Dpto. Ciencias - Zientziak Saila [desde mayo 2018 / 2018ko maiatzetik]

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http://hdl.handle.net/2454/29215

Véase además departamentos anteriores a mayo 2018 / Ikus, halaber, 2018ko maiatza baino lehenagoko sailak

Dpto. Ciencias del Medio Natural - Natura Ingurunearen Zientziak Saila

Dpto. Física - Fisika Saila

Dpto. Psicología y Pedagogía - Psikologia eta Pedagogia Saila

Dpto. Química Aplicada - Kimika Aplikatua Saila

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Diseño de nuevos productos postbióticos para su aplicación en la acuicultura de trucha arcoíris
(2024) Quintanilla Pineda, Mario Alejandro; Marzo Pérez, Florencio; Ciencias; Zientziak; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
El uso de los postbióticos como herramientas de control biológico se fundamenta en la utilización de los productos metabólicos derivados del cultivo controlado de los microorganismos. Estos postbióticos pueden ser aplicados para mejorar la salud de los animales que lo consumen. Suponiendo una opción asequible, segura y natural que promueva el bienestar animal por su fácil administración, particularmente en acuicultura. En este contexto, esta tesis pretende desarrollar un producto postbiótico innovador que beneficie a la industria acuícola y mejore la salud de la trucha arcoíris, abordando tanto la selección de microorganismos, la producción de postbióticos y la evaluación de eficacia de producto en condiciones in vivo. Por lo cual, se propusieron los siguientes objetivos: (1) Seleccionar aislados bacterianos obtenidos de peces en función de su capacidad para inhibir los patógenos Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida y Yersinia ruckeri para el diseño de un producto postbióticos; (2) Estandarizar el proceso de fabricación del producto postbiótico a escala de laboratorio, evaluando cambios en las características del producto bajo diferentes diseños experimentales; (3) Estudiar la efectividad del producto en experimentos in vivo, analizando el impacto de la administración de pienso suplementado con postbióticos en la salud de trucha arcoíris; (4) Determinar el efecto del producto postbiótico en la resistencia a las enfermedades yersiniosis y forunculosis a través de modelos de infección experimental. Para el aislamiento de microorganismos candidatos para el diseño del producto postbiótico, se obtuvieron muestras de tejidos de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) y tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus). Los microorganismos obtenidos fueron evaluados en experimentos in vitro frente a A. salmonicida subsp. salmonicida y Y. ruckeri seleccionando aquellos con mayor actividad antibacteriana. Posteriormente, estos fueron identificados y empleados para la fabricación de producto postbiótico, con el cual se determinó a través de enfrentamientos por cocultivo y ensayo de microdiluciones si estos conservan la actividad antibacterial previamente reportada. Se seleccionaron dos bacterias, con las cuales se diseñó el proceso de fabricación, perfilando características como la supervivencia de los microorganismos en diferentes pH y porcentaje de sales biliares de trucha arcoíris, su capacidad hidrofóbica y potencial enzimático. Así mismo, el producto postbiótico fue fabricado bajo diferentes condiciones experimentales, determinando la sinergia que existe entre ambos microorganismos, la influencia del tiempo de incubación previo a la inactivación y la influencia del medio de cultivo empleado en la actividad antimicrobiana. Además, el producto fue sometido a diferentes temperaturas y enzimas proteolíticas determinando su termoestabilidad y el aporte de las fracciones proteicas en la actividad antimicrobiana. Se realizó una experiencia in vivo donde se alimentó a trucha arcoíris con pienso suplementado con postbiótico al 0.5%, y con pienso sin suplementar, tomando muestras en puntos específicos del período de suplementación. Para el estudiar el efecto inmunomodulador, se tomaron muestras de riñón cefálico y se estudiaron cinco citoquinas a través de real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). Para el estudio de cambios en la microbiota intestinal se tomaron muestras de mucus intestinal, que fueron procesadas en medios de cultivo selectivos para evaluar cambios en las concentraciones de bacterias ácido-lácticas y aeróbicos totales. Al finalizar el estudio los peces fueron pesados para determinar cambios en el peso final. Finalmente, los animales que consumieron el pienso suplementado y control fueron sometidos a infecciones experimentales con los patógenos A. salmonicida subsp. salmonicida y Y. ruckeri, para poder determinar cambios en la supervivencia y evaluando la contribución del pienso suplementado a la mejora en la resistencia de los animales a las enfermedades de yersiniosis y forunculosis. Se aislaron 369 microorganismos de las muestras iniciales, de los cuales se identificaron 12. Cuatro pertenecían a Pediococcus acidilactici, siete a W. cibaria, y uno a Weissella paramesenteroides. Se fabricaron postbióticos utilizando estos aislados y se determinó que dos aislados de W. cibaria exhibían la mayor actividad antibacteriana contra los patógenos de interés. Se confirmó que las proteínas en el producto postbiótico eran principalmente responsables de su actividad antibacteriana. A pesar de la pérdida parcial de eficacia durante el proceso de fabricación en medios de cultivo vegetal, cocultivo y exposición al calor, la actividad antibacteriana seguía siendo significativa. La administración de pienso suplementado con postbiótico aumentó las concentraciones de bacterias acidolácticas en el intestino de la trucha arcoíris. Además, se observó una modulación en la expresión de citoquinas proinflamatorias y una mejora en la supervivencia frente a Y. ruckeri y A. salmonicida subsp. salmonicida. Es necesario seguir avanzando en la investigación de alternativas al uso de antibióticos, especialmente enfocado en el desarrollo de postbióticos aplicables en la acuicultura y otras áreas de producción animal. Estas innovadoras opciones buscan no solo reemplazar los antibióticos, sino también erradicar su uso en la cría de animales, con el objetivo de prevenir la propagación de genes de resistencia en los animales, su entorno y, en última instancia, en los consumidores.
Open Access
Environmental and agronomic challenges in organic fertilization: long-term biosolid application in agricultural soil
(2024) Zaragüeta, Armelle; Enrique Martín, Alberto; Orcaray Echeverría, Luis; Ciencias; Zientziak
Las nuevas políticas de la Unión Europea van encaminadas a mitigar y adaptarse al cambio climático, mientras se garantiza la sostenibilidad y seguridad alimentaria. Paralelamente, la población mundial genera gran cantidad de aguas residuales las cuales, como consecuencia de su depuración, generan lodos. Estos, una vez estabilizados, pueden ser utilizados en agricultura como enmienda orgánica bajo el nombre de biosólido. El uso de enmiendas orgánicas como el biosólido, se plantea como una buena herramienta para alcanzar estos objetivos ambientales y agronómicos al permitir el reciclado de nutrientes. Sin embargo, su uso no está exento de posibles problemas medio ambientales. Bajo este contexto, la presente tesis profundiza en los posibles efectos ambientales, edáficos y agronómicos que supone aplicar biosólido procedente de residuos urbanos en un suelo agrícola calcáreo durante un periodo largo de tiempo en un clima mediterráneo. También se evalúan distintas estrategias fertilizantes para dar respuesta a las necesidades agronómicas y medio ambientales actuales de forma simultanea.
Embargo
New challenges in organic fertilization: soil quality indicators under long-term sewage sludge application
(2023) Simoes da Mota, Ana Claudia; Virto Quecedo, Íñigo; Poch, Rosa María; Ciencias; Zientziak
Soils represent a fundamental part of life on Earth and represent a crucial player on climate change action, for their capacity to sequester atmospheric carbon (C) through organic matter stabilization, constituting one of the largest C-reservoirs. The management of soil organic matter (SOM) seems highly relevant for maintaining or improving soil function in Mediterranean agricultural areas. Mediterranean soils face several threats that increase soil susceptibility to degradation processes, hampering soil ecosystem services. Under the framework of the European Green Deal, and the need to promote circular economy, the use of sewage sludge (SS) as a fertilizer seems a good solution. When properly managed, it can be a way to prevent environmental pollution, recycle nutrients, and decrease the need for commercial fertilizers. Long-term experiments (LTE) can provide valuable data for soil science. The main objective of this work is to make a holistic assessment to the state of the soil after 28 years of continuous fertilization with sewage sludge. To be resilient with future challenges on food security, soil needs to be addressed according to its importance on the planet wellbeing. The work carried out in this thesis provides a functional assessment of the continuous use of sewage sludge as an organic fertilizer in agricultural land in the region of Navarra. It is important to consider the multiple soil functions and de-centralize crop-production from health indicators. Soils are not good and not bad, management yes. The results provided by this thesis highlight the importance of a healthy management of the soil and the bias provided by small-set of indicators. Agricultural soils provide important services that should be valued, not only those related to food production, but also to other key functions such as the control of soil degradation and vulnerability or climate regulation. The scientific community must coordinate and collaborate with politicians, policy makers, and stakeholders to explore these services, and to guide a transition to sustainable agriculture to address the challenges of the future.
Open Access
A soil vulnerability and quality approach for a functional evaluation of agricultural land use of the territory in Navarre
(2021) Antón Sobejano, Rodrigo; Virto Quecedo, Íñigo; Ciencias; Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Esta tesis responde a la demanda de conocer y evaluar con precisión, el funcionamiento del suelo como soporte de los diferentes usos agrícolas en la región de Navarra y explorar su potencial tanto desde el punto de vista de la mitigación del cambio climático como desde la mejora de la resiliencia de los agrosistemas (adaptación al cambio climático). Con el objetivo de profundizar en estos aspectos, la tesis se estructura en varios capítulos. Los capítulos principales se agrupan en dos partes, una primera constituida por los capítulos II y III, y una segunda formada por los capítulos IV, V y VI. La primera parte, capítulos II y III, se centra en el estudio de la dinámica del carbono orgánico del suelo, explorando en detalle los mecanismos y controles que regulan este proceso en un suelo Mediterráneo cultivado calcáreo, característico de la región. Además, dado la relevancia que el riego tiene en la misma, se estudió la interacción que la transición del secano al regadío supone en la dinámica de incorporación de carbono orgánico en dicho suelo. Para ello se dispone de un diseño experimental ad hoc, que fue implementado en Enériz, Navarra, en 2009, diseñado para realizar un estudio de marcaje isotópico natural a partir de un cambio de plantas C3 a C4. Los resultados indican que los carbonatos presentes en este suelo, parecen comportarse como un factor clave en el proceso de estabilización de la materia orgánica en el horizonte labrado, promoviendo una rápida incorporación y estabilización de los residuos de los cultivos en agregados estables de diferentes tamaños. Además, se observó que el riego puede inducir cambios, con tendencia positiva, en el stock de carbono del suelo a lo largo del periodo de estudio de 7 años. El tipo de cultivo y la gestión agrícola en secano o regadío, fueron los principales impulsores de este proceso en las condiciones edafoclimáticas de la zona estudiada. La segunda parte de esta tesis, recogida en los capítulos IV, V y VI, se centra en la evaluación de estrategias de mitigación y adaptación al cambio climático en los sistemas agrarios de Navarra, y su relación con el funcionamiento del suelo. El capítulo IV, se centra en evaluar el impacto que la introducción del regadío tiene en la región, desde un punto de vista amplio de la calidad del suelo, incluyendo la evaluación de distintos servicios ecosistémicos asociados a dicho uso del suelo, basada en el concepto de Seguridad del Suelo. En él, se lleva a cabo el análisis de diferentes sistemas de cultivo vinculados al riego en la región, considerado como herramienta para garantizar un aumento tanto del rendimiento de los cultivos como de las ganancias netas para el agricultor. El análisis incluye la cuantificación de balances de emisiones de gases efecto invernadero, considerando en dicho balance la estimación de una tasa de secuestro de carbono anual vinculada a cada suelo y manejo considerado. Los resultados indican que el potencial del regadío para proporcionar servicios ecosistémicos claves a la sociedad, como son el control de la erosión y la regulación del clima, es variable y dependiente del manejo agrícola que lo acompañe. Finalmente, los capítulos V y VI de esta tesis se centran en el desarrollo y análisis de una serie de indicadores de suelo de cara a cuantificar la eficacia de diferentes estrategias de adaptación al cambio climático en la vulnerabilidad de los sistemas agrícolas, a escala regional. Las estrategias consideradas son la aplicación de fuentes externas de materia orgánica, la introducción del riego, la agricultura de conservación, el uso de rotaciones de cultivos y el manejo controlado de pastos.

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