Utilizando el conocimiento del desempeño fisiológico como medida de adaptación del sistema socioecológico de la industria mitilicultora frente a eventos ambientales extremos.
| dc.contributor.advisor | Vargas Gálvez, Cristian | es |
| dc.contributor.advisor | Ponce Oliva, Roberto | es |
| dc.contributor.author | Castillo Villagrán, Nicole Cecilia | es |
| dc.date.accessioned | 2024-11-13T12:49:53Z | |
| dc.date.available | 2024-11-13T12:49:53Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar grado de Doctor en Ciencias Ambientales con mención en Sistemas Acuáticos Continentales | es |
| dc.description.abstract | La plasticidad fenotípica se define como la capacidad de un genotipo para expresar diferentes fenotipos en respuesta a cambios ambientales, modificando su fisiología, comportamiento o morfología. Al mismo tiempo, este mecanismo permite a los organismos maximizar su aptitud en un entorno cambiante. Sin embargo, no todos los organismos responden de la misma forma, algunos desarrollan características especialistas, mientras que otros son generalistas, tolerando una gama más amplia de condiciones ambientales. La variabilidad y la predictibilidad ambiental en los sistemas costeros han permitido que ciertos organismos, como los bivalvos marinos, desarrollen una amplia tolerancia a las condiciones oceanográficas diversas, acentuando diferencias intraespecíficas en la capacidad de adaptación (por ejemplo, plasticidad y potencial evolutivo) de poblaciones naturales. Bajo el contexto actual de cambio global, los océanos están experimentando diversas alteraciones, impulsadas principalmente por la actividad antropogénica, lo que ha provocado múltiples implicancias en la frecuencia de eventos extremos (por ejemplo, ‘olas de calor’, ‘descargas extremas de agua dulce’, ‘eventos de acidificación costera’, entre otros) y cambios en la respuesta de los organismos, entre otros. En el sur de Chile, la mitilicultura se ha convertido en una de las industrias acuícolas de mayor importancia comercial, concentrada en la región de Los Lagos, donde se cultiva a gran escala el “mejillón chileno” o “chorito” (Mytilus chilensis). Esta industria proporciona una serie de beneficios económicos y son forma parte del estilo de vida de las comunidades locales. Su cadena productiva involucra a una diversidad de actores, desde grandes empresas hasta pescadores artesanales dedicados a la captación de semillas y al cultivo de este molusco. El suministro clave para esta industria corresponde al abastecimiento de semillas desde bancos naturales, por lo que cualquier alteración en los parámetros ambientales (por ejemplo, temperatura, salinidad y pH/pCO2) puede significar un riesgo para la actividad. En los últimos años, la mitilicultura se ha visto enfrentada a una serie de perturbaciones ambientales que han incidido en la actividad, lo que ha manifestado la necesidad de comprender la respuesta de los organismos a escenarios ambientales actuales y futuros considerando el conocimiento distintas disciplinas. Esto es especialmente relevante considerando que la industria se abastece de semillas provenientes desde sitios con distintos regímenes de variabilidad ambiental. Este estudio adopta un enfoque integrador del Mytilus chilensis, con el objetivo de comprender cómo estos organismos responden en un gradiente ambiental de temperatura, salinidad y pH del agua de mar pudiendo utilizar esta información como una posible medida de adaptación del sistema socioecológico de la industria mitilicultora frente a, por ejemplo, la exposición de eventos ambientales extremos. Para esto, se analizaron tres sitios de importancia para la captación de semillas, los cuales también contaron con la disponibilidad de datos de series de tiempo oceanográficas de al menos un año. Los sitios seleccionados fueron Puelo (fiordo), Metri (seno) y Caleta El Manzano (bahía), los cuales presentan condiciones ambientales contrastantes a pesar de encontrarse en una pequeña escala espacial. Posteriormente, se realizaron experimentos de exposición para construir curvas de desempeño en respuesta a la exposición de diferentes temperaturas, salinidades y pH a partir de organismos extraídos de los lugares anteriormente mencionados. Además, se incluyeron análisis de diversidad y estructura genética, y entrevistas iniciales con actores clave de la industria. Esta tesis doctoral se organiza en seis capítulos. Los primeros dos capítulos están dedicados a proveer al lector información general del estudio. En el Capítulo I se presenta una introducción general a la presente tesis doctoral, mientras que el Capítulo II está dedicado a exponer las hipótesis y objetivos de estudio. En el Capítulo III, se caracterizaron los regímenes de variabilidad y predictibilidad ambiental utilizando los datos de series de tiempo de temperatura, salinidad y pH recopilados por medio de boyas y sensores desplegados en tres sitos de importancia para la captación de semillas en la Patagonia norte de Chile. Posteriormente, se construyeron curvas de rendimiento fisiológico, evaluando la tasa de aclaramiento de semillas recolectadas de las áreas geográficas seleccionadas. Estos datos ambientales y fisiológicos se complementaron con análisis de estructura y diversidad genética de los individuos provenientes de cada sitio de estudio. Los resultados mostraron que la variabilidad temporal, la predictibilidad y la exposición a eventos extremos (por ejemplo, pH bajo/salinidad baja) modulan la plasticidad y las condiciones óptimas de los mejillones. Sin embargo, a pesar de estas diferencias fenotípicas, observamos una alta diversidad genética, probablemente como resultado de un alto flujo genético inducido por la actividad acuícola y la fase larvaria de estos organismos. Nuestros hallazgos enfatizan la importancia de la variabilidad y la predictibilidad, en su conjunto, como factores esenciales que dan forma a la diversidad fenotípica, incluso en escalas espaciales pequeñas. En el Capítulo IV, y considerando la importancia socioecológica de esta industria, se indagó en los esquemas de certificación. Lo anterior, considerando que estos sistemas están diseñados para entregar información relevante al mercado. En nuestro contexto, la implementación de un sistema de certificación de semillas, por ejemplo, con respecto al origen, permitiría informar a los compradores (empresas dedicadas al cultivo de mejillones) sobre la potencial plasticidad fenotípica de los individuos con respecto a diversas variables ambientales. Metodológicamente, esta investigación se llevó a cabo mediante entrevistas semiestructuradas con actores clave de la industria mitilicultora, con el objetivo de explorar y entender las relaciones comerciales entre zonas y agentes, y evaluar la viabilidad de un sistema de certificación. El Capítulo V presenta una revisión sistemática de la literatura sobre certificación en distintas áreas productivas (1999-2022), analizando diversos sistemas de certificación incluidas las tendencias en productividad, principales países de publicación, distribución regional y categorías temáticas. Este análisis identificó tres categorías claves: sostenibilidad, ingeniería y negocios y economía, con clústeres temáticos en cada una de estas áreas. Esta revisión sistemática indica además que las organizaciones utilizan esquemas de certificación no solo para gestionar los riesgos ambientales o climáticos sino también para armonizar sus operaciones en respuesta a las diversas presiones ejercidas por las múltiples partes interesadas y fomentar prácticas organizacionales más sostenibles. Los efectos del cambio global en los ecosistemas son inevitables, por lo que estudios interdisciplinarios son esenciales para comprender mejor la interacción entre el ambiente, la fisiología y la genética de los organismos y las especies. Estos hallazgos tienen implicaciones en la gestión y sostenibilidad de la mitilicultura, proporcionando información valiosa para optimizar prácticas acuícolas y mejorar las estrategias de adaptación de la industria al cambio climático, en particular para especies de relevancia económica y seguridad alimentaria. | es |
| dc.description.abstract | Phenotypic plasticity is defined as the capacity of a genotype to express different phenotypes in response to environmental changes, adapting its physiology, behavior, or morphology. This mechanism allows organisms to maximize their fitness in changing environments. However, not all organisms respond in the same way; some develop specialist traits, while others are generalists, tolerating a broader range of environmental conditions. Environmental variability and predictability in coastal systems have enabled certain organisms, such as marine bivalves, to develop broad tolerance to diverse oceanographic conditions, accentuating intraspecific differences in adaptive capacity (e.g., plasticity and evolutionary potential) within natural populations. In the current context of global change, oceans are experiencing various alterations, driven mainly by anthropogenic activity. This has led to multiple implications, including an increased frequency of extreme events (e.g., ‘heat waves,’ ‘extreme freshwater discharges,’ ‘coastal acidification events’) and shifts in organismal responses, among others. In southern Chile, mussel farming has become one of the most commercially significant aquaculture industries, concentrated in the Los Lagos region, where the “Chilean mussel” or “chorito” (Mytilus chilensis) is cultivated on a large scale. This industry provides a range of economic benefits and is an integral part of the local communities' way of life. Its production chain involves a diversity of stakeholders, from large companies to artisanal fishermen dedicated to seed collection and mussel farming. The key supply for this industry corresponds to the sourcing of seeds from natural banks, so any alteration in environmental parameters (e.g., temperature, salinity, and pH/pCO2) may pose a risk to the activity. In recent years, mussel farming has faced a series of environmental disturbances that have impacted the activity, highlighting the need to understand the response of organisms to current and future environmental scenarios considering knowledge from various disciplines. This is particularly relevant given that the industry sources seeds from sites with different regimes of environmental variability. This study adopts an integrative approach to Mytilus chilensis, aiming to understand how these organisms respond across an environmental gradient of temperature, salinity, and seawater pH, which may be utilized as a potential measure of adaptation within the socio-ecological system of the mussel farming industry in the face of, for example, exposure to extreme environmental events. To this end, three key seed harvesting sites were analyzed, which also had the availability of oceanographic time series data spanning at least one year. The selected sites were Puelo (fjord), Metri (inlet), and Caleta El Manzano (bay), which present contrasting environmental conditions despite being located within a small spatial scale. Subsequently, exposure experiments were conducted to construct performance curves in response to different temperatures, salinities, and pH using organisms collected from the aforementioned locations. Additionally, analyses of genetic diversity and structure, as well as initial interviews with key industry stakeholders, were included. This doctoral thesis is organized into six chapters. The first two chapters provide the reader with general information about the study. Chapter I presents a general introduction to this doctoral thesis, while Chapter II is dedicated to outlining the hypotheses and study objectives. In Chapter III, the regimes of environmental variability and predictability were characterized using time series data of temperature, salinity, and pH collected via buoys and sensors deployed at three key seed harvesting sites in northern Patagonia, Chile. Subsequently, physiological performance curves were constructed, evaluating the clearance rate of seeds collected from the selected geographical areas. These environmental and physiological data were complemented with analyses of structure and genetic diversity of individuals from each study site. The results showed that temporal variability, predictability, and exposure to extreme events (e.g., low pH/low salinity) modulate the plasticity and optimal conditions of mussels. However, despite these phenotypic differences, we observed high genetic diversity, likely a result of high gene flow induced by aquaculture activity and the larval phase of these organisms. Our findings emphasize the importance of variability and predictability collectively as essential factors shaping phenotypic diversity, even at small spatial scales. In Chapter IV, considering the socio-ecological importance of this industry, certification schemes were investigated. This is particularly relevant given that these systems are designed to provide relevant information to the market. In our context, implementing a seed certification system, for example, regarding origin, would allow buyers (companies engaged in mussel cultivation) to be informed about the potential phenotypic plasticity of individuals concerning various environmental variables. Methodologically, this research was conducted through semi-structured interviews with key stakeholders in the mussel farming industry, aiming to explore and understand commercial relationships between zones and agents, and to evaluate the feasibility of a certification system. Chapter V presents a systematic review of the literature on certification in different productive areas (1999-2022), analyzing various certification systems, including trends in productivity, leading countries of publication, regional distribution, and thematic categories. This analysis identified three key categories: sustainability, engineering, and business and economics, with thematic clusters within each of these areas. This systematic review also indicates that organizations use certification schemes not only to manage environmental or climatic risks but also to harmonize their operations in response to the various pressures exerted by multiple stakeholders and to promote more sustainable organizational practices. The effects of global change on ecosystems are inevitable; thus, interdisciplinary studies are essential to better understand the interaction between the environment, physiology, and genetics of organisms and species. These findings have implications for the management and sustainability of mussel farming, providing valuable information to optimize aquaculture practices and enhance the industry's adaptation strategies to climate change, particularly for economically relevant species and food security. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Sistemas Acuáticos | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ciencias Ambientales | es |
| dc.description.sponsorship | ANID, Beca de Doctorado Nacional Nº 21210703 | es |
| dc.description.sponsorship | ANID, Instituto Milenio en Socio-Ecología Costera (SECOS) Código ICN2019_015 | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/7413 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | en |
| dc.subject | Ecofisiología | es |
| dc.subject | Manejo de zonas costeras | es |
| dc.subject | Bivalvos | es |
| dc.subject | Industria acuícola | es |
| dc.subject.ods | CONSUMO responsable y producción | es |
| dc.subject.ods | Acción CLIMÁTICA | es |
| dc.subject.ods | Vida MARINA | es |
| dc.title | Utilizando el conocimiento del desempeño fisiológico como medida de adaptación del sistema socioecológico de la industria mitilicultora frente a eventos ambientales extremos. | es |
| dc.type | Thesis | en |