Tesis Doctorado

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Abundancia, reclutamiento y variabilidad en la forma corporal de Emerita analoga (Stimpson 1857) en playas de arena de distintos estados morfodinámicos.
(Universidad de Concepción., 2014) Veas Flores, Iván Rodrigo; Quiñones Bergeret, Renato; Hernández Miranda, Eduardo
Las playas de arena son sistemas costeros altamente dinámicos debido a su capacidad para disipar la energía de las olas. Esta energía es liberada en el movimiento del agua en la zona de rompimiento de las olas (surf zone). En términos de su morfología y, dinámica de olas y mareas, se ha descrito un continuum que va desde playas disipativas, pasando por intermedias hasta las reflectivas (Short 1999), donde las primeras presentan pendientes suaves, sedimentos más finos y las olas rompen lejos del intermareal, mientras que las segundas presentan pendientes abruptas, sedimentos más gruesos y las olas rompen en el frente de playa. Los crustáceos decápodos anomuros del género Emerita son altamente exitosos en este tipo de ambientes. Estos organismos viven en la zona de barrido (swash zone) de las olas en playas arenosas alrededor del mundo, llegando hasta el submareal superior (Dugan et al 1995, Subramonian & Gunamalai 2003) y alimentándose por medio de la filtración del agua impulsada por las olas (Efford, 1966). En la costa de Chile encontramos solamente una especie, Emerita analoga. En el presente estudio se encontró evidencia que sugiere una dinámica poblacional fuentesumidero para E. analoga en playas de arena entre Cobquecura y Dichato, y que, además, vi las playas cuya morfodinámica está en el rango intermedio serían hábitat fuentes, mientras que las playas con una zona de barrido con dinámica más severa, de estado morfodinámico más reflectivo serían sumideros. La densidad total, la densidad de reclutas, la proporción total de cohortes presentes en cada playa fueron mayores en playas intermedias, indicando que allí sería más exitoso este organismo. Utilizando morfometría geométrica (MG) se analizó la forma del caparazón de E. analoga en playas con estados morfodinámicos reflectivos a intermedios, y zonas de barrido contrastantes. Se encontró que en playas con una zona de barrido más dinámica, en el rango reflectivo, los individuos presentan un caparazón más angosto y alargado que en playas con una zona de barrido con condiciones físicas más suaves, dentro del rango disipativo. Además, a partir de experimentos para evaluar la tasa de enterramiento de E. analoga en las distintas playas estudiadas, se encontró que en playas reflectivas a intermedias con zona de barrido menos dinámica, la tasa de enterramiento fue mayor que en playas reflectivas a intermedias con condiciones más intensas. La dinámica fuente-sumidero observada para E. analoga en la zona de estudio, puede estar dada por el éxito diferencial de reclutamiento entre playas con distinto estado morfodinámico. Este éxito de reclutamiento sería mayor en playas intermedias con una zona de barrido menos severa y de sedimentos más finos, donde la energía del flujo y reflujo permite que las megalopas puedan enterrarse rápidamente en la arena para evadir el transporte fuera del intermareal. Mientras que en playas reflectivas a intermedias con una zona de barrido muy energética, el sedimento es más grueso y el arrastre de la ola transportaría mayor cantidad de juveniles fuera del intermareal.
Amplitud ecológica de blechnum chilense en el bosque templado chileno: Respuestas ecofisiológicas y selección natural en distintos ambientes de luz.
(Universidad de Concepción., 2005) Saldaña Mendoza, Alfredo; Gianoli Molla, Ernesto
En el bosque templado chileno, a diferencia de otras especies del genero Blechnum, la especie de helecho B. chilense se encuentra en un amplio rango de hábitats: desde el sotobosque sombrío a claros grandes. La primera hipótesis de este estudio fue que la amplitud ecológica de B. chilense podría estar asociada a respuestas de atributos ecofisiológicos a la disponibilidad de luz. La segunda hipótesis fue que B. chilense, los ambientes de luz contrastantes en los cuales crece pueden generar selección diferencial en atributos ecofisiológicos. Para evaluar dichas hipótesis, primero se cuantificó en terreno la distribución de B. chilense en relación con la disponibilidad de luz (% apertura del dosel) y se midió la variación in situ de atributos funcionales relacionados con la ganancia de carbono: capacidad fotosintética (Amax), tasa de respiración (Rd) y área foliar específica (SLA), a lo largo del gradiente de luz. La respuesta de SLA también fue evaluada en jardines comunes en dos ambientes de luz (sotobosque y borde del bosque). Posteriormente, se midió selección fenotípica en Amax, Rd, eficiencia en el uso del agua (WUE), tamaño y grosor foliar en poblaciones de B. chilense creciendo en claros y sotobosque. Además, se evaluaron en cada población los componentes de la adecuación biológica supervivencia (hasta la edad reproductiva) y fecundidad (producción de esporangios). Para determinar el potencial de respuesta evolutiva de los atributos bajo selección, se estimó la variación genética de estos atributos mediante la propagación de clones en experimentos de jardín común. Los resultados muestran que B. chilense es capaz de utilizar el rango completo del gradiente de luz en el bosque. Esta especie presentó plasticidad en SLA frente a la variación en disponibilidad de luz. Además, este patrón fue confirmado en el experimento de jardín común. En la población de B. chilense de claros, la supervivencia mostró estar positivamente correlacionada con WUE y negativamente con el tamaño foliar. En contraste, la supervivencia en el sotobosque estuvo positivamente correlacionada con el área foliar. Se encontró un patrón de selección direccional positiva en WUE en la población de claros. En el sotobosque, los helechos con menor Rd y mayor área foliar fueron los que mostraron mayor fecundidad. Así, mientras el control de la perdida de agua fue optimizada en claros, en la población de sotobosque se optimizó la captura de luz y el balance neto de carbono. Además, se encontró variación genética en WUE en claros, Rd y grosor foliar en sotobosque, y tamaño foliar en ambas poblaciones. El ajuste en atributos funcionales foliares a la disponibilidad de luz parece ser un importante mecanismo de aclimatación en B. chilense. El amplio rango de ambientes de luz que ocupa esta especie puede ser parcialmente atribuible a su capacidad de desplegar plasticidad fenotípica en SLA frente a los cambios en la disponibilidad de luz. Esta tesis muestra que en B. chilense, la única especie de helecho capaz de ocupar un amplio nicho sucesional en el bosque templado chileno, los atributos funcionales presentan el potencial para una respuesta evolutiva frente a la heterogeneidad en ambientes de luz.
Anammox y las pérdidas de nitrógeno en las aguas deficientes de oxígeno en el Pacífico Sur-oriental.
(Universidad de Concepción., 2009) Galán Mejía, Alexander; Ulloa, Osvaldo
Anammox es un proceso autotrófico por medio del cual el amonio (NH4+) es oxidado anaeróbicamente con nitrito (NO2-) o nitrato (NO3-) como aceptor de electrones- para producir N2. Este proceso, junto con la desnitrificación heterotrófica, contribuye a la pérdida de nitrógeno en sistemas con deficiencia de oxígeno. Anammox es realizado por un grupo especial de bacterias pertenecientes al phylum Plantomycetes. Sin embargo, información acerca de la distribución, variabilidad temporal, actividad celular y factores de control de estas bacterias anammox son aun limitados. La presente tesis se desarrolló sobre las siguientes hipótesis: i) anammox es un importante sumidero de nitrógeno fijado (sobre un 30% de la producción de N2 total) en la zona de mínimo oxígeno (ZMO) del Pacífico Sur oriental (PSO); ii) la disponibilidad de sustrato determina la variación vertical y temporal de la distribución de las bacterias anammox; iii) las bacterias anammox asociadas a la columna de agua de la ZMO del PSO presentan una baja diversidad.
Aplicación de la hipótesis de la centralidad del nicho ecológico para evaluar los cambios del metabloma y la actividad biológica en poblaciones de Eucryphia cordifolia Cav. (Cunoniaceae).
(Universidad de Concepción., 2023) Fuica Carrasco, Camila Andrea; Hernández Santander, Víctor; Toro Núñez, Oscar
La hipótesis de la centralidad del nicho ecológico establece que la abundancia de la población está determinada por la posición en el nicho ecológico, esperándose mayores abundancias hacia el centro del nicho y menores en la periferia. Sin embargo, las variaciones en las condiciones que favorecen la persistencia de las poblaciones entre el centro y la periferia del nicho pueden ser un sustituto de factores de estrés que se reflejan en la producción de metabolitos en las plantas. Esta investigación se basó en un enfoque multidisciplinario entre la hipótesis de la centralidad del nicho ecológico y la metabolómica como una herramienta que permite predecir la presencia de compuestos con interés biotecnológico, dirigiendo el muestreo y con ello evitando sobreexplotación de los recursos nativos. En esta tesis se evaluaron las siguientes hipótesis (1) Las poblaciones de E. cordifolia que se encuentran en la periferia del nicho ecológico presentan una mayor abundancia y/o diversidad de metabolitos secundarios que poblaciones que se distribuyen en el centro del nicho ecológico (2) Los metabolitos secundarios sintetizados por poblaciones de E. cordifolia que se distribuyen en la periferia del nicho ecológico, presentan una mayor actividad biológica (e.g., antioxidante y antimicrobiana) comparados con poblaciones distribuidas en el centro del nicho ecológico. Se emplearon tres enfoques metodológicos: primero, modelamos el nicho ecológico para determinar la idoneidad ambiental de E. cordifolia y seleccionar poblaciones centrales y periféricas para el muestreo en campo (objetivo 1). Segundo, aplicamos análisis de ordenamiento (PCA y NMDS) y el índice de diversidad de Shannon Wiener para evaluar la diversidad metabólica entre las poblaciones y en diferentes estaciones (objetivo 2). Luego, mediante OPLS-DA, identificamos metabolitos diferenciadores entre la población central y periférica. En tercer término, se evaluó la actividad antioxidante y antimicrobiana contra cinco microorganismos de interés en salud pública, hipotetizando un efecto significativo en la población periférica (objetivo 3). Los resultados del capítulo 2 indicaron que: las localidades centrales y periféricas de E. cordifolia en Chile no siguen un gradiente ambiental latitudinal evidente. La similitud metabólica entre poblaciones se explica más por la estacionalidad que por la posición en el nicho. La tendencia en la diversidad metabolómica aumenta a medida que nos alejamos del centro del nicho ecológico. Los análisis multivariados permitieron una diferenciación metabólica entre las poblaciones. En la población periférica (Puerto Montt) se identificaron derivados de quercetina, kaempferol-3-O-ramnósido, luteolina y procianidina B a lo largo de las estaciones, estando ausentes en la población central (Coronel). En cuanto a los análisis antioxidantes, estos variaron a lo largo de las estaciones, donde las poblaciones más cercanas a la periferia alcanzaron una alta capacidad antioxidante. Respecto a los ensayos microbianos, los extractos mostraron una fuerte inhibición en las etapas iniciales de crecimiento microbiano, pero no fueron eficientes en la inhibición de la formación de biopelículas en cuatro de los microorganismos estudiados. En última instancia, nuestros resultados respaldan la utilidad de este enfoque multidisciplinario para prever variaciones en el metaboloma con posibles aplicaciones biotecnológicas y nos orienta a realizar muestreos eficientes.
Aproximación al nicho e interacciones de la araña del rincón Loxosceles laeta (Nicolet, 1849) y de la araña de patas atigradas Scytodes globula (Nicolet, 1849)
(Universidad de Concepción., 2015) Canals Lambarri, Mauricio; Moreno Salas, Lucila del Carmen
Entre las 40 mil especies de arañas, hay escasas especies que son un problema de salud. El loxoscelismo es un problema en Chile que ocurre a consecuencia de la mordedura accidental por la araña del rincón Loxosceles laeta, un habitante común del ambiente domiciliario. Aunque existe información de los lugares y circunstancias en que ocurre el accidente, no hay un conocimiento adecuado y completo de la distribución ni de las preferencias micro-ambientales de esta araña y de su interacción con potenciales predadores. Aunque en otros lugares se ha propuesto que otras arañas podrían depredar especies del género Loxosceles y en Chile en particular se ha sugerido que Scytodes globula puede ser un predador natural de esta araña, no hay estudios rigurosos que confirmen esta aseveración, ni estudios de preferencia ambiental del posible predador. Avanzar en el conocimiento del nicho tanto desde una perspectiva mecanicista como ambiental y proyectar este a la distribución potencial de estas especies es necesario para describir su ecología y hábitats potenciales, además de permitir estimar sobreposiciones del nicho que constituyen medidas de probabilidad de encuentro entre estas especies. Si se produce un encuentro, es necesario conocer el desenlace tanto a nivel individual (acto predatorio) como poblacional (regulación poblacional). Esta tesis tuvo como objetivo estudiar el nicho como determinante de la distribución espacial, la sobreposición de los ambientes preferidos y los ritmos de actividad de Loxosceles laeta y su posible predador Scytodes globula, analizando las tolerancias y preferencias de temperatura, desecación, metabolismo y ritmo de actividad y modelando las distribuciones potenciales. Además, se estudió la interacción entre S. globula y L. laeta durante encuentros individuales y la posibilidad de regulación poblacional de cohortes de L. laeta expuestas a S. globula. Se propusieron las siguientes hipótesis: 1) Nicho: 1.1.- El eje de temperaturas extrapolado a partir de análisis experimental en laboratorio (nicho mecanicista) será consistente con la modelación de nicho a partir de variables ambientales (nicho Grinnelliano), siendo este eje un factor fundamental en determinar la distribución geográfica de las especies estudiadas, ya que interviniene en prácticamente todos los aspectos fisiológicos, reproductivos y poblacionales de las especies.1.2.- La huella humana será un factor importante en explicar la distribución de éstas especies, ya que ambas son consideradas sinantrópicas y que al menos en L. laeta el hombre participa en su dispersión.1.3.- Los ambientes preferenciales, tolerancias térmicas y de desecación y ritmos de actividad estudiados en laboratorio serán similares y consistentes con la distribución potencial de L. laeta y S. globula (amplia sobreposición de nicho).1.4.- S. globula restringirá los ejes ambientales del nicho, dada su acción como depredador de L. laeta; 2) Interacción: S. globula tiene el potencial de regular la población de L. laeta, dado que existe evidencia experimental que acredita actos de depredación. Las hipótesis del nicho solo fueron parcialmente sutentadas por los resultados. Aunque efectivamente la temperatura fue un eje fundamental en explicar la distribución de éstas especies, su efecto fue discimil siendo más importante en L.laeta que en S. globula. La proyección desde el laboratorio a la distribución potencial de L.laeta fue relativamente buena, pero no así en el caso de S. globula. La huella humana fue efectivamente un factor importante en explicar la distribución de L. laeta y en un grado menor en el caso de S. globula. Efectivamente en laboratorio existió una amplia sobreposición de los diferentes ejes del nicho que permiten inferir que sus microambientes preferidos son similares, pero esto no se proyecta a la distribución potencial donde la sobreposición es menor y son otros ejes bioclimáticos y con otra oferta los que permiten explicar su distribución potencial. La hipótesis de interacción fue adecuadamente sustentada por los resultados. Efectivamente S. globula depreda sobre L. laeta en encuentros individuales, aunque esto se produce en un porcentaje estimado en un 40% de los encuentros. También se observó que ocasionalmente L. laeta puede depredar a S. globula. La masa corporal de S. globula, probablemente relacionada a la experiencia depredadora es el mejor predictor de un acto agresivo y la depredación de L. laeta. En situaciones experimentales la mortalidad de las crías de L. laeta puede aumentar al doble en presencia de S. globula. Sin embargo el efecto poblacional que ejerce S. globula es sólo moderado, por lo que no se puede considerar por sí sóla como un agente de control biológico
Asociaciones de especies a plantas en cojín en comunidades alto-andinas : Sus consecuencias sobre la diversidad de especies vegetales.
(2005) Badano I., Ernesto; Cavieres González, Lohengrin Alexis
Las plantas en cojín son una forma de crecimiento conspicua en ecosistemas de alta montaña y ha sido ampliamente demostrado que estos organismos pueden modular las condiciones de temperatura, humedad del sustrato y concentración de nutrientes con relación al hábitat que las rodea. Para las plantas en cojín alto-andinas, se ha sugerido que esos cambios ambientales pueden afectar tanto la incidencia como la abundancia de otras especies de plantas. Además, se ha indicado que la modulación de condiciones ambientales por parte de plantas en cojín sería de mayor importancia para otras especies en sitios donde las condiciones ambientales son más severas. Sobre esta base, la principal hipótesis de esta tesis doctoral es que la presencia de plantas en cojín afecta la diversidad de especies en comunidades vegetales de ecosistemas andinos, constituyendo un fenómeno generalizado observable en distintos sitios a lo largo de la cordillera de Los Andes. Adicionalmente, dada la habilidad de las plantas en cojín para modular la temperatura del sustrato, se propone que sus impactos sobre la diversidad de especies serían mayores en sitios más elevados. Para poner a prueba estas hipótesis, se propuso un escenario conceptual acerca de cómo las plantas en cojín, o cualquier otra especie modificadora de hábitat, podrían afectar la diversidad de las comunidades. Además, se evaluaron empíricamente los efectos de ocho especies de plantas en cojín distribuidas desde los 23ºS hasta los 41ºS (Pycnophyllum bryoides, Azorella madreporica, Adesmia subterranea, Azorella monantha, Laretia acaulis, Oreopolus glacialis, Mulinum leptacanthum y Discaria nana) sobre la riqueza, diversidad y equidad de especies. Los resultados indicaron que las ocho especies de cojín consideradas en este estudio afectan positivamente esos tres atributos de las comunidades, sustentando la hipótesis principal de la tesis. Por otra parte, también se detectó que la magnitud de los efectos positivos de los cojines sobre la diversidad de especies aumenta a mayor elevación, sugiriendo que estos efectos podrían estar relacionados con la magnitud con que los cojines modulan las condiciones de temperatura del sustrato. Los resultados de esta tesis permiten proponer que, mediante sus efectos sobre las condiciones ambientales, las plantas con arquitectura en cojín podrían considerarse “ingenieros ecosistémicos” en comunidades alto-andinas. Sin embargo, dada la gran influencia que tienen estas formas de crecimiento sobre la diversidad y la estructura de las comunidades estudiadas, se sugiere que las plantas en cojín también tienen profundos impactos en la organización de las comunidades vegetales alto-andinas.
Biogeografía Histórica del subgénero Acanthadesmia Burkart (Adesmia, Fabaceae).
(Universidad de Concepción., 2012) Mihoc Garrido, Maritza Amanda Katiuschka; Cavieres González, Lohengrin Alexis; Hernández Ulloa, Cristián
La Cordillera de los Andes divide a Sudamérica en dos zonas biogeográficas diferentes, fragmentando la distribución de numerosos taxa. Géneros tales como Acaena, Alstroemeria, Argylia, Adesmia, Chaetanthera, Chloraea, Chuquiraga, Escallonia, Nassauvia, Schizanthus y Triptilion, entre muchos otros, presentan elementos que se encuentran distribuidos en ambas vertientes de la cordillera y poseen una fracción importante de especies que alcanzan su límite longitudinal de distribución en el cordón montañoso. Estos patrones de distribución, tradicionalmente han sido explicados como producto de la dispersión, donde la distribución ancestral de la especie se encuentra limitada por una barrera pre-existente, la cual es atravesada por algunos de los miembros, que de ser capaces de permanecer aislados de la población original, generarán el patrón de distribución disyunta. Una explicación alternativa al patrón de disyunción está dada por la vicarianza, en la cual la población ancestral es dividida en subpoblaciones por el desarrollo de barreras que los individuos no pueden atravesar. La mayor importancia que se le ha dado a la dispersión como hipótesis explicativa, puede deberse a que muchos de los trabajos se han centrado en la evolución de un grupo particular, generalmente de distribución restringida y/o con un número reducido de especies. O bien, porque los trabajos se han enfocado en el estudio de áreas que normalmente poseen límites políticos y no necesariamente constituyen unidades biogeográficas naturales. En la presente Tesis se ponen a prueba las hipótesis dispersalistas/vicariancistas previamente establecidas, para determinar si la dispersión como proceso, explica de mejor manera que la vicarianza los patrones de distribución disyunta que exhiben numerosas especies de la flora sudamericana. Como modelo de estudio se seleccionó inicialmente al género Adesmia, debido a su amplia distribución, su elevado número de especies y su carácter taxonómico jerárquico. De manera complementaria fueron seleccionados los géneros Chaetanthera, Chuquiraga, Nassauvia, Schizanthus y Triptilion, ya que al igual que Adesmia presentan similares patrones de distribución y diferentes capacidades de dispersión. La congruencia en los patrones de distribución de taxa con diferentes capacidades de dispersión y no relacionados filogenéticamente sugiere que la vicarianza puede dar cuenta de dichos patrones (Homología Biogeográfica Primaria). Mediante una aproximación panbiogeográfica se determinó que para la serie Microphyllae (Subgen. Acanthadesmia, Adesmia), el alzamiento de los Andes estaría involucrado en la 2 diferenciación reciente de las especies ocasionada por el aislamiento de poblaciones a lo largo de la cordillera; es decir, eventos vicariantes que fragmentaron la distribución y posteriormente indujeron la diferenciación de grupos. La separación se habría dado en sentido latitudinal, como lo sugiere la secuencia de trazos generalizados encontrados mediante el análisis de trazos. Al incrementar el número de especies analizadas, considerando además especies con diferentes capacidades de dispersión se llega a los mismos resultados. El hallazgo de diferentes trazos generalizados que atraviesan la Cordillera de los Andes, parece indicar que el actual patrón de distribución disyunta que exhiben muchas de las especies, habría tenido su origen en la fragmentación de las biotas ancestrales, producto del(los) evento(s) vicariante(s) desencadenados por el desarrollo de la Cordillera de los Andes. Esto último refuerza la idea de que la dispersión como proceso biogeográfico no constituye la hipótesis más probable para explicar la distribución actual de las especies, como se ha sugerido frecuentemente para Sudamérica. La huella de los procesos vicariantes puede reflejarse en la filogenia de los organismos que presentan patrones congruentes de distribución (Homología Biogeográfica Secundaria). Si bien, no fue posible corroborar la monofilia de las entidades al interior del género Adesmia, se estableció una hipótesis filogenética explícita en base a la cual se pueden poner a prueba las hipótesis biogeográficas previamente establecidas. Mediante una aproximación cladista se determinó la relación entre áreas, que pudiesen estar involucradas en los eventos vicariantes. Con este objetivo el cono sur de Sudamérica fue dividido en franjas longitudinales y latitudinales, siguiendo estas últimas el patrón de segmentación geológico sugerido para los Andes. La relación entre las áreas se encuentra sustentada por un alto número de especies (sinapomorfías en el cladograma general de áreas), lo cual constituye nueva evidencia que apoya a la vicarianza como el proceso más probable para explicar la disyunción en las distribuciones. No obstante, la segmentación latitudinal indicaría que los principales eventos vicariantes estarían dados por la diferenciación de los segmentos centro y sur de los Andes, y posteriormente la diferenciación de ambas vertientes. De acuerdo a estos resultados los Andes emergen como barrera pero no de manera continua ni homogénea tanto en el espacio como en el tiempo, siendo la diferenciación de los segmentos centro y sur uno de los principales eventos que fragmentaron la distribución de las especies.
Bioperturbación y macrofauna en fondos sublitorales de un área de surgencias frente a Chile Central (36° 30´ S): variación espacial y temporal en el periodo 1997-1999.
(Universidad de Concepción., 2000) Gutiérrez Aguilar, Dimitri Alexey; Gallardo Gallardo, Víctor Ariel
La concentración de oxígeno disuelto y el contenido de materia orgánica fresca son los principales factores abióticos que controlan la bioperturbación en sedimentos eutróficos. Ello se concluye de un estudio realizado frente a Concepción, Chile central (36°30’ S), durante y después de El Niño (EN) 1997/98. El área de estudio se localiza en la zona de surgencias más intensas de la costa de Chile, bajo la influencia estacional de aguas subsuperficiales hipóxicas. Cinco estaciones, desde la Bahía de Concepción hasta la plataforma exterior (28 – 121 m de profundidad), fueron muestreadas estacionalmente con un multi-sacatestigos entre 1997 y 1999. Se determinaron la biomasa y abundancia integradas y su distribución vertical en los primeros 20 cm del sedimento, en tanto se estimó la mezcla biológica a partir de perfiles de clorofila-a y se evaluaron las estructuras biogénicas en el sedimento por medio de radiografías de rayos X.
Biosistemática de Porphyra C. Agardh: Estudios morfológicos, reproductivos, de interfertilidad y moleculares en variantes fenotípicos, presentes en el intermareal del área de Concepción.
(Universidad de Concepción., 2001) Candia Poza, Arturo Ignacio; González S., Mariela
Porphyra C. Agardh en un género de alga roja económica y ecológicamente importante, y se encuentra ampliamente distribuido en aguas frías y temperadas del mundo. En Chile, este taxon es un componente común de la flora algal en el intermareal rocoso de todo el litoral. Porphyra columbina Montagne, es la única especie citada para el litoral del área de Concepción. Sin embargo, observaciones recientes realizadas en el área, han demostrado la existencia de poblaciones con gran variabilidad morfológica y reproductiva. El objetivo de la presente investigación es determinar si la variabilidad morfológica y reproductiva observada en seis variantes (P1 a P6) colectados en tres localidades de la VIII Región (Colcholgue : P1, P2, P3; Lenga : P1, P2, P3, P4, P5, P6 y Desembocadura del Río Bío-Bío: P1, P2, P3, P4 y P5), es el resultado de la existencia de más de una especie, o bien corresponde a un complejo de formas en distintos estados de especiación. Para ello, primero se caracterizó la anatomía vegetativa y reproductiva de las fases gametofito y esporofito de cada variante, en cada localidad. Luego, se investigó la potencialidad “in vitro” de cruzamiento intra- e intervariante de poblaciones provenientes de cada una de las localidades de colecta. Finalmente, se estimó la variación genética intra- e intervariante utilizando patrones isoenzimáticos y de fragmentos del genoma total amplificados al azar (RAPD). Los estudios morfológicos y anatómicos revelaron que los talos gametofíticos fueron laminares, monostromáticos, con células monoplastidiales, a excepción de P4 que presentó además, células diplastidiales. Se observó diferencias en la forma [reniforme-umbilicado (P1), ovado-oblanceolado (P2), lineal-lanceolado (P3 y P4), obovado a lanceolado (P5) y reniforme obovado a lanceolado (P6), color [verde oliva (P1, P2), rosado a marrón (P3); gris verdoso (P4) y rojizo anaranjado (P5,P6)] y tamaño de las frondas [ 6 cm (P6), 23 cm (P1, P2), 38 cm (P5),  63 cm (P3) y 80 cm (P4)]. Los antecedentes fenológicos reproductivos mostraron, en general, diferencias en la distribución intermareal: P1 y P2 se presentaron en el intermareal superior durante todo un ciclo anual, P3 se observó principalmente en el intermareal medio e inferior entre otoño y primavera, P4 y P5 en el intermareal inferior de primavera a verano y el variante P6 se observó epífito en macroalgas submareales durante todo el ciclo anual. Cinco variantes presentaron diferenciación de espermatangios y cigotoesporas en la misma fronda, monoicos (P1, P2, P5) o en frondas separadas, dioicos (P3, P4) y P6 sólo arqueosporas. Los atributos de la fase conchocelis (filamentos conchosporangiales) no permitieron discriminar entre variantes. El número de cromosomas haploides, se mostró conservativo entre variantes, 4 de ellos presentaron un n=3 y dos (P3, P4) un n= 3, n=4 y n=5. Las experiencias de cruzamientos demostraron interfertilidad, con formación de cigotoesporas viables entre P1 y P2, entre P1 y P5 y escasa interfertilidad entre P2 y P5. En general, los variantes dioicos no mostraron interfertilidad entre si y fue muy escasa con los variantes monoicos. Los resultados isoenzimáticos revelaron una alta identidad génica intravariante (0.91- 1.00), no así intervariante (0.26-0.32), excepto para P1 y P2 (0.88 – 0.99). Los resultados finalmente permiten concluir que la plasticidad morfológica y reproductiva observada en los 6 variantes de Porphyra es consecuencia de diferenciación genética y representarían a más de una especie. Así, P1 y P2 corresponden a P. columbina Montagne; P3 involucra a un complejo conformado por dos especies: P. linearis Greville y P. pseudolinearis Ueda; P4 corresponde a P. pseudolanceolata Krishnamurthy y P5 y P6 son nuevas especies para la ciencia. Se postula que la presencia de tres juegos de cromosomas (n=3, n=4, n=5) en P. linearis, P. pseudolinearis y P. pseudolanceolata, conocido en la literatura como aneuploidía, puede ser el mecanismo evolutivo que estaría enriqueciendo la diversidad específica de Porphyra, en el litoral del área de Concepción.
Cambios pasados en las condiciones oceanográficas del sistema de surgencia Perú-Chile evaluados con isótopos estables y fósiles moleculares sedimentarios.
(Universidad de Concepción., 2007) Contreras Quintana, Sergio Hernán; Pantoja Gutiérrez, Silvio
El principal objetivo de esta investigación fue evaluar cambios pasados en las condiciones oceanográficas y climáticas del Pacífico Sur Oriental mediante el uso de indicadores biogeoquímicos en sedimentos bajo la Zona de Mínimo de Oxígeno (ZMO) Perú-Chile. Cambios en las condiciones oceanográficas del Pacífico Sur Oriental pueden tener impactos significativos sobre el clima global a través de la modificación de ciclos del carbono y nitrógeno. Se ha sugerido que los cambios en la productividad primaria han tenido un rol fundamental en el forzamiento y variación de las ZMO durante el Cuaternario tardío. Aquí se sugiere que cambios hidrográficos relacionados a las características de las aguas de surgencia (e.g., con bajo o alto contenido de oxígeno) y la ventilación vertical (i.e. tipo El Niño) pueden ser más importantes que la productividad local en controlar la intensidad de la ZMO Perú-Chile a escala glacial-interglacial. Este trabajo se dividió en 2 etapas principales: En la primera, se comparó varias propiedades de la columna de agua (intensidad de la surgencia, anomalía del nivel del mar, temperatura, nutrientes, oxígeno disuelto y clorofila-a) e indicadores biogeoquímicos (carbono orgánico, ópalo biogénico, 15N sedimentario, índice de degradación de la materia orgánica) de sedimentos superficiales de la plataforma continental en frente de Concepción (36ºS) durante El Niño 1997-1998 con aquellos de 2002-2003 (año “normal”). Las propiedades de los sedimentos superficiales (indicadores biogeoquímicos) observadas durante El Niño 1997-1998 reflejaron una reducida producción exportada (carbono orgánico, ópalo biogénico), desnitrificación y/o fertilización de la columna de agua donde los sedimentos no reflejaron la estacionalidad que ocurre durante condiciones normales. En la segunda etapa se estudió a escala glacial-interglacial el efecto de la producción exportada local (carbono orgánico) sobre la intensidad de la ZMO del Perú evaluada mediante indicadores biogeoquímicos de oxigenación (razón [licopano+alcano-C35]/alcano-C31) y desnitrificación (15N sedimentario) sugiriendo que a esta escala la ventilación asociada a cambios en la masas de agua costeras dominantes (i.e. agua Ecuatorial Subsuperficial, agua Sub Antártica, agua Subtropical) es más importante que la productividad local en controlar la intensidad de la ZMO del Sistema Costero Perú-Chile en el pasado. Fósiles moleculares de organismos marinos y terrestres preservados bajo la ZMO de la plataforma continental peruana indican una condición tipo El Niño durante el comienzo del último interglacial (~130 mil años atrás) por cerca de 10.000 años lo que se tradujo en un calentamiento de ~3ºC en el agua costera superficial del Perú y una mayor estratificación asociada a la migración de agua Subtropical, causando un incremento en la precipitación sobre una de las áreas más áridas del mundo (i.e. Desierto de Atacama) en la costa peruana, cambiando el paisaje desértico a uno más típicamente tropical con ríos y abundante vegetación. Palabras claves: Indicadores biogeoquímicos, fósiles moleculares, isótopos estables, surgencia, El Niño.
Caracterización bio-física del micronecton en relación a condiciones oceanográficas de meso-escala en el Sistema de la Corriente de Humboldt frente al Perú.
(Universidad de Concepción., 2011) Cornejo Urbina, Rodolfo Martín; Oyarzún González, Ciro
El micronecton dentro de la trama trófica oceánica es un nexo entre el macrozooplancton y los predadores topes. En el Sistema de la Corriente de Humboldt frente al Perú, el análisis de datos biofísicos de mediciones acústicas, estaciones de pesca con red de arrastre pelágica y perfiles oceanográficos dentro de los primeros 500 m de la columna del agua permitieron obtener una visión integral de la dinámica del micronecton relacionado a condiciones oceanográficas de mesoescala. En esta región, la comunidad micronectónica está conformada por una alta biodiversidad (36 especies), la cual está dominada por especies de la familia Phosichthyidae (Vinciguerria lucetia), Euphausiidae (Euphausia mucronata) y Myctophidae (Diogenichthys laternatus, Myctophum spp, Lampanyctus spp). Esta comunidad micronectónica presenta diversos patrones de distribución y comportamiento agregativo observados a través de las capas de dispersión sónica relacionados a su ambiente físico influyendo directamente sobre su funcionamiento y organización espacio-temporal debido que favorecen en la retención, mantenimiento y agregación de altas biomasas de macrozooplancton tanto en la capa de mezcla como en la capa intermedia de aguas costeras y oceánicas. Este escenario oceanográfico es utilizado por el micronecton como rutas migratorias para transportar larvas y huevos, acceder a áreas de alimentación, desove y crianza en la zona de estudio. De esta manera utilizan estructuras oceanográficas de mesoescala como: (i) Corrientes (Corriente de Humboldt y Corriente Sub-Superficial Perú-Chile); (ii) Frentes de surgencia (Frente de Surgencia Norte, Frente de Surgencia Sur, Pan-Corriente de Humboldt); (iii) Masas de agua superficiales e intermedias: peces mesopelágicos como V. lucetia y mictófidos principalmente asociados a Aguas Costeras Frías (ACF) y Aguas Ecuatoriales Subsuperficiales (AESS), así como aguas de mezcla (ACF) y Aguas Subtropicales Superficiales, mientras que el crustáceo E. mucronata principalmente distribuido en Aguas Ecuatoriales Profundas, Aguas Templadas Sub-antárticas, y Aguas de la Extensión Sur de la Corriente de Cromwell; y (iv) dentro de la Zona Mínima de Oxígeno registrándose a las siguientes familias de peces (Phosichthyidae, Myctophidae, Bathylagidae, Astronesthidae, Evermannellidae, Melamphaeidae, Stommidae, Sternoptychidae), crustáceos (Euphausiidae) y cefalópodos (Octopoteuthidae) distribuidos en bajas concentraciones de oxígeno (< 0.5 ml/L) durante el día debido que presentan adaptaciones morfológicas y fisiológicas. El índice de densidad acústico de las capas de dispersión sónica presentó variaciones durante el ciclo de la migración vertical diaria de acuerdo a la composición específica del micronecton. Los peces micronectónicos (especialmente V. lucetia y mictófidos) contribuyeron principalmente a la formación de energía acústica en comparación con los crustáceos (especialmente eufaúsidos), aunque esta relación es inversa en términos de ocupación espacial. Las mayores intensidades de energía acústica fueron registradas en la capas de dispersión sónica durante la migración ascendente nocturna del micronecton en los primeros 200 m de la columna del agua. Durante el día, las aguas superficiales (10- 200 m prof.) fueron ocupadas por parches de V. lucetia caracterizados por alta energía acústica y bajo índice de ocupación espacial. De esta manera, se ha registrado el atípico comportamiento diurno de la distribución vertical y comportamiento agregativo de V. lucetia debido probablemente a la disponibilidad de presas zooplanctónicas en la capa superficial. En aguas intermedias y profundas (250-500 m) se observaron capas de peces, crustáceos y cefalópodos dominados por E. mucronata presentando una baja energía acústica, aunque con un alto índice de ocupación espacial. Durante la noche, la mayoría de la comunidad micronectónica migratoria está distribuida formando capas y parches de diferente densidad acústica con altas extensiones horizontales. Las especies dominantes de la comunidad micronectónica como V. lucetia y E. mucronata constituyen un importante componente de la dieta de especies de importancia comercial como calamar gigante (Dosidicus gigas), regulando el comportamiento y la estrategia de ocupación del espacio de sus predadores, debido a la relación directa de sus movimientos migratorios. Esta relación trófica promueve un incremento potencial de las poblaciones de especies comerciales asociados a las características físicas en el Sistema de la Corriente de Humboldt. En este contexto, la alta resolución de muestreo simultáneo y continuo de herramientas biofísicas ofrece un excelente potencial para evaluar hipótesis sobre patrones de distribución y comportamiento espacio-temporal con otros componentes ambientales dentro del marco del enfoque ecosistémico y monitoreo de los efectos del cambio climático.
Caracterización de la Materia Orgánica Particulada de la Fosa de Atacama Mediante Lípidos Polares Intactos e Isótopos Estables.
(Universidad de Concepción, 2023) Flores Rafael, Edgar Elvis; Ulloa Quijada, Osvaldo
Los sedimentos superficiales de la zona hadal (>6000 m) presentan ~20% más de concentraciones de materia orgánica (MO) en comparación con el fondo marino abisal (3500-6000 m) circundante. Sin embargo, el origen de este material biológico sigue siendo incierto. En este trabajo, evaluamos las fuentes de MO lábil en el fondo marino hadal a través de la composición y distribución de los lípidos polares intactos (IPL) de las membranas celulares microbianas extraídas de los sedimentos superficiales de los puntos más profundos de la Fosa de Atacama y del margen batial adyacente. Además, investigamos las fuentes de MO en los sedimentos superficiales hadales utilizando un modelo de mezcla basado en las señales isotópicas del carbono orgánico y el nitrógeno total, tomando como fuentes de origen potenciales a las distintas zonas de la columna de agua y de los sedimentos batiales. Complementamos nuestros análisis con información satelital de carbono orgánico particulado (POC) superficial (0 m) y subsuperficial (1000 m), y flujos teóricos de POC desde la superficie hasta la zona hadal. En este estudio, se analizaron nueve sedimentos superficiales hadales (0-1 cm) y subsuperficiales (1-2 y 2-3 cm) en tres sitios entre 7,734 y 8,063 m de profundidad colectados durante el crucero HADES-SO261 (marzo a abril de 2018) a bordo del R.V. Sonne (Wenzhöfer, 2019) y siete sedimentos superficiales batiales (siete sitios; entre 529-1,200 m de profundidad) colectados durante el crucero ChiMeBo-SO211 (2-29 de noviembre de 2010) a bordo del R.V. Sonne (Matys et al., 2017). Además, comparamos nuestros resultados de IPLs en sedimentos con los resultados de IPL de la columna de agua suprayacente (0-700 m) reportados en Cantarero et al. (2020). Esto incluye MO en suspensión fraccionada por tamaño (0,3-2,7 y 2. 7-53 µm) en dos estaciones y desde seis profundidades de agua que son representativas de la zonación biogeoquímica dominante asociada con la zona deficiente de oxígeno (ODZ) de esta región: el máximo de clorofila (∼ 10 m), la quimioclina superior (∼ 25 m), la quimioclina inferior (∼ 45 m), ODZ superior (∼ 60 m), el núcleo de ODZ (∼ 250 m), y la zona mesopelágica (∼ 750 m). Además, las muestras de sedimentos colectadas en ambos cruceros (i.e. HADES-SO261 y ChiMeBo-SO211) también fueron utilizadas para análisis de isótopos estables y comparadas con data disponible de trampas de sedimento profundas de la región de Atacama a 2,300 y 3700 m de profundidad, reportadas previamente en Hebbeln et al. (2000) y González et al. (2004), respectivamente. En el Capítulo 1 investigamos la diversidad química y la abundancia de IPL microbianas como marcadores de una de las fracciones moleculares más lábiles de la MO en los sedimentos más profundos de la Fosa de Atacama. Más concretamente, evaluamos la posible procedencia de IPLs de origen de producción in situ vs. transporte alóctono y la presencia de señales únicas de IPL de la comunidad microbiana, así como la evidencia de adaptaciones moleculares (i.e., cambios en la estructura química de los IPLs) a las condiciones extremas de la región hadal. Los resultados sugieren que los IPLs bacterianos y eucariotas en los sedimentos hadales superficiales de los puntos más profundos de la Fosa de Atacama comparten características con los presentes en sedimentos batiales y difieren de los encontrados en las partículas suspendidas de los 750 m superiores de la columna de agua, incluyendo la ODZ. Esto indica que (a) la mayoría de los IPLs abundantes en la columna de agua superior se degradan casi por completo durante su descenso al fondo marino hadal y (b) los IPLs encontrados en los sedimentos hadales se derivan predominantemente de comunidades microbianas in situ. Además, las elevadas proporciones de ácidos grasos insaturados/saturados en los sedimentos hadales son probablemente indicativos de la adaptación homeoviscosa de estos organismos a la alta presión y las bajas temperaturas presentes en este ambiente, lo que les permiten mantener la fluidez de sus membranas celulares. En el Capítulo 2 realizamos un análisis exhaustivo de los isótopos estables de la MO para rastrear las fuentes de carbono y nitrógeno en la columna de agua y en los sedimentos superficiales batiales y hadales. Además, evaluamos las contribuciones relativas de la POM y la exportación de partículas que conectan la productividad del océano superficial iluminado por el sol con la zona crepuscular y el fondo marino hadal. Utilizando un modelo de mezcla basado en la señal isotópica del carbono orgánico y el nitrógeno total en la POM pelágica y la MO sedimentaria, calculamos que ~75% de la POM presente en los sedimentos superficiales de la Fosa de Atacama podría derivar de los sedimentos batiales. Cuando se excluye el sedimento batial del modelo, calculamos que ~68% de la MO en los sedimentos hadales podría derivar de la región epipelágica (<200 m). En particular, los flujos verticales de POC que mejor se ajustan a los datos existentes de trampas de sedimentos profundos (~2300 y 3700 m) sugieren que ~3,3% del flujo total de POC que llega a los sedimentos superficiales hadales deriva de las aguas superficiales. Por lo tanto, concluimos que el transporte de sedimento a lo largo del talud continental y las laderas abisales hacia la zona hadal bentónica contribuye con un mayor aporte de carbono orgánico comprado con lo que llega por hundimiento desde la columna de agua. Sin embargo, dado que se espera que los flujos de estas distintas fuentes varíen tanto espacial como temporalmente, y por el hecho de que la geoquímica del sedimento incluye escalas temporales mayores que la columna de agua, no podemos descartar una mayor contribución de las zonas epipelágicas superficiales durante ciertas épocas del año.
Caracterización genética y determinación del potencial biotecnológico de las cepas del género Arthrospira Stizenberger (Cyanophyceae) depositadas en tres Colecciones de Cultivo de Microalgas: UTEX (USA), CCAP (UK) y CCM-UdeC (Chile).
(Universidad de Concepción., 2022) López Rodríguez, Ariadna; Gómez Vergara, Patricia Ivonne; Hernández Santander, Víctor
El género Arthrospira destaca por su importancia biotecnológica, debido a que posee metabolitos con actividad antiinflamatoria, antitumoral y propiedades hepatoprotectoras. El género Arthrospira estuvo fusionado con el género Spirulina, razón por la cual aún se les denomina erróneamente como “Spirulina” a especies de Arthrospira. A través de análisis genotípicos se determinó que ambos géneros no están filogenéticamente relacionados. Por otra parte, muchos taxa del género Arthrospira muestran variabilidad morfológica y plasticidad de los caracteres taxonómicos. A través del análisis de la secuencia de la región ITS se han obtenido árboles filogenéticos que, en la mayoría de los estudios, agrupan a las cepas de Arthrospira en dos clados principales (“especies filogenéticas”). Hasta la fecha no se registran estudios que analicen la existencia de variabilidad intraespecífica en las especies filogenéticas de Arthrospira. Parámetros fisiológicos como crecimiento, producción de pigmentos y proteínas o las propiedades funcionales de estas, son atributos de interés biotecnológico, que pueden variar entre cepas, favoreciendo el mejoramiento genético mediante simple selección. Por otro lado, las Colecciones de Cultivo de Microalgas son reservorios de biodiversidad que mantienen depositadas cepas aisladas en distintos momentos y lugares geográficos, las cuales son registradas con el nombre taxonómico indicado por el depositante, sin que medie una confirmación por parte de la Colección, lo cual puede llevar a errores de denominación. En esta tesis se analizaron 11 cepas denotadas como Arthrospira y Spirulina provenientes de tres colecciones de cultivo de microalgas: CCAP (Escocia), UTEX (USA) y CCM-UdeC (Chile), a través de la secuencia del espaciador interno transcrito ribosomal (región ITS), con el fin de verificar su clasificación taxonómica. El análisis filogenético mostró la existencia de cepas erróneamente clasificadas en sus colecciones de cultivo de origen; siete cepas se agruparon en una de las dos especies genéticas descritas previamente en Arthrospira (clusters I y II), mientras que las restantes cepas se agruparon dentro del género Spirulina, formando dos clústers no descritos previamente. Además, el análisis morfológico y fisiológico (crecimiento, producción de biomasa, pigmentos, proteínas y lípidos) reflejó la presencia de variabilidad intraespecífica dentro de las especies genéticas de Arthrospira. Las cepas UTEX 2342 (cluster I) y CCM-UdeC 040 (cluster II) serían las más promisorias para un escalamiento comercial, considerando principalmente sus atributos de crecimiento, capacidad de acumular ficocianina y proteínas y propiedad antioxidante de sus extractos acuosos crudo e hidrolizado. Esta investigación aporta valiosa información práctica sobre cepas actualmente depositadas en colecciones de cultivo de distintos países, lo cual resulta un incentivo para el desarrollo de iniciativas que fomenten el cultivo comercial de Arthrospira.
Caracterización genética, fisiológica y morfológica de cepas chilenas del dinoflagelado tóxico Alexandrium Catenella (whedon & kofoid) Balech 1985.
(Universidad de Concepción., 2012) Aguilera Belmonte, Alejandra Andrea; Gómez Vergara, Patricia Ivonne
En Chile, Alexandrium catenella es la principal especie responsable de la producción del Veneno Paralizante de Mariscos (VPM) y su aparición ha sido recurrente en el sur de Chile. Esta especie pertenece al “complejo de especies A. tamarense”, el que fue definido en base a análisis de secuencias ribosomales nucleares, los que han agrupado a este complejo de especies en cinco clados filogenéticos, que se correlacionan más con la toxicidad de las cepas que con sus características morfológicas. Se ha demostrado que diversos factores ambientales, tales como la temperatura y la salinidad, afectan las respuestas de crecimiento y contenido de toxinas paralizantes en cepas de Alexandrium. La diversidad genética inter e intra específica en Alexandrium ha permitido desarrollar herramientas moleculares que permiten detectar su presencia en muestras de terreno. A pesar del impacto social y económico que ha causado A. catenella en Chile, los estudios comparativos, entre cepas chilenas de esta microalga, a nivel genético, morfológico y fisiológico son escasos. Con el objeto de examinar la posible variabilidad genética y fisiológica entre poblaciones chilenas de A. catenella colectadas durante un mismo evento tóxico ocurrido en el año 2009, se investigó la presencia de variabilidad genética y fisiológica en siete cepas chilenas provenientes de las Regiones de Aysén (PFB37, PFB41, PFB 42 y PFB45) y Los Lagos (PFB36, PFB38 y PFB39), utilizando la secuenciación de la región ITS (ITS1 + 5.8S rDNA + ITS2) del ADN ribosomal nuclear y los parámetros de crecimiento y perfil de toxinas VPM. Los resultados mostraron que todas las cepas incluidas en este estudio pertenecen al clado NA/Grupo I y exhibieron una notable diversidad genética intraespecífica (3%). Además, se detectó variabilidad en los parámetros de crecimiento y contenido de toxinas entre las cepas. La cepa PFB45 presentó el contenido de toxinas VPM más alto, mientras que la cepa PFB41 el más bajo. Además, la cepa PFB 41 mostró la mayor densidad celular. En las cepas PFB38, PFB42 y PFB37, más del 98 % del contenido total de toxinas PSP correspondieron a las gonyautoxinas GTX-4,1 y GTX-3,2. No se encontraron correlaciones entre las características fenotípicas y genéticas de las cepas estudiadas. Además, se investigó la variabilidad morfológica entre las cepas PFB37, PFB41, PFB42 y PFB38; para ello las células fueron teñidas con calcofluor y observadas al microscopio de epifluorescencia con excitación en el UV. Los resultados obtenidos evidenciaron que todas las 3 cepas chilenas estudiadas presentan las características típicas descritas para la especie, no observándose características morfológicas distintivas entre las cepas; sin embargo, detalles de algunas placas mostraron variación, tanto entre cepas como dentro de una misma cepa. Por otro lado, se comparó el efecto combinado de la temperatura y la salinidad en el crecimiento y el contenido de toxinas paralizantes en las cepas PFB37, PFB41, PFB42 y PFB38 de A. catenella, cultivadas a dos temperaturas (10 y 15°C) y dos salinidades (15 y 35 psu). Las cepas mostraron un amplio rango de respuestas fisiológicas, observándose los mayores valores de tasa de crecimiento y densidad celular máxima a 15°C y 35 psu. Con respecto al contenido de toxinas, los mayores valores se observaron a 10°C y 35 psu para todas las cepas estudiadas. Todas las cepas mostraron una composición diferente de toxinas, siendo las principales neoSTX, GTX4-1, GTX3-2 and GTX5. Los resultados obtenidos demuestran que la temperatura y la salinidad afectan diferencialmente las respuestas fisiológicas de los genotipos tóxicos de A. catenella, lo que dificultaría la capacidad de predecir, en términos de intensidad, la ocurrencia de un potencial bloom. Considerando el impacto social y económico provocado por A. catenella en Chile, se hace necesario contar con herramientas que permitan su rápida y efectiva detección y cuantificación. Con el objeto de desarrollar un test molecular altamente sensible, para la detección y cuantificación de cepas chilenas de A. catenella en muestras de terreno, se diseñó un ensayo molecular basado en la amplificación de una zona específica de la región ITS mediante la técnica de PCR en tiempo real. Para ello, se diseñaron partidores específicos y la cuantificación se realizó utilizando la curva estándar construida en base al ADN de cultivos de concentración celular conocida. La curva estándar mostró un coeficiente de correlación, entre los valores de ciclo umbral y el logaritmo de la concentración celular, igual a -0.96, observándose un limite mínimo de detección de una célula/mL. Los resultados de esta investigación constituyen un aporte al conocimiento de la diversidad genética, morfológica y fisiológica de cepas chilenas de A. catenella, y al desarrollo de nuevas herramientas de detección, las que podrían ser utilizadas como método complementario en programas de monitoreo nacionales.
Caracterización molecular del arqueoplancton general y del subgrupo amonio-oxidante en el océano Pacífico Suroriental.
(2011) Belmar Betanzo, Lucy Gisella; Ulloa Quijada, Osvaldo
En el borde oriental del océano Pacífico se establecen de forma permanente y estacional aguas deficientes de oxígeno, conocidas como Zonas de Mínimo de Oxígeno (ZMO). En estas zonas, las comunidades bacterianas muestran una gran diversidad metabólica y filogenética. Sin embargo, representantes del dominio Archaea también forman parte de las comunidades microbianas en diversos ambientes pelágicos. En particular, son comunes en el océano filotipos del Grupo Marino II (MG-II) de Euryarchaeota y al Grupo I.1a (G-I.1a) de Thaumarchaeota. Este último grupo asociado a las arqueas oxidantes del amonio (AOA), cuya cuantificación ha sugerido gran relevancia en el ciclo del nitrógeno global. En esta tesis se investigó la identidad filogenética, la variación en la composición de filotipos y la distribución celular de los filotipos más abundantes de Archaea (G-I.1a y MG-II) y AOA a lo largo de los distintos escenarios de oxígeno del Pacífico Suroriental (PSO) con ZMO permanente (Perú – norte de Chile) y ZMO estacional (plataforma continental frente a Concepción, Chile). La identidad filogenética y composición de filotipos arqueanos se determinó a través de bibliotecas de clones con los genes de la subunidad menor del ARN ribosomal (gen ARNr-16S) para la comunidad total de arqueas y la subunidad α de la enzima amonio monooxigenasa (amoA) para el subgrupo funcional AOA. En tanto, la abundancia de taumarqueas del G-I.1a y euriarqueas del MG-II se determinó por CARD-FISH (hibridación fluorescente in situ al ARNr-16S con amplificación de la señal fluorescente por catálisis enzimática) y la abundancia de AOA se determinó por PCR cuantitativa (qPCR) del amoA arqueano. La hipótesis de este trabajo planteó que las asociaciones de arqueas en aguas deficientes de oxígeno difiere de las presentes en ambientes pelágicos óxicos, siendo estas diferencias dependientes principalmente de la biogeoquímica del ambiente. Las secuencias ARNr-16S recuperadas del PSO se agruparon principalmente en tres grupos taxonómicos: MG-II y MG-III de Euryarchaeota y G-I.1a de Thaumarchaeota. En tanto, las secuencias amoA se clasificaron en dos reconocidos grupos marinos de AOA: AOA-A y AOA-B. La distribución de filotipos presentó una segregación vertical a lo largo de la columna de agua, la que incluye arqueas que sólo se encontraron en ambientes óxicos o en las ZMOs. Además, la distribución de las células de G-I.1a y MG-II determinada por CARD-FISH, confirma la segregación espacial descrita en otros ambientes. Así, las euriarqueas del MG-II fueron abundantes en la superficie óxica de la ZMO permanente y estacional, aunque en esta última sólo en períodos cortos durante otoño y primavera. En cambio, las taumarqueas del G-I.1a se distribuyeron principalmente en la oxiclina y borde superior de la ZMO permanente, mientras que en la ZMO estacional fueron abundantes en aguas subsuperficiales (bajo distintos niveles de oxígeno), durante el final del período de surgencia (verano tardío) hasta invierno. Además, en esta ZMO estacional, las taumarqueas del G-I.1a dominaron la comunidad picoplanctónica cuando el picoplancton total disminuyó, tanto en la oxiclina durante el período de surgencia como en aguas subsuperficiales durante el período de invierno.En la ZMO permanente, la distribución de AOA coincide con la de las taumarqueas del G-I.1a. Sin embargo, en la ZMO estacional, la mayor abundancia de AOA se desarrolló durante el período de surgencia y no durante el período de invierno, lo que podría indicar un cambio funcional entre los miembros de taumarqueas. Finalmente, se encontró que ningún filotipo arqueano fue abundante en zonas carentes de oxígeno y con acumulación de nitrito, tales como el núcleo de la ZMO permanente o aguas subsuperficiales durante pleno período de surgencia en la ZMO estacional, sugiriendo que la acumulación picoplanctónica existente en esas zonas se debe principalmente al crecimiento de poblaciones bacterianas. Esta tesis determinó que la ZMO influye en las asociaciones arqueanas en la escala espacial y temporal. Además, se confirma que MG-II y G-I.1a no comparten hábitat, con G-I.1a como el grupo mejor representado, dado que habitan preferencialmente aguas subóxicas.
Caracterización química y evaluación de las propiedades antioxidantes y antibacterianas de especies del género Ugni y poblaciones de Ugni molinae en Chile.
(Universidad de Concepción., 2012) Avello Lorca, Marcia Andrea; Becerra Allende, José
Ugni molinae, Ugni candollei y Ugni selkirkii son especies chilenas pertenecientes a la Familia Myrtaceae. Estas especies comparten características morfológicas y se encuentran distribuidas en lugares geográficos con habitat muy diversos. Sólo se tiene conocimiento de la composición química y actividad biológica de U. molinae, que es la especie con mayor distribución en el país; en el centro-sur de Chile y en el archipiélago de Juan Fernández. Es muy popular por el consumo de sus frutos debido a sus características organolépticas. Se considera importante para la caracterización de la flora chilena determinar si existen similitudes y variaciones en el tipo de compuestos químicos entre especies con estrechas similitudes morfológicas que están creciendo en diferentes hábitat, la consecuente actividad biológica, y también entre poblaciones que están creciendo separadas geográficamente y en diferentes hábitat. El objetivo de este trabajo fue evaluar la composición química y la capacidad antioxidante y antibacteriana de extractos de las especies chilenas del género Ugni y de diferentes poblaciones de U. molinae que crecen en Chile continental (región del Bío-Bío y de la Araucanía) e insular (archipiélago de Juan Fernández). Se determinó el contenido y composición de compuestos químicos por métodos espectrofotométricos y cromatográficos. La capacidad antioxidante se evalúo por métodos inespecíficos, estabilización del radical hidroxilo y modelos en glóbulos rojos. Dado que U. molinae comparte características morfológicas con otras especies del género que crecen en Chile, U. candollei y U. selkirkii, se observan similitudes y también variaciones cualitativas y cuantitativas en la composición química, posiblemente por la diversidad de ambientes donde crecen, siendo U. candollei y U. selkirkii las que presentan mayor contenido y variedad de compuestos fenólicos y triterpénicos, y las que ejercen mayor capacidad antioxidante y antibacteriana en comparación con U. molinae. U. candollei destaca por su contenido en flavonoides como glicósidos y derivados de quercetina y U. selkirkii en galotaninos. Mientras que U. molinae se caracteriza en derivados del ácido elágico. Con respecto a las poblaciones, se observan diferencias cualitativas y cuantitativas en la composición química entre las poblaciones continentales (región del Bío-Bío y Araucanía) y la población insular (archipiélago de Juan Fernández) de la especie U. molinae. Esta última es la que presenta mayor contenido y variedad de compuestos fenólicos y de glicósidos triterpénicos tipo oleanano, y la que ejerce mayor capacidad antioxidante y antibacteriana debido, probablemente, a lo diverso de los ambientes de origen de las poblaciones. La relación química más estrecha se observa entre las poblaciones de la región del Bío-Bío y Araucanía. Adicionalmente se diseñó un estudio en voluntarios sanos para evaluar diferencias en el contenido fenólico y capacidad antioxidante plasmática de infusos preparados con hojas de poblaciones de U. molinae del continente (región del Bío-Bío) y del archipiélago de Juan Fernández, basados en la medicina popular. Los resultados revelaron que la población insular contiene niveles más importantes de compuestos fenólicos que la continental y consecuentemente se observó mayor capacidad antioxidante plasmática. Se concluye que U. candollei y U. selkirkii, comparten características morfológicas y metabolitos secundarios de similar naturaleza química y actividad biológica que los presentes en U. molinae. Las diferencias observadas en la composición química y la actividad biológica entre especies se debe a su condición genética, lo que está determinado en gran parte por las características del territorio donde se desarrollan. Y debido a la amplia distribución geográfica de U. molinae y los diferentes hábitat que ocupa, existen diferencias en diferencias en la composición química y actividad biológica entre muestras recolectadas en diferentes localidades geográficas. Las diferencias observadas en la composición química y la actividad biológica de las poblaciones de U. molinae se debe a posibles adaptaciones condicionadas por el clima y características geográficas.
Causas de los patrones de endemismo en colibríes del Nuevo Mundo (Trochilidae): importancia de la historia, ambiente y espacio.
(Universidad de Concepción., 2019) Rivera Jara, Reinaldo Javier; Hernández Ulloa, Cristian Esteban; Grazia Pennino, María
Uno de los patrones más conspicuo de la biodiversidad es el gradiente latitudinal de diversidad, patrón que consiste en el incremento de la diversidad de especies hacia los trópicos y una disminución hacia los polos, siendo uno de los más generales y estudiados en ecología y biogeografía. Existen numerosas hipótesis que tratan de explicar la singularidad de este patrón y que se pueden agrupar en dos grandes familias, el determinismo climático y mecanismos evolutivos. No obstante, a la fecha no existe un consenso respecto a cuál es el principal mecanismo estructurador de la riqueza. Por otro lado, otro interesante fenómeno de la biodiversidad es la ocurrencia de especies endémicas y la distribución espacial de las áreas de endemismo, dado sus implicancias en biogeografía, así como en biología de la conservación, que al igual que en el caso de la riqueza de especies, las causas que lo originan y mantienen son aún inciertas. Por lo anterior y para aportar evidencias empíricas al gradiente latitudinal de especies y los patrones de endemismo, es que esta tesis doctoral se estructuró en dos capítulos aplicando un enfoque integrador considerando explícitamente tres explicaciones generales fundamentales: ambiente, historia y espacio. El primer capítulo se denominó “Patrones y procesos que modulan el patrón de riqueza de Trochilidos en el Nuevo Mundo”, donde se evalúa la importancia relativa de estos tres componentes, que históricamente han sido considerados de manera independiente en la literatura. Por ello, el objetivo central fue evaluar qué factores (ambiente/historia/espacio) es o son los moduladores de la riqueza Trochilidos. Dado que en patrones de diversidad a gran escala geográfica la componente histórica debería ser más relevante, la hipótesis planteada en este capítulo indica que “el conservatismo histórico de nicho ecológico genera una agrupación significativa de especies, con un efecto histórico por sobre los componentes ambientales (e.g. temperatura, precipitación) y espaciales (e.g. autocorrelación)”. Las predicciones derivadas de esta hipótesis señalan que la agregación regional de especies se correlacionaría positivamente con el componente histórico, y que componentes ambientales y espaciales tendrían menor importancia como mecanismo de agregación de especies. Para evaluar esta hipótesis se generaron modelos espacialmente explícitos para predecir y explicar los patrones de riqueza, en base a múltiples predictores, y bajo un enfoque multiescala, evaluando vías directas e indirectas de los factores causales de la riqueza de especies. Los resultados indican que la riqueza de Trochilidos sigue un patrón latitudinal significativo, con mayor riqueza observada y predicha en regiones tropicales de los Andes y Amazonía. La hipótesis macroecológica de productividad fue la mejor soportada, sin embargo, para especies de rangos restringidos la hipótesis de heterogeneidad de hábitat fue la más plausible. Los análisis Bayesianos y de regresión espacial reconocen un fuerte efecto espacial en la distribución de la riqueza, lo que revelaría la presencia de procesos ecológicos (e.g. competencia). Respecto al efecto histórico, existe un marcado gradiente latitudinal de las historias únicas, con mayores valores en los Andes tropicales, indicando que las especies han evolucionado de manera independiente, generándose una alta co-ocurrencia de especies, acompañada de un bajo recambio espacial. Sin embargo, de acuerdo con la integración de los tres componentes, el efecto conjunto del componente espacial en primer lugar, la productividad en segundo e historia única en tercer orden de importancia modularían los patrones actuales de riqueza. Nuestros resultados permiten sustentar la hipótesis de que la agregación regional de especies se relacionó positivamente con el componente histórico (historia única), entregando evidencias respecto a que el conservatismo de nicho ecológico sería un mecanismo histórico importante para explicar la variación regional de riqueza de Trochilidos. Sin embargo, el conservatismo del nicho constituiría un mecanismo histórico complementario a explicaciones de tipo ecológicas, dado que componentes idiosincráticos del ambiente como la productividad y el efecto del espacio (autocorrelación) también constituyen estructuradores del patrón geográfico de la riqueza de Trochilidos. El segundo capítulo denominado “Patrón geográfico y causas que originan y mantienen el endemismo en Trochilidos”, trata de responder la pregunta ¿qué factor ambiental, históricoclimático y/o espacial, estructura los patrones de riqueza de endemismo? Dado que la formación de ambientes variables topográficamente ha favorecido los procesos de especiación, la hipótesis de este capítulo señala que la distribución actual de los patrones de endemismo se encontraría estructurada geográficamente en zonas climáticamente estables y variables topográficamente, existiendo una relación positiva con paisajes heterogéneos. Las predicciones derivadas indican que el patrón de endemismo se relacionaría positivamente con la variabilidad geográfica y climática, lo que otorgaría argumentos a favor de hipótesis de heterogeneidad de hábitat y variabilidad climática, y que componentes relacionados con la productividad y energía tienen una menor importancia como mecanismo de la agregación de especies endémicas. Para evaluar la hipótesis se determinaron las áreas de endemismo para aves de la familia de Trochilidae utilizando nuevas mejoras en métodos Bayesianos previos para la determinación de áreas de endemismo, al cual se denominó “Análisis Bayesiano de Endemismo” (BAE por sus siglas en inglés). Luego, mediante regresiones espaciales se evaluaron distintas hipótesis ambientales e histórico-climáticas, integrando mediante análisis de vías los efectos directos e indirectos de todos los factores sobre el patrón de endemismo. Los resultados indicaron que el método BAE detecta un mayor número de endemismo que métodos no probabilísticos, pero geográficamente explícitos. Adicionalmente, los modelos BAE más probables de endemismo a baja resolución (1°) indicarían que, los procesos de dispersión son los más probables. Sin embargo, a mayores resoluciones (2 a 5°), los procesos de extinción o especiación serían igualmente plausibles. Desde una perspectiva ecológica, el patrón de endemismo se encuentra vinculado a paisajes altamente heterogéneos, siendo estos ambientes promotores de la acumulación de especies endémicas. Desde un punto de vista históricoclimático, la estabilidad es un potente predictor y estructurador del endemismo, el cual en conjunto con factores ambientales como energía y productividad constituyen mecanismos contemporáneos que explicarían la mantención de endemismo en el reciente.
Causas y consecuencias de la evolución del tamaño cerebral en mamíferos: una mirada desde la macroecología evolutiva.
(Universidad de Concepción., 2020) Inostroza Michael, Oscar Esteban; Hernández Ulloa, Cristian Esteban; Rodríguez Serrano, Enrique
El cerebro, esta asombrosa estructura biológica, considerada la más compleja del Universo conocido, a cautivado la imaginación e interés de biólogos evolutivos desde tiempos de Darwin. Sin embargo, y a pesar de décadas de esfuerzo dedicado al estudio de este rasgo, particularmente a la búsqueda de los factores asociados a su origen, desarrollo y evolución, diversas problemáticas ligadas al establecimiento del patrón general para la evolución de este rasgo y sus mecanismos subyacentes, y más importe aún, de su potencial efecto sobre el origen y evolución de la biodiversidad de la clase Mammalia, siguen permeando la literatura.
Ciclo anual de temperatura, salinidad y circulación en la cuenca pacífica colombiana con énfasis en su región costera y respuesta de la cuenca a eventos El Niño / La Niña recientes.
(Universidad de Concepción., 2009) Devis Morales, Andrea; Schneider, Wolfgang
Datos hidrográficos in situ y observaciones satelitales fueron utilizados para describir la estructura termohalina y circulación en la Cuenca Pacífica Colombiana (CPC). Primero se evaluó la respuesta de la superficie del mar al forzamiento estacional del viento. Se observó que el jet de Panamá causa un giro ciclónico y surgencias favoreciendo el enfriamiento de la superficie y el descenso del nivel del mar durante invierno boreal. Aguas más cálidas y un aumento generalizado del nivel del mar durante verano y otoño boreal evidenciaron la influencia del jet CHOCO que favorece la ocurrencia de un giro anticiclónico y consecuente convergencia y hundimiento de la capa de Ekman. Debido a que las observaciones satelitales son limitadas en la costa, se utilizaron cruceros oceanográficos realizados durante periodos de invierno y verano con los cuales se detalló la estructura tridimensional termohalina y de las corrientes geostróficas. Durante el crucero de invierno se observó un domo en la termoclina rodeado por intensas corrientes que abarcaron los primeros 130 m de la columna de agua. La corriente costera Colombia fluye de sur a norte mientras que la corriente del jet de Panamá fluye hacia el ecuador centrada en 81° W, con velocidades promedio de 60 cm s-1. Durante el crucero de verano la termoclina se hunde formando un valle coincidente con el giro anticiclónico que favorece la advección de aguas más cálidas y de baja salinidad provenientes del noroeste. Se observó luego la evolución espacio-temporal de las anomalías climáticas en el Pacífico ecuatorial debido a eventos El Niño-La Niña, y se analizó la respuesta del Panama Bight a estos eventos ocurridos entre 1997 y 2006 a partir de 13 expediciones oceanográficas. La estimación de la profundidad de la termoclina (Z20) y del volumen de agua cálida (WWV) por encima de esta isoterma mostró que durante periodos El Niño intensos la termoclina se hunde más de 100 m ocasionando que el WWV se triplique en la región. Después de las máximas anomalías cálidas este volumen es rápidamente descargado hacia latitudes altas y la termoclina vuelve a su profundidad promedio (50 m). Análisis de funciones ortogonales empíricas (EOF) confirmó que el principal modo de variabilidad océano-atmosférico interanual en el Panama Bight es debido a eventos El Niño-La Niña (modo ENSO). Finalmente, se analizaron las variaciones termohalinas en una estación costera ubicada en la bahía de Tumaco con el fin de determinar la importancia relativa de la dinámica de mesoescala versus procesos costeros locales. Se encontró que la capa superior (primeros 80 m) presenta un ciclo anual marcado por el ascenso de la termoclina (haloclina) durante invierno seguido por su hundimiento el resto del año, lo cual fue correlacionado con el cambio estacional del viento. La variabilidad interanual de temperatura confirma la ocurrencia de La Niña durante 1999-2001 por la presencia de aguas relativamente más frías, mientras que durante El Niño 2002-2003 aguas relativamente más cálidas cubrieron la región. Sin embargo, las variaciones de salinidad debida a eventos ENOS no son tan evidentes. Las observaciones de precipitación confirman que durante La Niña la región estuvo más seca de lo normal pero la salinidad superficial se mantuvo por debajo del promedio, así como durante El Niño las lluvias aumentaron pero la salinidad en la superficie se mantuvo relativamente alta. Es por tanto evidente que la advección de sal y calor tiene una influencia directa en las variaciones de la estructura termohalina en esta estación litoral a escala interanual.
Ciclos de vida y mecanismos de adaptación de copépodos pelágicos a la variabilidad oceanográfica en zonas de afloramiento del ecosistema de corrientes Humboldt.
(Universidad de Concepción., 2005) Hidalgo Díaz, Pamela; Escribano Veloso, Heraclio Rubén
Los copépodos son componentes claves del zooplancton en el Sistema de Corrientes Humboldt (SCH). Sin embargo, se desconocen los mecanismos de adaptación que les permiten ser exitosos y abundantes en la zona costera del SCH. Esta zona se caracteriza por una alta heterogeneidad ambiental causada por la variabilidad de la surgencia costera, proceso que se manifiesta durante todo el año o estacionalmente, dependiendo de la latitud. En este ambiente, los copépodos están afectos a distintos regímenes ambientales sobre una variedad de escalas espaciales y temporales. En este marco, la presente tesis postula que los copépodos dominantes en el SCH se han adaptado a la variabilidad oceanográfica, ajustando sus tasas de desarrollo de acuerdo al ambiente térmico predominante. Este postulado se investigó a través de las respuestas de especies de copépodos a la temperatura bajo condiciones de laboratorio y/o por medio del estudio de sus ciclos de vida anual bajo diferentes regímenes térmicos. Los estudios se realizaron en las zonas de surgencias frente a Iquique (21ºS),Mejillones (23º S), y Concepción (36º S). Experimentalmente se estimaron las tasas de desarrollo embrionario de Calanus chilensis, Centropages brachiatus y Paracalanus parvus y se examinaron sus adaptaciones a la temperatura a través del parámetro α de la ecuación de desarrollo de Bélèhrâdek: D = a (T + α)b, donde D = tiempo de desarrollo (días), T = temperatura (ºC), y a, b y α sus parámetros. En base a series de tiempo oceanográficas (Mejillones y Concepción) y un crucero (Iquique), se obtuvo información oceanográfica en conjunto a muestras de zooplancton para los análisis de abundancia por estadio en las especies C. chilensis, C. brachiatus, Eucalanus inermis y P. parvus Adicionalmente, para E. inermis se estudió su distribución vertical en relación a la zona de mínimo oxígeno (ZMO) frente a Iquique y su rol en el transporte activo a la ZMO. Los resultados experimentales mostraron que el parámetro α fue significativamente diferente entre las especies, siendo 10 ºC, 5.6 ºC y –4.5 ºC para C. chilensis, C. brachiatus y P. parvus, respectivamente, sin relación con la región de estudio ni estación del año. C chilensis se desarrolló más rápido (~10%) que C. brachiatus, mientras que P. parvus respondió más rápido a cambios en temperatura. Las tasas de desarrollo (TD) fueron similares entre las especies a temperaturas entre 10 a 12 ºC. P. parvus disminuye ostensiblemente su TD a baja temperatura (<10 ºC) mientras que la acelera marcadamente a temperatura >12 ºC. A temperaturas cálidas (>15 ºC) esta especie reduce el tiempo generacional (TG), incrementando el número de generaciones (>20) por año. Las series de tiempo revelaron una fuerte influencia de los regímenes locales de surgencia sobre los ciclos de vida anual de 3 de las especies. En la zona norte, E. inermis presentó 3 cohortes anuales, con TG >30 días, y su abundancia está asociada positivamente a la temperatura (r2 = 0.6, P <0.05). La distribución de esta especie está además asociada a la ZMO; vía sus migraciones verticales diarias contribuye al flujo de carbono (C) hacia la ZMO, aportando cerca de 3-14 mg C m-2 d-1. En esta misma zona, C. chilensis y C. brachiatus se reproducen continuamente durante el año, presentando al menos 15 cohortes y TG de 19-20 días. En la zona sur, C. chilensis y C. brachiatus se reproducen sólo en algunos periodos del año, involucrando 4 cohortes anuales y TG entre 30 a 140 días. Se concluye que los regímenes térmicos regionales, producto de la variabilidad de la surgencia, afectan los ciclos de vida de los copépodos en el SCH, en ausencia de adaptaciones locales y estacionales. Las temperaturas afectan las TD, TG, y el número de cohortes por año. La surgencia también ejerce un efecto adicional que modifica la oferta alimenticia local y estacional, así como la distribución vertical de la ZMO Este acoplamiento entre la variabilidad de la surgencia y los ciclos de vida de las especies estudiadas podría impactar sustancialmente la producción secundaria del zooplancton en el SCH.

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