Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Influencia de factores ambientales en la dinámica espacio-temporal de la comunidad fitoplanctónica en dos lagos andinos norpatagónicos profundos como caso de estudio |
| Título alternativo: | Influence of environmental factors on the spatial-temporal dynamics of the phytoplankton community in two deep andean north patagonian lakes : a case study |
| Autor: | De Stefano, Lucía Gabriela |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad Nacional del Comahue - CONICET. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente (INIBIOMA)
|
| Fecha de defensa: | 2023-07-26 |
| Fecha en portada: | 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Ecología, Genética y Evolución |
| Director: | Queimaliños, Claudia Patricia |
| Director Asistente: | Pérez, Gonzalo Luis |
| Consejero: | Pizarro, Haydée Norma |
| Jurado: | Allende, Luz; De Tezanos Pinto, Paula; O'Farrell, Inés |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | FITOPLANCTON; NITRACLINA; LAGOS TEMPLADOS PROFUNDOS; TABALLARIA FENESTRATA; ARBOLES DE DECISIONPHYTOPLANKTON; NITRACLINE; DEEP TEMPERATE LAKES; TABELLARIA FENESTRATA; DECISION TREES |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7392_DeStefano |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7392_DeStefano.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7392_DeStefano |
| Ubicación: | BIO 007392 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. De Stefano, Lucía Gabriela. (2023). Influencia de factores ambientales en la dinámica espacio-temporal de la comunidad fitoplanctónica en dos lagos andinos norpatagónicos profundos como caso de estudio. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7392_DeStefano |
Resumen:
Esta Tesis Doctoral se centró en el estudio de la dinámica espacio-temporal de la biota fotótrofa en dos cuerpos de agua profundos de la región andina de Patagonia Norte, el lago Moreno Este (ME) y el lago Moreno Oeste (MO). Estos lagos se encuentran conectados y poseen características hidrogeomórficas diferentes. La biota fotótrofa se evaluó desde distintos enfoques, incluyendo el taxonómico, el de grupos funcionales (GF), el pigmentario y el bio- óptico. Paralelamente, se evaluaron diversas variables ambientales [p.e., dinámica de la temperatura, de los nutrientes, de la materia orgánica disuelta (MOD) y del clima óptico], con el propósito de analizar la influencia de factores locales y regionales sobre la estructura y dinámica de la comunidad. Los muestreos fueron estacionales y en simultáneo permitiendo evaluar la estacionalidad y la sincronía entre lagos. Los mismos se iniciaron en primavera y durante casi un año y medio, abarcando tres períodos del ciclo monomíctico. Además, se tuvo en cuenta toda la columna de agua, siendo esto novedoso para los estudios de los lagos andino-patagónicos. Se observó que la mayoría de los parámetros físicos y químicos estudiados variaron de manera sincrónica entre lagos, resaltando la fuerte influencia que ejercen los factores externos, como por ejemplo las variables climáticas. Entre los resultados más relevantes de esta Tesis se destaca la descripción, por primera vez para lagos de esta región, del desarrollo de una nitraclina en los dos ambientes. Los mayores valores de NO3 hipolimnéticos durante la estratificación disminuyeron durante la mezcla invernal, y las concentraciones se igualaron en toda la columna de agua. Esta homogeneización del NO3 fue coincidente con los mayores valores de biomasa fotótrofa descritos. En cuanto a los ensambles de la biota fotótrofa, se observaron diferencias y similitudes entre lagos, como así también en la sucesión de la comunidad. Se observó una sincronía entre GF presentes durante la estratificación (eSNCM, Lo y Z), Contrariamente, durante la mezcla de invierno y la estratificación incipiente (primavera temprana) los GF N y A fueron asincrónicos, resaltando la existencia de procesos internos diferentes en cada lago que predominan durante estos períodos. En este sentido, las diferencias registradas pueden ser atribuidas a la variabilidad en el ingreso de materia orgánica disuelta desde la cuenca y su relación con los nutrientes, con la disponibilidad de luz y con la estructuración térmica. Si bien la mayor estratificación vertical también favoreció el desarrollo de organismos móviles como ciliados mixotróficos, nanoflagelados y dinoflagelados, el mayor desarrollo lo presentó la diatomea Tabellaria fenestrata, la cual se beneficia de los procesos de mezcla vertical y resuspensión, encontrando un hábitat ideal para su crecimiento desde los 30-40m de profundidad hasta casi el fondo de los lagos, más allá del límite convencional de la zona eufótica (Z1%). El análisis pigmentario mostró resultados no concluyentes, mientras que los espectros de absorción presentaron una variación similar entre lagos, identificándose por derivadas cuartas 6 máximos entre los 400-700nm. Se analizaron distintos modelos predictivos para estimar la biomasa total y de los principales grupos taxonómicos a partir de los coeficientes de absorción de los 6 máximos identificados y variables auxiliares (fecha, lago, estrato, profundidad). Los modelos evaluados, de creciente complejización, fueron: regresiones lineales múltiples y modelos de aprendizaje automático, probándose 3 tipos de árboles de decisión (random forest, boosted Tree y XG Boost). Los modelos de aprendizaje automático resultaron muy robustos para predecir la biomasa, siendo promisoria su utilización para el monitoreo de estos lagos a escalas espacio-temporales mayores que las posibles mediante el tradicional recuento fitoplanctónico bajo microscopio. En síntesis, los resultados obtenidos en esta Tesis aportaron información valiosa sobre la biodiversidad y sobre la dinámica física y química de dos lagos andino-patagónicos, permitiendo comprender la complejidad de los factores que interactúan sobre el funcionamiento de estos interesantes sistemas acuáticos.
Abstract:
This Doctoral Thesis focused on the spatiotemporal dynamics of phototrophic biota in two deep water bodies in the Andean region of Northern Patagonia, Lake Moreno Este (ME) and Lake Moreno West (MW). These lakes are connected and have different hydrogeomorphic characteristics. The phototrophic biota was evaluated from different approaches, including taxonomic, functional group (FG), pigmentary, and bio-optical. Simultaneously, several environmental variables were assessed (e.g., dynamics of temperature, dynamics, dissolved organic matter (DOM), and optical climate) in order to analyze the influence of local and regional factors on the structure and dynamics of the community. The sampling was conducted seasonally and simultaneously, allowing for comparisons and synchrony between the lakes. The sampling period spanned almost a year and a half, covering three periods of the monomictic cycle. Notably, the entire water column was considered, which was novel for studies of Andean-Patagonian lakes. Most of the studied physicochemical parameters varied synchronously between the lakes, highlighting the strong influence of external factors such as climatic variables. One of the key findings of this Thesis was the description, for the first time in lakes of this region, of a nitracline development in both environments. The higher hypolimnetic NO3 concentrations during stratification decreased during winter mixing, resulting in equal concentrations throughout the water column. This homogenization of NO3 coincided with the highest described phototrophic biomass values. Differences and similarities in the phototrophic biota assemblages were observed between the lakes, as well as in community succession, showing synchrony among FGs present during stratification (eSNCM, Lo, and Z). In contrast, during winter mixing and incipient stratification (early spring), FGs N and A were asynchronous, highlighting the existence of different internal processes in each lake that predominate during these periods. These differences could be attributed to the variability in dissolved organic matter input from the basin and its relationship with nutrients, light availability, and thermal structure. While increased vertical stratification also favored the development of mobile organisms such as mixotrophic ciliates, nanoflagellates, and dinoflagellates, the diatom Tabellaria fenestrata showed the highest development. This diatom benefits from vertical mixing and resuspension processes, finding an ideal habitat for its growth from depths of 30-40m to almost the lake bottom, beyond the conventional limit of the euphotic zone (Z1%). The phototrophic community was also studied through pigmentary analysis (with inconclusive results) and absorption spectra. The variation in absorption spectra was similar between the lakes, and by fourth derivatives, six maxima were identified between 400-700nm. Various predictive models were analyzed to estimate total biomass and biomass of the main taxonomic groups based on the absorption coefficients of the six identified maxima and auxiliary variables (date, lake, layer, depth). The evaluated models, increasing in complexity, included multiple linear regressions (MLR) and machine learning models, testing three types of decision trees (random forest (RF), boosted Tree (BT), and XG Boost (XGB)). The machine learning models proved to be highly robust in predicting biomass, and their use for monitoring these lakes at larger spatiotemporal scales than possible by means of traditional phytoplankton counts under a microscope is promising. In summary, the results obtained in this Thesis provide valuable information about the biodiversity and physicochemical dynamics of two Andean-Patagonian lakes, contributing to the understanding of the complexity of the factors that interact in the functioning of these interesting aquatic systems.
Citación:
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De Stefano, Lucía Gabriela. (2023). Influencia de factores ambientales en la dinámica espacio-temporal de la comunidad fitoplanctónica en dos lagos andinos norpatagónicos profundos como caso de estudio. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7392_DeStefano
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De Stefano, Lucía Gabriela. "Influencia de factores ambientales en la dinámica espacio-temporal de la comunidad fitoplanctónica en dos lagos andinos norpatagónicos profundos como caso de estudio". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7392_DeStefano
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