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Las predicciones del Cambio Clim´atico Global para el noroeste de la Patagonia indican un aumento de la temperatura media, acompañado de mayor frecuencia de eventos extremos. En este contexto, es fundamental comprender la respuesta de las especies nativas a la temperatura, en vistas de su conservación y uso sustentable. Entre estas especies, los árboles del género Nothofagus son de gran importancia ecológica y económica regional. En particular, dos de estas especies se encuentran distribuidas marcadamente en distintos estratos altitudinales en el norte de la Patagonia. Mientras que N. obliqua (roble pellín) domina las zonas bajas y cálidas, con un máximo de abundancia en los 650 m sobre el nivel del mar (msnm), N. pumilio (lenga) habita las zonas más frías del gradiente, encontrándose a partir de los 1000-1100 msnm y hasta el límite altitudinal del bosque. En este ambiente, el factor que varía más significativamente con la altura es la temperatura, y sugiere que cada especie posee preferencias por distintos nichos térmicos. En esta Tesis se estudió, entonces, la respuesta a la temperatura en especies de Nothofagus desde un enfoque novedoso, el cual consiste en el estudio de la influencia de la temperatura sobre el funcionamiento del reloj circadiano. Estas respuestas fueron abordadas integrando aspectos moleculares, bioinformáticos, fisiológicos, y ecológicos. Demostramos con experimentos de laboratorio que el reloj circadiano de N. pumilio pierde la compensación por temperatura entre los 28 C y los 31 C, mientras que N. Obliqua la pierde entre 31°C y 34°C. A un nivel de expresión génica global (mediante análisis bioinformáticos de RNA-seq), nuestros resultados sugieren que en N. pumilio la temperatura alta reprime vías reguladas a 20 C por el reloj, como la fotosíntesis o el metabolismo primario, y que, además, a 34°C esta especie se encuentra en un estado de severo estrés térmico, independientemente del reloj circadiano, promoviéndose a esa temperatura la expresión de genes de señalización hormonal y estrés abiótico, entre otros. Por otro lado, en condiciones naturales, se observó que fuera de su área natural de distribución, N. pumilio posee un patrón inusual de expresión del gen del oscilador central del reloj circadiano, TOC1, además de una disminución en la acumulación de materia seca, clorofila a, clorofila b, expansión foliar y supervivencia de plántulas. Este comportamiento no fue observado en N. obliqua fuera de su área de distribución natural, es decir en los estratos más fríos del gradiente, aportando fuertes evidencias a favor del efecto disruptivo de la alta temperatura. En otras palabras, patrones inusuales de oscilación del reloj circadiano se encuentran asociados con una disminución en la capacidad de crecimiento y fitness de N. pumilio. También se presenta como producto de esta Tesis el primer transcriptoma con alto grado de completitud para Nothofagus, secuenciado para N. pumilio en temperaturas y momentos del día contrastantes, en condiciones circadianas. Esta base de datos fue utilizada no sólo para estudios de expresión diferencial, sino también para diseño de primers y caracterización in silico de genes de reloj circadiano. También a través del uso de este transcriptoma, se llevó a cabo el primer estudio filogenómico que involucra distintas especies dentro del importante orden Fagales.

Las predicciones del Cambio Clim´atico Global para el noroeste de la Patagonia indican un aumento de la temperatura media, acompañado de mayor frecuencia de eventos extremos. En este contexto, es fundamental comprender la respuesta de las especies nativas a la temperatura, en vistas de su conservación y uso sustentable. Entre estas especies, los árboles del género Nothofagus son de gran importancia ecológica y económica regional. En particular, dos de estas especies se encuentran distribuidas marcadamente en distintos estratos altitudinales en el norte de la Patagonia. Mientras que N. obliqua (roble pellín) domina las zonas bajas y cálidas, con un máximo de abundancia en los 650 m sobre el nivel del mar (msnm), N. pumilio (lenga) habita las zonas más frías del gradiente, encontrándose a partir de los 1000-1100 msnm y hasta el límite altitudinal del bosque. En este ambiente, el factor que varía más significativamente con la altura es la temperatura, y sugiere que cada especie posee preferencias por distintos nichos térmicos. En esta Tesis se estudió, entonces, la respuesta a la temperatura en especies de Nothofagus desde un enfoque novedoso, el cual consiste en el estudio de la influencia de la temperatura sobre el funcionamiento del reloj circadiano. Estas respuestas fueron abordadas integrando aspectos moleculares, bioinformáticos, fisiológicos, y ecológicos. Demostramos con experimentos de laboratorio que el reloj circadiano de N. pumilio pierde la compensación por temperatura entre los 28 C y los 31 C, mientras que N. Obliqua la pierde entre 31°C y 34°C. A un nivel de expresión génica global (mediante análisis bioinformáticos de RNA-seq), nuestros resultados sugieren que en N. pumilio la temperatura alta reprime vías reguladas a 20 C por el reloj, como la fotosíntesis o el metabolismo primario, y que, además, a 34°C esta especie se encuentra en un estado de severo estrés térmico, independientemente del reloj circadiano, promoviéndose a esa temperatura la expresión de genes de señalización hormonal y estrés abiótico, entre otros. Por otro lado, en condiciones naturales, se observó que fuera de su área natural de distribución, N. pumilio posee un patrón inusual de expresión del gen del oscilador central del reloj circadiano, TOC1, además de una disminución en la acumulación de materia seca, clorofila a, clorofila b, expansión foliar y supervivencia de plántulas. Este comportamiento no fue observado en N. obliqua fuera de su área de distribución natural, es decir en los estratos más fríos del gradiente, aportando fuertes evidencias a favor del efecto disruptivo de la alta temperatura. En otras palabras, patrones inusuales de oscilación del reloj circadiano se encuentran asociados con una disminución en la capacidad de crecimiento y fitness de N. pumilio. También se presenta como producto de esta Tesis el primer transcriptoma con alto grado de completitud para Nothofagus, secuenciado para N. pumilio en temperaturas y momentos del día contrastantes, en condiciones circadianas. Esta base de datos fue utilizada no sólo para estudios de expresión diferencial, sino también para diseño de primers y caracterización in silico de genes de reloj circadiano. También a través del uso de este transcriptoma, se llevó a cabo el primer estudio filogenómico que involucra distintas especies dentro del importante orden Fagales.

El objetivo general de esta tesis doctoral consistió en analizar las interacciones depredador-presa entre distintas especies de larvas de anfibios (Rhinella arenarum, Leptodactylus latrans, L. chaquensis, Physalaemus santafecinus, P. albonotatus, P. riograndensis, Trachycephalus typhonius, Hypsiboas pulchellus y Elachistocleis bicolor) y un pez depredador del litoral mesopotámico argentino (Synbranchus marmoratus); y establecer su relación con las variaciones en las respuestas etológicas (actividad natatoria y respiración o bubbling) de las presas y metabólicas (actividad de las enzimas acetilcolinestera [AChE] y butirilcolinesterasa [BChE]) de depredador y presas expuestos a concentraciones subletales de tres plaguicidas: fenitrotion (F), glifosato (Gly) y trifloxistrobin (TFS). Para ello, se llevaron a cabo ensayos de depredación combinando tratamientos con depredador y presas expuestos y no expuestos a plaguicidas, sobre los cuales se evaluaron y contrastaron las respuestas etológicas y metabólicas. Los resultados demostraron que el tratamiento donde depredador y presas no fueron expuestos a plaguicidas presentó las mayores tasas de depredación, mientras que el tratamiento donde depredador y presas fueron simultáneamente expuestos a los plaguicidas presentó las menores tasas de depredación. Los renacuajos expuestos a F, Gly y TFS redujeron la actividad natatoria y la respiración, y además, alteraron los niveles normales de actividad de la AChE y la BChE, al igual que S. marmoratus. Concluyendo, este estudio demostró que los plaguicidas F, Gly y TFS alteraron la interacción depredador-presa entre S. marmoratus y larvas de anfibios, interfiriendo sobre las respuestas etológicas de las presas y metabólicas de depredador y presas.

Se estudiaron las variaciones de los ensambles de aves no-paseriformes en función de la latitud, la composición del paisaje y los cambios hidrológicos del río en el corredor fluvial del río Paraná Medio. Se realizaron muestreos en humedales fluviales seleccionando 60 puntos de conteo ubicados en cuatro localidades distribuidas a lo largo de la extensión latitudinal del corredor fluvial que fueron muestreados 16 veces cada 45 días durante dos años (2011-2013). Los ensambles variaron a lo largo del corredor fluvial aunque no presentaron un patrón latitudinal. Los resultados indicaron que la riqueza y composición de los ensambles locales a lo largo del sistema fluvial serían el resultado de la influencia conjunta del pool regional de especies y de las condiciones ambientales locales representadas principalmente por la heterogeneidad y composición del paisaje. Los ensambles variaron en función de la heterogeneidad ambiental indicando que ésta representa un factor fundamental para el mantenimiento de la biodiversidad en el sistema. La riqueza y diversidad de los ensambles se redujo con el incremento del nivel hidrométrico, por lo que esta variable dio cuenta de parte de los cambios temporales de los ensambles. En conjunto, las variaciones del nivel hidrométrico y de la disponibilidad de unidades ambientales determinarían respuestas cuyas características dependen de los requerimientos de hábitat de las especies. De este modo, la clasificación de las especies en gremios tróficos podría determinar los principales tipos de respuestas de las aves a los cambios naturales y antropogénicos del sistema fluvial.

En este trabajo de Tesis se realizó la investigación exhaustiva de la mutante denominada K107del, una variante natural de apolipoproteína A-I (apoA-I) con una única deleción de la lisina en la posición 107 mediante espectrometría de masas, proteómica comparativa, y diversos estudios de interacción proteína/lípido. La apoA-I es la proteína mayoritaria de las lipoproteínas de alta densidad (HDL), aunque también se encuentra en las lipoproteínas de baja densidad (LDL), y quilomicrones (CMs). Entre sus diversas funciones la principal y mejor descripta es su rol en el transporte reverso del colesterol, proceso clave para la prevención de la aterosclerosis. Desde su descubrimiento, la K107del se asoció con la predisposición a desarrollar diversas patologías en sus portadores tales como aterosclerosis temprana y severa, hipertrigliceridemia y amiloidosis. Sin embargo, hasta hoy son desconocidas las causas moleculares que generan su efecto fisiopatológico. El objetivo de este trabajo fue examinar los potenciales defectos funcionales y/o estructurales que podrían explicar la aparente disfunción de esta variante. Se caracterizó entonces a la K107del utilizando diversos métodos biofísicos y biológicos, analizando los aspectos estructurales de esta variante tanto como su función celular y su capacidad de interacción con lípidos. Para ello se realizaron experimentos de proteómica comparativa sin marca radiactiva y experimentos con lípidos modelo; asimismo se llevaron a cabo análisis estructurales utilizando el agente entrecruzante BS3, seguido de análisis por espectrometría de masas, complementados por técnicas de fluorescencia. Los resultados obtenidos demuestran que no existen diferencias significativas entre K107del y Wt en su capacidad para interaccionar con lípidos. Tampoco se observaron diferencias significativas en la capacidad de estas proteínas de modificar los niveles de expresión de proteínas celulares. Sin embargo, la K107del presenta una estructura terciaria diferente de la Wt y una menor tendencia a oligomerizar en su estado libre de lípidos. También se demostró en este trabajo, que la incubación de macrófagos humanos THP-1 con la Wt, resulta en la acumulación de la proteína multifuncional sequestosoma-1/p62 de manera dependiente de la vía antioxidante del factor nuclear eritroide-2 (vía Nrf2-Keap1). Sin embargo, aunque la incubación con K107del también resultó en la acumulación de p62, ésta lo hizo de manera independiente a la vía Nrf2. Los hallazgos presentados en esta Tesis permiten concluir que los efectos patológicos observados para la variante K107del podrían ser explicados probablemente por su conformación tridimensional alterada, tanto como su incapacidad para oligomerizar y/o su posible respuesta celular diferenciada, comparativamente a la Wt.

La radiación UV-B es la forma más energética de luz solar que alcanza la superficie terrestre, y a la que las plantas se encuentran inevitablemente expuestas. Dosis elevadas de UV-B, como las que se perciben durante el verano, producen daño en diversas biomoléculas y afectan el crecimiento de las plantas.En particular, la inhibición del crecimiento de las hojas se debe a que el UV-B afecta los procesos de proliferación y/o expansión celular, como consecuencia, en parte, del daño que produce en el ADN. En Arabidopsis thaliana existen diversas vías que controlan estos procesos, aunque la participación de la mayoría de ellas en las respuestas al UV-B, así como la presencia de una conexión entre las mismas, aún no han sido dilucidadas. Conjuntamente, el remodelado de la cromatina es un proceso fundamental en la respuesta al daño en el ADN. El complejo CAF-1, una chaperona de histonas de tipo H3/H4, participa en la reparación del daño al ADN, en los procesos de recombinación y en el control de la expresión de diversos genes. Si bien se ha descripto su participación en la respuesta al estrés causado por diferentes agentes genotóxicos, aún no se ha estudiado si interviene en las respuestas al UV-B.En este trabajo de Tesis se demostró que los factores de transcripción E2Fb y E2Fc, pertenecientes a la vía del Retinoblastoma, participan de la regulación del crecimiento de Arabidopsis luego de la exposición al UV-B a través de mecanismos diferentes, aunque ambos regulan de manera antagónica la expresión de E2Fe, otro factor de transcripción cuya participación en la respuesta al UV-B ya ha sido dilucidada. Por un lado, E2Fc regula la expresión de genes de respuesta al daño en el ADN y actúa de manera epistática sobre el microARN 396, el cual también interviene en la regulación del crecimiento de las hojas bajo condiciones de iluminación con UV-B. Por otro lado, E2Fb contribuye, en parte, con las respuestas al UV-B mediadas por E2Fe, al regular el inicio del endociclo. En lo que respecta a CAF-1, se determinó mediante la utilización de líneas de Arabidopsis deficientes en la actividad de este complejo, que cumple funciones diferentes en las hojas y en las raíces en respuesta a la radiación UV-B. Esto puede deberse a que la participación de CAF-1 en los mecanismos de respuesta a este tipo de estrés sea específica para cada tipo de tejido.En conclusión, los resultados obtenidos indican que existe una compleja red regulatoria para mantener el crecimiento de las plantas en función de las condiciones ambientales, y en particular frente a niveles incrementados de radiación UV-B.

El Glaciar Perito Moreno, ubicado a los 50°30’S y 73°00’O en la provincia de Santa Cruz, Argentina, está rodeado por bosques compuestos principalmente por tres especies dominantes de Nothofagus: N. betuloides Mirb. Blume; N. pumilio (Poepp. et Endl) Krasser y N. antarctica (G. Foster. Oerst.). El glaciar nace en el Campo de Hielo Patagónico Sur y se extiende pendiente abajo hasta alcanzar las aguas del Lago Argentino. Desde principios del siglo XX, el Glaciar Perito Moreno ha experimentado sucesivos avances en los que al chocar el cuerpo de hielo con la ladera opuesta del valle sobre la Península de Magallanes provoca el endicamiento de las aguas en los Brazos Sur y Rico del Lago Argentino, ubicados hacia el Sur del glaciar. El aumento del nivel en estos sectores del Lago Argentino inunda las costas circundantes cubiertas de bosques de Nothofagus. Los eventos de endicamiento del glaciar culminan con espectaculares rupturas de su pared frontal, permitiendo que el agua embalsada drene rápidamente hacia el océano Atlántico a través del Río Santa Cruz. Los disturbios que afectan los bosques de los Andes patagónicos suelen ser de diferente magnitud y duración, asociados tanto a causas naturales como antrópicas. Las inundaciones provocadas por el Glaciar Perito Moreno pueden ser enmarcadas dentro de la teoría de disturbio. En los bosques de Nothofagus afectados por las inundaciones del Glaciar Perito Moreno, los disturbios pueden ser considerados de gran escala, ya que en las extensas áreas afectadas por la inundación se produce el reemplazo total del bosque. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis de doctorado consiste en evaluar la respuesta del bosque patagónico a los disturbios generados por los procesos episódicos de inundación provocados por el Glaciar Perito Moreno. Los anillos de crecimiento en los árboles de grandes dimensiones muertos en pie por las inundaciones, así como los renovales que colonizan las áreas afectadas por las inundaciones, proveen excelentes oportunidades para evaluar la dinámica del bosque en respuesta a los disturbios creados por las inundaciones. Empleando metodologías propias de la historia ambiental tales como la comparación entre fotografías antiguas y actuales, el análisis de texto y las entrevistas semi – estructuradas a personas consideradas claves, se pudo elaborar una historia detallada de los eventos de endicamiento del Glaciar Perito Moreno, así como describir las características del bosque durante los primeros años del siglo XX. Estos documentos indican que las costas de los Brazos Rico y Sur del Lago Argentino estaban completamente cubiertas por bosques de Nothofagus hasta el nivel regular o normal de las aguas, sugiriendo que no ocurrieron eventos de endicamiento del Glaciar Perito Moreno asociados a la muerte de los árboles en las orillas de estos lagos con anterioridad al siglo XX. Por otro lado con técnicas dendrocronólogicas se establecieron las fechas de mortalidad de los árboles que aún se encuentran en pie en las costas de los Brazos Rico, Sur y Lago Roca del Lago Argentino. Estos fechados se agrupan alrededor de los años 1936 y 1953, coincidentes con los registros históricos para el primer evento de inundación y los de mayor envergadura durante el siglo XX, respectivamente. De igual manera, las fechas de establecimiento de los árboles muertos en pie en las orillas de los Brazos Rico y Sur denotaron un período libre de inundaciones por más de dos siglos antes del primer evento de endicamiento del año 1936, implicando que el Glaciar Perito Moreno fue más extenso durante el siglo XX que en los dos siglos anteriores. Asimismo, se documentó la colonización por parte de los renovales de Nothofagus spp y Embothrium coccineum de las costas inundadas por el endicamiento del año 1988, el que alcanzó una altura de 21 m cercana a la máxima histórica registrada en 1956 de 23.5 m. Se registró el establecimiento de nuevos individuos de renovales de árboles en los años siguientes a la ruptura, así también como el agrupamiento de los individuos de una misma especie, y de especies diferentes, por medio de análisis espaciales. Los resultados de esta tesis han ubicado en un contexto histórico muy reciente a los eventos de endicamientos y rupturas del Glaciar Perito Moreno, sugiriendo que nuestras generaciones han tenido la suerte de presenciar uno de los espectáculos más sorprendentes de la naturaleza. Por otro lado, esta tesis contribuye directamente a ampliar el conocimiento general sobre dinámica de bosques en Patagonia Sur y aporta información que puede ser utilizada como herramientas de manejo para la protección de los bosques, componente inseparable del paisaje andino típico de la Patagonia.

El Glaciar Perito Moreno, ubicado a los 50°30’S y 73°00’O en la provincia de Santa Cruz, Argentina, está rodeado por bosques compuestos principalmente por tres especies dominantes de Nothofagus: N. betuloides Mirb. Blume; N. pumilio (Poepp. et Endl) Krasser y N. antarctica (G. Foster. Oerst.). El glaciar nace en el Campo de Hielo Patagónico Sur y se extiende pendiente abajo hasta alcanzar las aguas del Lago Argentino. Desde principios del siglo XX, el Glaciar Perito Moreno ha experimentado sucesivos avances en los que al chocar el cuerpo de hielo con la ladera opuesta del valle sobre la Península de Magallanes provoca el endicamiento de las aguas en los Brazos Sur y Rico del Lago Argentino, ubicados hacia el Sur del glaciar. El aumento del nivel en estos sectores del Lago Argentino inunda las costas circundantes cubiertas de bosques de Nothofagus. Los eventos de endicamiento del glaciar culminan con espectaculares rupturas de su pared frontal, permitiendo que el agua embalsada drene rápidamente hacia el océano Atlántico a través del Río Santa Cruz. Los disturbios que afectan los bosques de los Andes patagónicos suelen ser de diferente magnitud y duración, asociados tanto a causas naturales como antrópicas. Las inundaciones provocadas por el Glaciar Perito Moreno pueden ser enmarcadas dentro de la teoría de disturbio. En los bosques de Nothofagus afectados por las inundaciones del Glaciar Perito Moreno, los disturbios pueden ser considerados de gran escala, ya que en las extensas áreas afectadas por la inundación se produce el reemplazo total del bosque. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis de doctorado consiste en evaluar la respuesta del bosque patagónico a los disturbios generados por los procesos episódicos de inundación provocados por el Glaciar Perito Moreno. Los anillos de crecimiento en los árboles de grandes dimensiones muertos en pie por las inundaciones, así como los renovales que colonizan las áreas afectadas por las inundaciones, proveen excelentes oportunidades para evaluar la dinámica del bosque en respuesta a los disturbios creados por las inundaciones. Empleando metodologías propias de la historia ambiental tales como la comparación entre fotografías antiguas y actuales, el análisis de texto y las entrevistas semi – estructuradas a personas consideradas claves, se pudo elaborar una historia detallada de los eventos de endicamiento del Glaciar Perito Moreno, así como describir las características del bosque durante los primeros años del siglo XX. Estos documentos indican que las costas de los Brazos Rico y Sur del Lago Argentino estaban completamente cubiertas por bosques de Nothofagus hasta el nivel regular o normal de las aguas, sugiriendo que no ocurrieron eventos de endicamiento del Glaciar Perito Moreno asociados a la muerte de los árboles en las orillas de estos lagos con anterioridad al siglo XX. Por otro lado con técnicas dendrocronólogicas se establecieron las fechas de mortalidad de los árboles que aún se encuentran en pie en las costas de los Brazos Rico, Sur y Lago Roca del Lago Argentino. Estos fechados se agrupan alrededor de los años 1936 y 1953, coincidentes con los registros históricos para el primer evento de inundación y los de mayor envergadura durante el siglo XX, respectivamente. De igual manera, las fechas de establecimiento de los árboles muertos en pie en las orillas de los Brazos Rico y Sur denotaron un período libre de inundaciones por más de dos siglos antes del primer evento de endicamiento del año 1936, implicando que el Glaciar Perito Moreno fue más extenso durante el siglo XX que en los dos siglos anteriores. Asimismo, se documentó la colonización por parte de los renovales de Nothofagus spp y Embothrium coccineum de las costas inundadas por el endicamiento del año 1988, el que alcanzó una altura de 21 m cercana a la máxima histórica registrada en 1956 de 23.5 m. Se registró el establecimiento de nuevos individuos de renovales de árboles en los años siguientes a la ruptura, así también como el agrupamiento de los individuos de una misma especie, y de especies diferentes, por medio de análisis espaciales. Los resultados de esta tesis han ubicado en un contexto histórico muy reciente a los eventos de endicamientos y rupturas del Glaciar Perito Moreno, sugiriendo que nuestras generaciones han tenido la suerte de presenciar uno de los espectáculos más sorprendentes de la naturaleza. Por otro lado, esta tesis contribuye directamente a ampliar el conocimiento general sobre dinámica de bosques en Patagonia Sur y aporta información que puede ser utilizada como herramientas de manejo para la protección de los bosques, componente inseparable del paisaje andino típico de la Patagonia.

Se estudiaron los efectos de la contaminación por metales pesados (Cr, Cu, Pb, Cd) en agua, sedimentos y en la comunidad zooplanctónica del río Salado (Argentina). Se aplicó el Índice de Geoacumulación (Igeo) para evaluar sedimentos. En zooplancton densidad total, por grupo taxonómico (Copepoda, Cladocera y Rotifera), de micro y mesozooplancton, biomasa, riqueza y diversidad de especies. Se utilizó ANOVA de una vía, análisis jerárquico y correlaciones. Con bioensayos estáticos, se determinó bioacumulación de Cr en Argyrodiaptomus falcifer (Copepoda) y Daphnia magna (Cladocera) por Análisis por Activación Neutrónica Instrumental; se calculó el Factor de Bioconcentración. Los metales pesados entre el sitio control y los contaminados mostraron diferencias significativas (p>0,05). La densidad total zooplanctónica fue significativamente mayor en el río que en canales y arroyos (p<0,001), con dominancia de rotíferos pero mayor biomasa de copépodos. La riqueza total de especies fue 74, con valores más altos (56-59 especies) en el río Salado y más bajos (13-38) en canales y arroyos. Se encontró correlación negativa entre biomasa de copépodos y concentración de Pb y Cu y el reemplazo de estructura de tamaño de la comunidad, con la disminución de los cladóceros más grandes y la dominancia de estrategas r (rotíferos y larvas nauplio). Eucyclops neumani fue una especie muy tolerante. A. falcifer y D. magna acumularon significativamente más Cr que en el control (p<0,05). Los resultados muestran que el zooplancton en ensayos de laboratorio y en campo es un buen descriptor de calidad de agua dulce para determinar contaminación por metales pesados.

Los grandes lagos andino-Patagónicos se caracterizan por ser muy profundos, ultraoligotróficos y albergar especies planctónicas con estrategias para enfrentar a bajas calidades y cantidades de nutrientes y altas radiaciones de luz. Por otra parte, en la región también se pueden encontrar numerosos pequeños lagos someros con características diferentes; ya que poseen una mayor concentración de materia orgánica disuelta que disminuye la penetración de luz. A pesar de los contrastes entre estos ambientes, ambos son sensibles a los cambios climáticos globales vinculados a incrementos en las Radiación Ultravioleta (RUV) y a la temperatura; lo que producirá que los organismos exhiban respuestas frente a estos cambios. El objetivo de esta Tesis fue analizar las estrategias fisiológicas, tanto nutricionales, reproductivas y de defensa que poseen organismos planctónicos del género Daphnia frente a escenarios actuales y futuros de incremento en la RUV y en la temperatura fundamentalmente. Una vez que llega a la superficie de la Tierra, la luz del sol penetra la superficie del agua y se atenúa a medida que llega a mayor profundidad. Las partículas y materia orgánica disuelta son las que mayor efecto ejercen en la atenuación de radiaciones de luz. Las longitudes de onda que comprenden entre los 280 y 380 nm de luz se caracterizan por su gran reactividad con las moléculas orgánicas y la generación de subproductos reactivos (EROs, “especies reactivas de oxígeno”) que a su vez reaccionan con los organismos del ambiente, generando daño celular. El estrés oxidativo es el desbalance entre la manifestación de EROs y la capacidad biológica del sistema de neutralizarlos. Para hacer frente a este fenómeno, los organismos tienen que aumentar sus defensas, como pueden ser las enzimas y los pigmentos, para lograr neutralizar la reactividad de las EROs y su potencial daño celular. Esta Tesis fue organizada en 6 capítulos. En el primero se presentan e introducen los conceptos teóricos enfocándolos hacia la pregunta de esta Tesis; asimismo se presentan las hipótesis planteadas y los objetivos generales y específicos. En el segundo capítulo se analiza en Daphnia commutata el efecto de la RUV en la actividad de una enzima involucrada en el proceso de muda. En el tercer capítulo se analiza el efecto interactivo entre la calidad de alimento, la temperatura y la RUV en la actividad enzimática de defensa contra el estrés oxidativo de D. commutata y en una enzima encargada de hacer disponibles nutrientes en particular P (fósforo). En el cuarto capítulo se analiza la respuesta enzimática antioxidante de D. dadayana frente a la exposición a RUV y se evalúa la importancia de la melanina como pigmento foto-protector de la RUV y el estrés oxidativo. En el quinto capítulo se analiza el efecto de la RUV en la respuesta plástica de D. dadayana frente a la presencia de depredadores invertebrados. Por último, en el sexto capítulo se incluyen las conclusiones finales de la Tesis. La quitobiasa (QB) es una enzima encargada de degradar la quitina del exosqueleto en artrópodos para que pueda desprenderse adecuadamente de la nueva cutícula en el momento de la muda. En este momento el zooplancton se encuentra expuesto y vulnerable, además de encontrarse sincronizado en Daphnia con el desprendimiento de huevos partenogenéticos. Por esta razón, en el segundo capítulo se evaluó el efecto de la RUV en la enzima QB y el consecuente efecto en el proceso de muda de D. commutata. Para llevar a cabo esto, se expuso a neonatos de Daphnia de la misma cohorte a 2 h de RUV por día durante 8 días y se extrajeron ejemplares a diario para las determinaciones de la actividad de la QB. Si bien los resultados no muestran una disminución de la actividad de QB cuando se expone Daphnia a una dosis diaria de RUV si se observa una desincronización, tanto para la actividad de QB como para la sincronización de la cohorte para mudar. Este efecto de la RUV en la sincronización de la muda se podría ver reflejado, no sólo en el crecimiento, sino también en la reproducción, ya que los neonatos tendrían dificultades para poder salir del nuevo caparazón. Se analizó cómo D. commutata responde a la combinación de factores de estrés utilizando la actividad de la fosfatasa alcalina (AFA) como un proxy del requerimiento de P y a la Glutation-S-Transferasa (GST) como un biomarcador del estrés oxidativo. Se realizaron experimentos de laboratorio donde a neonatos de D. commutata se les proporcionó tres calidades de alimento (baja, media y alta) bajo dos temperaturas distintas (10 ºC y 20 ºC) y se los dejó crecer durante una semana. El día siete fueron expuestos a RUV y luego reservados para medir su actividad enzimática antioxidante (GST) y la respuesta en la AFA. Se observó que la calidad del alimento que obtiene el zooplancton afecta sus respuestas frente a factores de estrés, como la RUV y la temperatura. Los resultados muestran que cuando Daphnia se encuentra con baja calidad de alimento y a una temperatura de 20 ºC se ve limitada su actividad antioxidante. Bajo estas condiciones se registra una baja capacidad de respuesta frente al efecto de la radiación ultravioleta en comparación con el mismo tratamiento con media y buena calidad de alimento. Por otra parte, también disminuye la capacidad de adquirir P del alimento (AFA) y este efecto se ve incrementado aún más por la exposición a RUV. En cambio, a 10 ºC, hay una clara respuesta al incrementar la AFA en las calidades de alimento baja y media en comparación con alta calidad, significando que con buena calidad de nutrientes no es necesario utilizar la AFA para adquirir más nutrientes. La calidad del alimento resulta un factor muy importante bajo escenarios futuros donde según las predicciones del cambio climático podría aumentar la temperatura y la incidencia de RUV en los ambientes acuáticos. Los pigmentos fotoprotectores son la primera barrera contra el posible daño de las RUV. En la región se observaron individuos melánicos de Daphnia, por lo cual en el cuarto capítulo se planteó analizar la respuesta plástica de aumento de la concentración de melanina vs la actividad de antioxidantes frente a la exposición a RUV. Para ello se expusieron neonatos del cladócero melánico D. dadayana a RUV por 2 horas todos los días, durante una semana. A través de fotografías laterales se midió la intensidad del pigmento del caparazón de Daphnia día a día y al finalizar el experimento se midió la actividad de GST para determinar el nivel de estrés oxidativo de Daphnia. Los resultados muestran que hay un incremento de la concentración de melanina en el tiempo. Por otro lado, la actividad de GST no presenta diferencias significativas entre control y tratamiento de RUV. Este resultado podría estar reflejando la efectividad de la melanina que sintetiza D. dadayana ya que no hay un daño visible por exposición a las dosis de RUV suministradas en estos organismos. Las defensas plásticas frente la depredación intrazooplanctónica significan una inversión de energía ya que generalmente involucran estructuras morfológicas, siendo éstas inducidas por señales químicas (kairomonas) que los depredadores liberan al medio. D. dadayana se registra en la región con formas con o sin yelmo, por lo cual en el último capítulo se planteó, evaluar el costo de la producción de yelmo, a través de la actividad de GST, cuando D. dadayana con y sin yelmo se encuentra expuesta a RUV. Para llevar a cabo este objetivo se expusieron hembras con huevos partenogenéticos a señal química del copépodo depredador Parabroteas sarsi para inducir la defensa morfológica en forma de yelmo en los neonatos. En primer lugar, se logró verificar que la liberación de kairomonas por parte de P. sarsi efectivamente induce la formación de yelmo, lo cual explicaría la existencia de los dos dos morfos de D. dadayana en la naturaleza. Por otra parte, continuando con el experimento una vez nacidos, los neonatos fueron expuestos a RUV durante 3 días para observar el desarrollo de la estructura anti-depredación y la actividad de GST en organismos que necesitan invertir nutrientes en las defensas. Los resultados muestran que D. dadayana no tuvo problemas en mantener el yelmo cuando es expuesto a RUV y que su tamaño se incrementa un 25% más que en individuos sin señal de depredador. Sin embargo, el costo en producir una defensa plástica no reveló un aumento del estrés oxidativo cuando son expuestos a RUV en comparación con el control sin defensa. Las conclusiones generales de esta Tesis indican que las RUV condicionan numerosas respuestas de las poblaciones de Daphnia en Patagonia norte sobre todo en organismos transparentes sin pigmentos melánicos. Estos cladóceros habitan lagos profundos y con presencia de depredadores visuales (peces), por lo tanto, su única estrategia para evitar la exposición a las RUV es permanecer en regiones oscuras (hipolimnion) durante el día. Sin embargo, también se observó que las respuestas frente al estrés pueden variar en función de la temperatura y la calidad de alimento. Por otra parte, las especies melánicas que aparecen en lagunas someras (D. dadayana) parecen exhibir un grado bajo de estrés frente a la exposición directa de RUV. Además, las estrategias morfológicas frente a la depredación intrazooplanctónica no afecta sus niveles de respuesta frente al estrés lumínico. Por último, las actividades enzimáticas resultan biomarcadores muy sensibles para visualizar efectos celulares en el zooplancton y son una herramienta muy eficaz a la hora de determinar efectos sub-letales como los generados por la RUV y otros factores ambientales como los estudiados en este trabajo.