English   español  
Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10261/117947
Share/Impact:
Statistics
logo share SHARE   Add this article to your Mendeley library MendeleyBASE
Visualizar otros formatos: MARC | Dublin Core | RDF | ORE | MODS | METS | DIDL
Exportar a otros formatos:

Title

Estudi de la dinàmica de poblacions marines: proliferacions algals nocives

AuthorsSolé, Jordi
AdvisorGarcía-Ladona, Emilio ; Estrada, Marta
Issue Date28-May-2004
PublisherUniversidad Politécnica de Cataluña
Abstract[CA] Les proliferacions algals són un fenomen que presenta un interès creixent, sobre tot perquè en molts casos poden tenir efectes nocius per a la salud o pels interessos socioeconòmics humans. En general, parlarem de proliferacions algals excepcionals, sense pre-suposar llur nocivitat, per a referir-nos al desenvolupament ràpid d’una població algal fins a assolir densitats de població per sobre d’uns determinats nivells de referència que poden ser definits operativament. Suposant d’antuvi l’existència d’unes condicions físiques favorables, hem utilitzat la modelització matemàtica i la simulació mitjançant l’ordinador per a estudiar la influència d’alguns factors biològics sobre la generació de proliferacions algals excepcionals. En concret, ens hem centrat en dos tipus d’interaccions biològiques que poden influir potencialment en el desenvolupament de les poblacions i que estan relacionades directament amb la producció de substàncies tòxiques per part de l’alga que dóna lloc a la proliferació. Es tracta de l’efecte d’una toxina sobre les algues competidores de la que la produeix (al.lelopatia) i l’efecte d’una toxina envers els predadors d’aquesta alga, en el sentit d’actuar com a substància descoratjadora de la predació, de manera que aquesta pot ser desviada cap a altres components no tòxics de la comunitat algal (canvis de preferència en la predació). En conjunt, l’objectiu d’aquesta tesi ha estat l’estudi matemàtic d’aquestes interaccions biològiques per obrir noves perspectives sobre el paper que poden jugar en les proliferacions algals excepcionals, i avaluar la seva possible importància dins del context de l’ecosistema marí en general. Es presenta un estudi de l’al.lelopatia al capítol 3 i de la preferència en la predació al capítol 4. El capítol 5 tracta de la presència simultània dels dos tipus d’interaccions. Pel que fa a l’al.lelopatia, s’ha vist que, d’acord amb paràmetres derivats d’experiments de laboratori, no sembla una causa rellevant de generació de proliferacions excepcionals. Tot i això, cal considerar-la quan la proliferació ja és ben desenvolupada i les concentracions de l’alga productora de toxina són altes (> 100000 cèl.lules/l). Per tant, malgrat la seva reduïda influència directa, l’al.lelopatia ha estat inclosa en els models multiespecífics (capítol 5) que consideren l’evolució de les proliferacions i els estats post-proliferació. D’altra banda, s’ha trobat que els canvis de preferència en la predació condicionats per la toxicitat algal sí que semblen ser una condició que influeix de manera important en la iniciació i desenvolupament d’una proliferació nociva. A més, s’ha definit un criteri, basat en la quantificació de l’efecte de la toxina sobre la preferència en la predació, que permet deduir quin tipus de proliferació tindrà lloc. És a dir, partint d’unes condicions favorables per la proliferació, es dóna un criteri per decidir en un sistema on tenim dos tipus d’algues, una tòxica i l’altra no tòxica, el tipus de proliferació (tòxica o no) segons el nombre de predadors, i la intensitat de la toxicitat com a repelent del predador. A més es fa una analogia amb els sistemes que presenten canvi de la seva dinàmica regulada per un paràmetre intern. [...]
[EN] Interest on the study of algal blooms is increasing, especially because some of them (known as harmful algal blooms or HAB) may have deletereous effects for socio-economic activities or for human health. Here, we will refer in general to ”Exceptional algal blooms” or EAB, without assuming noxious effects for human interests, to deal with the rapid proliferation of a phytoplankton population, leading to cell densities above a certain reference level that can be operatively defined. EAB are controlled by both physical (such as advection and dispersion) and biological factors (growth rate, predation and other biological interactions). This thesis examines the potential influence of toxic effects of the alga that causes the bloom towards other organisms of the ecosystem (not necessarily implying effects on human health or interests). Assuming favourable physico-chemical conditions for the success of a bloom, mathematical modelling and numerical simulations have been used to study: (i) the effect of a toxin produced by a microalga towards microalgal competitors (allelopathy) and (ii) the effect of this toxin on potential predators, causing feeding avoidance of the toxin producer and increasing predation pressure on other non-toxic components of the microalgal community (feeding avoidance). The overall objective of this mathematical approach is to open new perspectives in the evaluation of the role of biological interactions on EAB (and HAB) development, within a general ecological context. Chapter 3 presents the adjustment of experimental data to a mathematical model of allelopathy and the estimation of values for the relevant parameters. A mathematical model involving feeding avoidance is examined in chapter 4. The simultaneous effect of both interactions is addressed in chapter 5. Assuming pre-bloom conditions and parameter values similar to those derived from the laboratory experiments, allelopathy does not appear to be a significant cause of HAB initiation, although it must be taken into account when the bloom is already well developed (population density > 100000 cells/l). Therefore, this interaction has been included in the multispecies model (chapter 5) that simulates algal bloom and post-bloom phases. On the other hand, the mathematical model indicates that feeding avoidance of a toxic alga may have an important influence on the development of an EAB of the toxin producer. A relationship involving the degree of feeding avoidance of the toxic alga and other parameters of the algal and predator populations can be used to determine a critical threshold value for the development of a bloom. Based on this relationship, an analogy has been made with critically self-organized systems (such as phase transitions), which can be characterized by internal and control parameters. Examination of the effects of allelopathy and feeding avoidance in a multispecies model indicated that allelopathy was not significant for the concentrations and parameter ranges considered. However, feeding avoidance caused by a predation repellent toxin had important consequences for the behaviour of the system. The effects of this interaction on the functional groups included in the model were both direct and indirect and were more important for microzooplankton than for mesozooplankton predators. Above a certain threshold value for feeding avoidance effects, the behaviour of the system showed notable changes
DescriptionMemòria de tesi doctoral presentada per Jordi Solé i Ollé per optar al títol de doctor en Física per la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), realitzada sota la direcció del Dr. Emilio García Ladona i de la Dra. Marta Estrada Miyares de l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC).-- 109 pages
URIhttp://hdl.handle.net/10261/117947
Appears in Collections:(ICM) Tesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Sole_Thesis_2004.pdf8,13 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record
Review this work
 


WARNING: Items in Digital.CSIC are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.