Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Interacciones del bivalvo invasor Limnoperna fortunei con los sedimentos suspendidos y depositados y sus impactos sobre la infauna bentónica en la Cuenca del Plata |
| Título alternativo: | Interactions of the invasive bivalve Limnoperna fortunei with suspended and settled sediments, and its impacts on the benthic infauna of the Río de la Plata basin |
| Autor: | Tokumon, Romina Andrea |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Ecología, Genética y Evolución de Buenos Aires (IEGEBA)
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| Publicación en la Web: | 2023-04-03 |
| Fecha de defensa: | 2021-07-16 |
| Fecha en portada: | 2021 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |
| Director: | Boltovskoy, Demetrio; Cataldo, Daniel Hugo |
| Consejero: | Pizarro, Haydée Norma |
| Jurado: | Pastorino, Guido; Capitanio, Fabiana L.; Damborenea, María Cristina |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | MEJILLON DORADO ; LIMNOPERNA FORTUNEI ; ECOLOGIA; FILTRACION; SEDIMENTOS; IMPACTOS; AGUA DULCE; RIO DE LA PLATA; INVERTEBRADOS BENTONICOSGOLDEN MUSSEL; LIMNOPERNA FORTUNEI; ECOLOGY; FILTRATION ; SEDIMENTS; IMPACT; FRESHWATER ; RIO DE LA PLATA; BENTHIC INVERTEBRATES |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7252_Tokumon |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7252_Tokumon.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7252_Tokumon |
| Ubicación: | Dep.BIO 007252 |
| 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. Tokumon, Romina Andrea. (2021). Interacciones del bivalvo invasor Limnoperna fortunei con los sedimentos suspendidos y depositados y sus impactos sobre la infauna bentónica en la Cuenca del Plata. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7252_Tokumon |
Resumen:
Limnoperna fortunei es un bivalvo mitílido originario del sudeste de Asia (Río Pearl, China). En los últimos siglos esta especie se fue dispersando con ayuda del transporte humano en varios países asiáticos, incluyendo China, Laos, Tailandia, Corea y Vietnam. Alrededor de 1990 comenzó a colonizar Japón y Sudamérica. En muchas de las áreas invadidas, el bivalvo amplió rápidamente su rango geográfico creciendo exponencialmente en densidad y, concomitantemente, provocando efectos ecológicos importantes sobre los ecosistemas. Sin embargo, sus impactos más notorios y claramente negativos han sido sobre las actividades productivas. El crecimiento de los bancos del molusco sobre todo tipo de superficies sólidas, incluyendo cañerías, filtros, rejas subacuáticas, intercambiadores de calor, etc., que puede superar los 200 mil individuos por m2, provoca graves problemas en la mayoría de las instalaciones que utilizan agua cruda de los cuerpos colonizados en sus procesos, incluyendo refinerías de hidrocarburos, plantas potabilizadoras y metalúrgicas, plantas hidráulicas, térmicas y nucleares de generación de energía eléctrica, curtiembres, destilerías, etc. Actualmente, la especie ya ha colonizado gran parte de la Cuenca del Plata (Argentina, Uruguay, Brasil, Paraguay, Bolivia), la cuenca del Río San Francisco (Brasil), así como numerosas cuencas menores en Brasil y Argentina. En este trabajo se analizan dos aspectos importantes de esta invasión biológica: (1) La capacidad de alimentación del animal (y, por ende, su probabilidad de supervivencia) en función de la carga de material particulado inorgánico de las aguas, y (2) Los efectos que tiene su presencia sobre la cantidad y propiedades de los sedimentos y la infauna bentónica. La densidad de partículas inorgánicas en suspensión en el agua es un factor limitante de importancia para la mayoría de los organismos, y muy especialmente para aquellos que, como los bivalvos, obtienen su alimento mediante la filtración del agua y retención de las partículas orgánicas. Dado que la arcilla en suspensión representa material indeseable que debe ser separado y eliminado en el proceso alimentario, su densidad en el agua que los moluscos pueden tolerar tiene límites por encima de los cuales el animal no puede alimentarse. En consecuencia, desde el punto de vista biogeográfico y de expansión potencial, este factor resulta de interés, sobre todo considerando que algunos afluentes del Paraná, como el Bermejo y el Pilcomayo, pueden tener concentraciones de sólidos particulados muy altas. El objetivo de esta parte del trabajo fue estimar, mediante el análisis de las tasas de filtración, los límites de tolerancia de L. fortunei a la densidad de material particulado en suspensión, con el fin de disponer de valores aplicables a modelos de su dispersión. Se evaluaron las tasas de filtración y consumo de fitoplancton por parte del molusco en agua con diferentes concentraciones de sólidos suspendidos (0.1, 1, 2, 4, 6 y 8 g L-1). Las experiencias se realizaron con animales de 15-20 mm de largo, a 27oC, a una concentración de algas (Scenedesmus sp.) equivalente a 30-60 μg L-1 de clorofila a (promedio: 43.53, error stándard: ±6.28). Los resultados indican que a concentraciones de arcilla de hasta 0.5 g L-1, las tasas de filtración y de pastoreo no difieren significativamente de los controles (sin arcilla) (343.2 - 466.5 mL por g de peso de tejido blando por hora, y 11.6-13.5 μg de clorofila a por g de tejido seco por hora, respectivamente). Sin embargo, a concentraciones de arcilla mayores a 1g L-1, las tasas de filtración y pastoreo decaen rápidamente y son nulas a 4-8 g L-1 de arcilla. Estos resultados sugieren que el mejillón dorado no sería capaz de colonizar cuerpos de agua donde los sedimentos suspendidos estén por encima de los 2-3 g L-1, como ocurre en varios ríos del mundo La influencia del bivalvo sobre los sedimentos y la infauna bentónica fue analizada utilizando un dispositivo provisto de 18 recipientes (Unidades Experimentales - UE) de 20 L, la mitad de ellos con bivalvos, a través de los cuales se mantuvo un flujo constante de agua sin procesar del Río de la Plata, durante un año completo. Las UE fueron vaciadas y los moluscos reemplazados con tres periodicidades diferentes: mensual, semestral y anual (todas por triplicado). En las UE semestrales y anual los bivalvos se reemplazaron mensualmente. Para cada uno de los períodos se analizó la cantidad de sedimentos acumulada y sus características (contenido de materia orgánica, N y P total) y variables físicas y químicas del agua, como temperatura, turbidez, conductividad y pH, así como la cantidad y tipo de invertebrados infaunales presentes. Durante la experiencia, la temperatura, turbidez, conductividad y pH del agua fueron monitoreados regularmente. En las UE con bivalvos (+M), la cantidad de sedimento acumulado fue cerca de dos veces superior a la retenida por los desprovistos de moluscos (controles, CTR), y su contenido en materia orgánica y N total fue significativamente superior a la de los segundos. El P total no mostró un comportamiento definido. En las UE semestrales y anual se tomaron testigos verticales del sedimento acumulado y se analizaron en intervalos de 2 cm de profundidad. La estratificación vertical de la materia orgánica, N y P no mostraron un patrón claro. Las variaciones estacionales en la materia orgánica y el N estuvieron correlacionadas positivamente con la temperatura del agua y con valores intermedios de turbidez (~150– 250 NTU - Unidades Nefelométricas de Turbidez). La infauna bentónica (32 taxones, N individuos contados = 224 810) se identificó y cuantificó in toto en cada UE mensual, y en niveles de 2 cm en las UE semestrales y anual sobre la base de testigos obtenidos en las mismas. En las UE mensuales las densidades medias de las UE con mejillones (4248 ind. m-2) fueron significativamente más altas que en las UE sin ellos (2564 ind. m-2). Las mayores abundancias de invertebrados bentónicos en +M respecto del control se observaron en los períodos de temperaturas más altas (>21oC), en coincidencia con mayores aportes de materia orgánica y N total. En particular, en los cuatro primeros meses del estudio en presencia de L. fortunei se observó un incrementó del 70% en la abundancia de invertebrados bentónicos (con respecto al control), con efectos especialmente notables sobre los nematodes, oligoquetos, gasterópodos, cladóceros (Ilyocryptus sp., Monospylus sp.), y copépodos ciclopoideos. Estos incrementos estuvieron asociados con una disminución de la diversidad específica y la equitatividad. La estratificación vertical de los organismos en los tratamientos semestrales y anual disminuyó con la profundidad, sobre todo en las UE con mejillones. Además, en estas UE las densidades fueron 13% a 30% superiores a las de los controles. Si bien la extrapolación de estos resultados a niveles locales y regionales tiene limitaciones, el estudio sugiere que el molusco tiene efectos importantes sobre la acumulación de sedimentos, sus propiedades, y sobre la infauna bentónica. Estos efectos, sin embargo, son variables espacial y temporalmente, y son diferentes sobre los distintos organismos infaunales.
Abstract:
Limnoperna fortunei is a mytilid bivalve native to Southeast Asia (Pearl River, China). In the last centuries, this species has been spreading with human aid in several Asian countries, including China, Laos, Thailand, Korea and Vietnam. Around 1990 it started colonizing Japan and South America. In many of the areas invaded, the mussel spread very rapidly growing in density exponentially and, concomitantly, engendering strong ecological impacts on the ecosystems. However, its most notorious and clearly negative effects are those on human activities. The growth of biofouling mussel colonies on all kinds of hard substrata, including pipelines, filters and sieves, heat exchangers, etc., whose densities can exceed 200,000 individuals per square meter, are a major nuisance for industrial and water-transfer installations that use raw water from the sources populated by the mussel. Plants affected include oil refineries, tanneries, distilleries, metallurgic plants, drinking water plants, hydraulic, thermal and nuclear power plants, and many others. Presently, the species has colonized almost all the Río de la Plata basin (Argentina, Uruguay, Brazil, Paraguay, Bolivia), the San Francisco River basin (Brazil), as well as several smaller basins in Brazil and Argentina. In the present work, two major aspects of this biological invasion are analyzed: (1) The feeding ability of the mussel (and, therefore, its potential survival) as a function of the load of inorganic particulate inorganic matter in the water, and (2) Its effects on the amount and properties of the sediments, and on the benthic infauna. Suspended inorganic particle loads are an important limiting factor for most animals, and in particular for the filter-feeding ones, like the bivalves, which feed on the organic particles suspended in the water column. Because inorganic matter represents unwanted material that has to be sieved out and rejected during feeding, its concentrations that the mussels can handle have limits above which feeding becomes unviable. Thus, these limits are of interest from the biogeographic point of view and the potential distribution of the species, especially given the circumstance that some rivers of the Río de la Plata Basin, like Bermejo and Pilcomayo, can have very high suspended particle loadings. The purpose of this part of the present survey was to estimate the mussel’s filtration rates at different inorganic particle concentrations, with the aim of contributing data to models of its potential geographic distribution. Phytoplankton filtration and grazing rates by L. fortunei were assessed at inorganic particle concentrations of 0.1, 1, 2, 4, 6 and 8 g L-1. Experiments were performed with adult mussels 15-20 mm in length at 27oC, at algal concentrations (Scenedesmus sp.) of 30-60 μg of chlorophyll a L-1 (mean: 43.53, standard error: ±6.28). The results indicate that up to 0.5 g L-1 of clay concentrations, filtration and grazing rates are not significantly different from the controls (without clay) (343.2-466.5 mL per g of mussel dry tissue weight per hour, and 11.6-13.5 μg chlorophyll a per g of mussel dry tissue weight per hour, respectively). However, at clay concentrations higher than 1g L-1, filtration and grazing rates decrease fast, and are zero at 4-8 g L-1 of clay. These results suggest that the golden mussel’s geographic distribution is restricted to waterbodies with less than 2-3 g L-1 of suspended inorganic particles, as is the case of several rivers around the world. The effects of the bivalves on the sediments and on benthic animals were studied using a device consisting in 18 20 L containers (Experimental Units - EU), half of them provided with mussels, through which a constant flow of Río de la Plata raw water was maintained during a year. The contents of these EU and the mussels were recovered and replaced at monthly, biannual and annual intervals (always in triplicate). In the biannual and annual EU, mussels were relaced monthly. For each recovery period we assessed the amount of sediments produced and their contents of organic matter, total N and P, as well as the type and number of benthic animals present. Throughout the experiment, temperature, turbidity, conductivity, and pH of the water were measured regularly. In the EU with bivalves (+M), the volume of sediments accumulated was around two times higher than in the EU without bivalves (controls - CTR), and levels of organic matter and total N were significantly higher in +M than in CTR. Total P did not show a consistent pattern. In the biannual and annual EU cores were extracted from the sediments and analyzed at intervals of 2 cm. The vertical stratification of organic matter, and total N and P did not show a consistent trend. Seasonal variations in organic matter and total N were positively correlated with water temperature and with intermediate turbidity (~150–250 NTU - Nephelometric Turbidity Units). Benthic infauna (32 taxa, N individuals counted = 224810) was identified and quantified in toto in each monthly EU, and at 2 cm intervals in the cores from the biannual and annual EU. In the monthly units, mean invertebrate densities in the +M EU (4248 ind. m-2) were significantly higher than in the CTR EU (2564 ind. m-2). Highest +M vs. CTR differences occurred at water temperatures above 21oC, in coincidence with the highest organic matter and total N values. In particular, during the first four months, in the presence of mussels invertebrate densities were 70% higher than in their absence, with most noticeable effects on nematodes, oligochaetes, gasteropods, cladocerans (Ilyocryptus sp., Monospylus sp.), and cyclopoid copepods. These peaks were associated with drops in the specific diversity and the equitability of the assemblages. In the biannual and annual EU, the vertical distribution of invertebrates decreased with depth in the sediments, especially in +M, and overall densities in +M were 13% to 30% higher than in CTR. Although the extrapolation of these results to the field at local and regional scales has several caveats, this survey suggests that the mussel has major effects, both negative and positive, on sedimentation rates and on sediment properties, as well as on infaunal organisms. However, these effects are variable in space and time, and also differ on different infaunal invertebrates.
Citación:
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Tokumon, Romina Andrea. (2021). Interacciones del bivalvo invasor Limnoperna fortunei con los sedimentos suspendidos y depositados y sus impactos sobre la infauna bentónica en la Cuenca del Plata. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7252_Tokumon
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Tokumon, Romina Andrea. "Interacciones del bivalvo invasor Limnoperna fortunei con los sedimentos suspendidos y depositados y sus impactos sobre la infauna bentónica en la Cuenca del Plata". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2021.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7252_Tokumon
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