la marisma no exista un problema
de eutrofización, sino que su intensidad es menor aunque no menos
preocupante. El arroyo del Partido es con diferencia el que mostró los valores
más altos de concentraciones de nutrientes, donde un 63% de las todas las
muestras (n=91) se clasificaron dentro de las peores clases de calidad del
agua según las referencias usadas en la presente Tesis. Concretamente, el
Resumen
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93% de las concentraciones de fosfatos (PO4
) y fósforo total (TP), el 71%
del nitrógeno total (TN) y el 69% de nitritos (NO2
) superaron los niveles
umbrales a partir de los cuales las condiciones no son aptas para la vida
piscícola. Los arroyos en las cuencas de la Rocina y los Sotos presentaron
valores más bajos que en el Partido, aun así, alrededor de un tercio de
las muestras recogidas (n= 78) tampoco permitirían la vida piscícola. Las
muestras recogidas en la cuenca del Guadiamar indicaron mejorar calidad
del agua que los demás arroyos. Los resultados isotópicos confirmaron
además que el nitrógeno en los arroyos y las entradas a la marisma tiene un
origen principalmente antrópico (fertilizantes y aguas residuales urbanas),
mientras que en el interior la marisma parece tener un origen más natural,
proveniente del propio ecosistema, aunque sería necesario un estudio más
detallado para confirmarlo. Además, los resultados isotópicos de N y O
sugieren que la desnitrificación parece ser un proceso predominante en los
puntos de arroyos y lagunas muestreados. Esto indicaría por un lado, que
existe un mecanismo importante de atenuación natural de la eutrofización
en el sistema, y por otro lado, que la cantidad de nitratos derivados de la
contaminación difusa y puntual en la cuenca podría estar subestimada.
Desde un punto de vista de la gestión, la presente Tesis arroja luz
al problema de la eutrofización en Doñana desde una perspectiva amplia,
integrando en un mismo estudio información espacio-temporal de la
marisma del Parque Nacional y los arroyos vertientes, y abordando por
primera vez la caracterización de las distintas fuentes de contaminación
por nutrientes mediante las aproximaciones isotópicas. Esto último es
esencial a la hora de determinar las actuaciones prioritarias que ayuden a
reducir el exceso de nutrientes que reciben los ecosistemas acuáticos. Las
actuaciones más relevantes podrían variar en función de si se determina
que las fuentes de nutrientes principales provienen, por ejemplo, de la
agricultura o las aguas residuales. Es necesario que trabajos científicos como
esta Tesis sean tenidos en cuenta a la hora de elaborar medidas adecuadas
para frenar el problema de la eutrofización, y de la calidad de las aguas en
general, en Doñana y su entorno. | es |
dc.description.abstract | Wetlands are among the world’s most complex and productive ecosystems,
are crucial habitats for biodiversity, and provide a wide range of ecosystem
services essential to human well-being. However, since the middle of the
20th century, intensification of agriculture and increased urban wastewater
inputs have severely impacted many wetlands by increased pollution and
loss of water quality. Eutrophication, defined as the excessive enrichment
of nutrients in aquatic systems, is one of the major causes of water pollution
globally, resulting in negative effects such as anoxia, fish mortality and bad
odours. In the Mediterranean region, where the combination of human
pressures and climate change is causing an alarming reduction in the
availability and quality of freshwaters, wetlands are particularly vulnerable
to eutrophication processes.
Doñana, located in southwest Spain, is an iconic temporary wetland
complex recognized as one of the most biodiverse areas in Europe and the
Mediterranean region. However, water quantity and quality in both the
central area (protected as a National Park, and UNESCO World Heritage Site)
and the watershed streams (located within the boundaries of the UNESCO
Biosphere Reserve), are highly threatened by human pressures. The intense
development of agriculture and poorly treated municipal wastewater are
among the main causes behind the increase of eutrophication in this wetland
over the last few decades. However, the limited availability of historical data
on surface water quality and the low spatial-temporal resolution of these
data make it difficult to carry out a detailed analysis of the eutrophication
process. In addition, very little information is available until now on the
specific origin of nutrients. The present Thesis advances our knowledge about
the spatial-temporal patterns in nutrient concentrations and the possible
origin of the nutrients in order to address the causes of eutrophication,
Abstract
5
both in the National Park marshes and in the watershed streams. This
work is based on analysing concentrations of nutrients (nitrogen and
phosphorus), chlorophyll-a, isotopic compositions of nitrogen, oxygen and
hydrogen in emerging aquatic plants (Bolboschoenus maritimus and Typha
domingensis) (δ15N), dissolved nitrates (δ15N, δ18O) and water (δ2
H), and other
physico-chemical and hydrological parameters of water (e.g. conductivity,
water column depth). For this purpose, we collected field samples between
2013 and 2016, mainly during the wet period (October-June) when water
availability was higher.
The results of this Thesis show that, despite the multiple protective
status assigned to Doñana with the aim of guaranteeing the protection of
this unique system, human activities in the river basins have intensified
over the last few decades, with a negative impact on water quality in the
wetlands. For example, we find that the area covered by greenhouses in the
Rocina, Sotos and Partido basins increased by 487% from 1995 to 2016. This
helps to explain why nutrient concentrations we observed in the streams
were consistently higher than in the marshes. The Partido stream has by
far the highest values of nutrient concentrations, where 63% of all samples
(n=91) were classified within the worst water quality classes. In particular,
93% of phosphate (PO4
) and total phosphorus (TP) concentrations, 71% of
total nitrogen (TN) and 69% of nitrites (NO2
) exceeded the threshold levels
above which conditions are unsuitable for fish life. The streams in the Rocina
and Sotos basins showed lower concentrations than in the Partido, yet
about one third of the samples collected (n= 78) were not compatible with
fish life either. Samples collected in the Guadiamar basin indicated better
water quality than the other streams. Eutrophication is also occurring in
the marsh but remains less intense.
The isotope results also confirmed that the nitrogen in the streams
and their entrances to the marshes is mainly of anthropic origin (fertilizers
and urban waste water), while in the interior the marsh seems to have a
more natural origin, coming from the ecosystem itself, although a more
Abstract
6
detailed study would be needed to confirm this. Furthermore, the isotopic
results of N and O suggest that denitrification is a predominant process in
the streams and lagoons sampled. This would indicate, on the one hand,
that there is an important natural attenuation mechanism of eutrophication
in the system, and on the other hand, that the amount of nitrates entering
from diffuse and point source pollution in the basin may be underestimated
by our nitrate data.
From a management point of view, the present Thesis sheds light
on the problem of eutrophication in Doñana from a broad perspective,
integrating in the same study spatio-temporal information of the National
Park marsh and the entry streams, and addressing for the first time the
characterization of the different sources of nutrient pollution through
stable isotope approaches. The latter is essential when determining the
priority actions that will help to reduce the excess of nutrients that the
aquatic ecosystems receive. The most urgent actions depending on whether
the main sources of nutrients are identified as coming from e.g. agriculture
or wastewater. Scientific research such as this Thesis needs to continue
to help the development of appropriate measures to curb the problem of
eutrophication in the iconic Doñana wetland complex. | es |
dc.format | application/pdf | es |
dc.format.extent | 228 p. | es |
dc.language.iso | spa | es |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.title | Presiones antrópicas y eutrofización en la marisma de Doñana y sus cuencas vertientes | es |
dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | es |
dcterms.identifier | https://ror.org/03yxnpp24 | |
dc.type.version | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | es |
dc.rights.accessRights | info:eu-repo/semantics/openAccess | es |
dc.contributor.affiliation | Universidad de Sevilla. Departamento de Cristalografía, Mineralogía y Química Agrícola | es |
dc.publication.endPage | 213 | es |