Response of photosynthetic organisms to global change: an approach based on marker pigments

Report for the scientific sojourn carried out at the Department of Freshwater Ecology, National Environmetal Research Institute, Denmark, from 2006 to 2008. The main objective of the project was to reconstruct photosynthetic organism community composition using pigmentbased methods and to study their response to natural (e.g. climate) or anthropogenic (e.g. eutrophication) perturbations that took place in the system over time. We performed a study in different locations and at different temporal scales. We analysed the pigment composition in a short sediment record (46 cm sediment depth) of a volcanic lake (Lake Furnas) in the Azores Archipelago (Portugal). The lake has been affected during the last century by successive fish introductions. The specific objective was to reconstruct the lake’s trophic state history and to assess the role of land-use, climate and fish introductions in structuring the lake community. Results obtained suggested that whereas trophic cascade and changes in nutrient concentrations have some clear effects on algal and microbial assemblages, interpreting the effects of changes in climate are not straightforward. This is probably related with the rather constant precipitation in the Azores Islands during the studied period. We also analysed the pigment composition in a long sediment record (1800 cm sediment depth) of Lake Aborre (Denmark) covering ca. 8kyr of lake history. The specific objective was to describe changes in lake primary production and lake trophic state over the Holocene and to determine the photosynthetic organisms involved. Results suggested that external forcing (i.e. land use changes) was responsible of erosion and nutrient run off to the lake that contributed to the reported changes in lake primary production along most of the Holocene.

Applications of the MuSIASEM approach to study changes in the metabolic pattern of Catalonia

This document presents an integrated analysis of the performance of Catalonia based on an analysis of how the energy consumption (measured at the societal level for the Catalan Society) is used within both the productive sectors of the economy and the household, to generate added value, jobs, and to guarantee a given level of material standard of living to the population. The trends found in Catalonia are compared to the trends of other European Countries to contextualize the performance of Catalonia with respect to other societies that have followed different paths of economic development. The first part of the document consists of the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) approach that has been used to provide this integrated analysis of Catalan Society across different scales (starting from an analysis of the specific sectors of the Catalan economy as an Autonomous Community and scaling up to an intra-regional (European Union 14) comparison) and across different dimensions of analyses of energy consumption coupled with added value generation. Within the scope of this study, we observe the various trajectories of changes in the metabolic pattern for Catalonia and the EU14 countries in the Paid Work Sectors composed of namely, the Agricultural Sector, the Productive Sector and the Services and Government Sector also in comparison with the changes in the household sector. The flow intensities of the exosomatic energy and the added value generated for each specific sector are defined per hour of human activity, thus characterized as exosomatic energy (MJ/hour) (or Exosomatic Metabolic Rate) and added value (€/hour) (Economic Labour Productivity) across multiple levels. Within the second part of the document, the possible usage of the MuSIASEM approach to land use analyses (using a multi-level matrix of categories of land use) has been conducted.

Condicions socioecològiques de la riera d'Arbúcies pel retorn de la llúdriga (Lutra lutra)

La llúdriga (Lutra lutra) va desaparèixer de la conca de la Tordera a causa de la pressió humana sobre ella i el seu hàbitat. Recentment les seves poblacions s’estan recuperant a las conques nord de Catalunya. En aquest context es presenta els resultats dels anàlisis dels requeriments socioecològics de la llúdriga en l’afluent del riu Tordera de la riera d’Arbúcies: qualitat del bosc de ribera, valoració de la contaminació de l’aigua i l’anàlisi de les poblacions d’ictiofauna, a més de l’estimació de l’espècie més abundant. L’evolució de l’ús i cobertes del sòl del sòl mostren que existeix una tendència augment en las masses forestals, zones urbanitzades i infraestructures; també una disminució del camps de cultiu, fruiters i vinyes. La qualitat del bosc de ribera es va valorar a partir del l’índex QBR, obtenint que la màxima qualitat es localitza en el tram alt, disminuint a mesura que s’apropa a la desembocadura al Tordera. La contaminació de l’aigua a estat valorada, per una banda analitzant la qualitat biològica a partir dels índexs IPS i BMWPC, obtenint que la qualitat de l’aigua disminueix a mesura que transcorre riu avall, segons l’IPS. Amb el BMWPC es troba que existeix una recuperació de la qualitat de l’aigua en l’últim tram. Per altra banda s’han analitzat el compostos químics que afecten a la llúdriga, obtenint que les concentracions d’aquest no són rellevants a l’aigua. S’ha analitzat l’estructura de la població d’ictiofauna present, trobant que el Barbus meridionalis és l’espècie més abundant en tots el trams, a més d’augmentar en captures a mesura que l’aigua s’apropa al aiguabarreig amb la Tordera. S’ha estimat la biomassa present d’aquesta espècie, concloent que es suficient per mantenir una població no gaire densa de llúdrigues, inferior a 0,15 individus per kilòmetre de riu.

The Accessibility City. When Transport Infrastructure Matters in Urban Spatial Structure

Suburbanization is changing the urban spatial structure and less monocentric metropolitan regions are becoming the new urban reality. Focused only on centers, most works have studied these spatial changes neglecting the role of transport infrastructure and its related location model, the “accessibility city”, in which employment and population concentrate in low-density settlements and close to transport infrastructure. For the case of Barcelona, we consider this location model and study the population spatial structure between 1991 and 2006. The results reveal a mix between polycentricity and the accessibility city, with movements away from the main centers, but close to the transport infrastructure.

Ra isotopes and Rn as a tool for the water management resources: the Alberquillas aquifer (Málaga-Granada)

The aim of this project is to evaluate the importance of submarine groundwater discharge sector in order to improve the water balance in Málaga-Granada region. The approach of this study arose from the the geology and the aquifers that indicate that there could be some discharge to the sea between Maro (Málaga) and Almuñécar (Granada) and the Andalusian’s Government and its Water Agence were really interested in evaluating it because there is a lot of population and few water available and the magnitude of groundwater discharge has generated controversy. Is well known that water is a scarce resource in this area and it’s very important for the society and for the environment. The legislation, the water policies, the knowledge of the aquifer and the geology, the water dynamics, the land use and the water perception in the society might help the management of this resource not just in Andalusia but in all the Mediterranean basin. The main objective is to evaluate the submarine groundwater discharge from the Alberquillas Aqufier to the sea by measuring 222Rn and Ra isotopes. Specific objectives have been established to achieve the main objective: A) Reveal the importance of water resources in the Mediterranean basin; B) Learn radiometric techniques for the study of groundwater discharge to the sea; C) Learn of sampling techniques of water samples for the measurement of Ra and Rn; D) Learn the techniques for measuring Ra (RaDeCC) and Rn (RAD7); E) Interpretation and discussion of results. During this semester, and in addition of the present study in Málaga- Granada region, the author has participated in the initial phase (sampling, analysis and interpretation of preliminary results) of other research projects focused on the study of submarine groundwater discharges through the use of Ra isotopes and 222Rn. These studies have been developed in different areas, including Alt Empordà (Roses and Sant Pere Pescador), Maresme with CMIMA’s group (Mediterranean Center for Marine and Environmental Research), Delta de l’Ebre, Peñíscola and Mallorca with the IMEDEA’s group (Mediterranean Institute for Advanced Studies).

Anàlisi de la qualitat de l'aigua: estudi dels impactes humans sobre la qualitat de l'aigua en pous i basses del Parc del Garraf i rodalies

Amb la finalitat de conèixer l’estat de qualitat de les aigües de les basses i pous del Parc del Garraf, s’analitzen una sèrie de paràmetres fisico-químics en 17 estacions de mostreig prèviament seleccionades, distribuïdes en zones amb diferents tipologies d’ús del sòl. La base de l’anàlisi ha estat la integració d’informació provinent de diferents fonts. Mitjançant l’elaboració de taules i gràfics, la generació de cartografia i el tractament estadístic de les dades, s’ha procedit a la tria de punts de mostreig i s’ha obtingut un inventari que ha permès la interpretació global dels resultats, facilitant la diagnosi. El procés de tractament de dades inclou la confecció d’un índex de qualitat de les aigües (ICA) propi, no vinculant, a partir de fórmules genèriques de normalització i ponderació de valors. Durant la realització de la diagnosi s’han detectat pertorbacions puntuals en determinats paràmetres corresponents a contaminacions locals, en diferents estacions de mostreig. Aquestes pertorbacions s’han relacionat amb la situació dels pous i les basses al Garraf i les tipologies d’ús del sòl de cada zona. El diagnòstic de pertorbacions ha orientat les propostes de millora aplicables que s’han dividit en tres classes segons el nivell d’actuació. Aquestes incideixen principalment, en la millora de la informació disponible, l’aplicació de l’agricultura ecològica, l’explotació sostenible dels aqüífers i la realització d’estudis globals i/o locals, més complets i exhaustius.

Anàlisi de la modelització hidrològica com a eina per la predicció d'inundacions i la gestió del territori

Les inundacions són actualment les catàstrofes naturals més recurrents i les que generen un major nombre de danys i víctimes arreu del món. L'ocupació de les zones inundables a les lleres del riu és la causa principal d’aquests desastres naturals. En aquest article es descriu la realització de models hidrològics com a mecanisme per la predicció d’inundacions i la gestió del territori. S’han estudiat les conques de la Riera de Santa Coloma (Catalunya) i del riu San Francisco (Guatemala) mitjançant els programes HEC-HMS i HEC-RAS, dels quals s’avalua la seva capacitat com eina per a la gestió del territori. S’ha analitzat l’efecte de la urbanització en el risc d’inundació en el cas de la Riera de Santa Coloma en base a la previsió del Plà d’Ordenament Urbanístic Municipal. S’han determinat les zones inundables resultants de episodis de precipitació extrems al Riu San Francisco per als episodis de les tempestes Stan(2005) i Agatha(2010).

Anàlisi multidisciplinària de la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies: la conca de l'Onyar (Gironès)

En el present projecte s’ha emprat la metodologia DRASTIC per evaluar la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies de la conca de l’Onyar. El fet de ser una zona de tradició agrícola i ramadera i amb un creixement urbanístic significatiu, la fa ser una zona de gran interès per l’estudi de la vulnerabilitat. Després d’obtenir l’índex DRASTIC s’ha realitzat una campanya al mes de maig de 2011 per analitzar les concentracions de nitrats a la zona per validar l’estudi. Conjuntament amb el mapa d’usos del sòl i la informació de la localització de les depuradores més properes, s’han comparat els resultats d’ambdós mapes. L’anàlisi dels resultats obtinguts ha permès comprovar que la metodologia dóna bons resultats quan s’analitza la vulnerabilitat a nivell de conca. A més a més, utensilis de fàcil abast aporten informació sobre el perill de contaminació, ajudant a la validació del mètode.

Information systems for water resources management improvement in developing countries

Water resources management, as also water service provision projects in developing countries have difficulties to take adequate decisions due to scarce reliable information, and a lack of proper information managing. Some appropriate tools need to be developed in order to improve decision making to improve water management and access of the poorest, through the design of Decision Support Systems (DSS). On the one side, a DSS for developing co-operation projects on water access improvement has been developed. Such a tool has specific context constrains (structure of the system, software requirements) and needs (Logical Framework Approach monitoring, organizational-learning, accountability and evaluation) that shall be considered for its design. Key aspects for its successful implementation have appeared to be a participatory design of the system and support of the managerial positions at the inception phase. A case study in Tanzania was conducted, together with the Spanish NGO ONGAWA – Ingeniería para el Desarrollo. On the other side, DSS are required also to improve decision making on water management resources in order to achieve a sustainable development that not only improves the living conditions of the population in developing countries, but that also does not hinder opportunities of the poorest on those context. A DSS made to fulfil these requirements shall be using information from water resources modelling, as also on the environment and the social context. Through the research, a case study has been conducted in the Central Rift Valley of Ethiopia, an endhorreic basin 160 km south of Addis Ababa. There, water has been modelled using ArcSWAT, a physically based model which can assess the impact of land management practices on large complex watersheds with varying soils, land use and management conditions over long periods of time. Moreover, governance on water and environment as also the socioeconomic context have been studied.

La transformació del paisatge del delta de la Tordera en els darrers cent cinquanta anys : una anàlisi per mitjà dels canvis en els usos i les cobertes del sòl

This article compares the mid-nineteenth century landscape of the River Tordera delta with the present day landscape, based, above all, on the changes that have occurred in land use and land cover. The mid 19th century landscape was reconstructed using data obtained from the amillaraments (land inventories) and other historical documents. Present-day land use and cover was established through photo interpretation and field work. The most important changes detected concern the almost complete disappearance of certain crops, such as vineyards, which were very important in the 19th century; the expansion of forest in place of abandoned tilled land and the increase in built up areas, which, taken together, produce a highly fragmented landscape pattern

Biodièsel: impacte en origen del biodièsel consumit a Catalunya i a Espanya

Actualment la situació del mercat espanyol i català del biodièsel es caracteritza per les grans importacions d’oli de palma africana. Per a produir aquesta matèria primera s’estan establint plantacions a gran escala d’Elaeis guineensis (palma africana) a Indonèsia. El monocultiu d’Elaeis guineensis i la producció de l’oli tenen associats grans impactes ambientals i socials. Per una banda, els impactes ambientals són principalment la desforestació, el canvi d’ús del sòl, la pèrdua de biodiversitat, l’erosió del sòl i la contaminació de l’aire, del sòl de l’aigua. Per altra banda, els impactes socials més destacats són la violació dels drets humans dels pobles indígenes, els conflictes d’adquisició de terres i que es compromet la seguretat alimentària del país. Per tant, l’ús del biodièsel produït amb oli de palma africana redueix les emissions de GEH a Espanya i a Catalunya provocant un gran impacte ambiental i social a Indonèsia.

Estudi preliminar per la creació d'una nova categoria d'impacte ambiental dins el marc de l'ACV: la dimensió natural del paisatge

L’Anàlisi de Cicle de Vida (ACV) és una eina emprada per gestionar els impactes ambientals i els recursos usats al llarg del cicle de vida d’un bé o servei. Existeixen reptes de futur en el desenvolupament de l’ACV, tals com la introducció de noves categories d’impacte ambiental, que permetin una anàlisi més específica dels impactes sobre determinats elements del medi, com ara el paisatge. En el present estudi s’analitza la dimensió natural del paisatge per tal de proposar la creació d’un índex de paisatge. Així doncs, s’han revisat les noves propostes de categories d’impacte en ACV que inclouen directament o indirecta el paisatge i s’ha analitzat una mostra de 33 estudis d’indicadors de paisatge. Aquesta cerca deriva en l’elecció de 6 indicadors: els usos del sòl, la diversitat paisatgística, la fragmentació, la connectivitat, la riquesa d’espècies i la densitat de carreteres. En la determinació dels seus respectius mètodes de càlcul s’ha detectat la importància de l’ús dels SIG, l’elecció d’una base de dades d’usos del sòl comuna (CORINE) i les interrelacions que existeixen entre indicadors. La proposta de l’índex hauria de poder ésser un punt de partida per a futurs estudis en aquest àmbit i derivar en una nova categoria d’impacte de paisatge, donat que caldrà estudiar alguns elements, com la interrelació entre indicadors.

Impacte de l’aplicació de fangs de depuradora en un sòl agrícola

L'elevada quantitat d'aigües residuals generades per la societat actual i el posterior procés de depuració per tal d'eliminar els contaminants de l'aigua, provoca un gran volum de fangs que tradicionalment es duien en un abocador controlat o, pitjor encara, a les zones litorals on es dipositaven directament al mar. La reutilització dels fangs, obtinguts com a subproducte del tractament de les aigües residuals en les EDAR, com a adob biològic en camps agrícoles, és una de les opcions més utilitzades per a la seva gestió. Aquesta, pot ser una bona opció sempre i quan no suposi un risc per la salut, donat que el contingut al fang d'alguns contaminants pot ser elevat i l'acumulació excessiva per exemple d'elements potencialment tòxics (PTE) pot suposar un risc pels sòls i les plantes amb els problemes que això pot ocasionar. Encara que els fangs normalment presenten continguts en PTE inferiors als valors límit establerts per la normativa europea, la seva aplicació reiterada pot suposar un risc d'acumulació dels metalls en el sòl i, depenent de la seva mobilitat, també en les plantes. En aquest projecte, ens centrem en l'estudi de la mobilitat i biodisponibilitat dels metalls en els sòls on s'han cultivat cereals d'hivern, concretament ordi. Els fangs aportats en aquesta experiència són procedents de l'EDAR de Palamós, on reben un tractament de digestió anaeròbia. S'avalua tan el contingut pseudototal de PTE en el sòl, amb l'ajuda d'una digestió al microones, com el contingut de metall biodisponible. A continuació, es determinarà la concentració dels PTE en els extractes mitjançant l'ICP-AES o ICP-MS, depenent de la concentració d'aquests.El projecte es centra en l'avaluació del possible impacte de l'aplicació continuada de biosòlids en sòls agrícoles. Des d'un punt de vista operacional, l'estudi es portarà a terme en parcel•les experimentals situades a l'Estació Experimental Mas Badia, on es porten aplicant fangs de depuradora de manera reiterada durant 12 anys, amb l'objectiu de valorar l'interès agrícola i la incidència agronòmica de l’aplicació de fangs de depuradora en diferents cultius, a mig i a llarg termini

Avaluació per capacitat agrològica i capacitat de segrest de carboni dels sòls d’un transsecte de la comarca de La Selva

Aquest projecte es basa en obtenir informació dels sòls d’una zona representativa de la comarca de La Selva on hi trobàvem sòls amb diferents usos i diferents orígens geològics. Es pretén conèixer les propietats físico-químiques d’aquests sòls i la contribució dels diferents usos i orígens geològics del sòl respecte les emissions de diòxid de carboni. També s'avaluen les classes de capacitat agrològica i el coeficient de mineralització del carboni