[en] Current global change is imposing alterations in the ecosystems worldwide through interactive changes in main environmental factors (e.g. temperature, nutrient concentration and ultraviolet radiation). Freshwater ecosystems are highly vulnerable to these changes and, specifically in the Mediterranean region, the situation is worse since the majority of them are shallow, exposed to environmental and anthropic disturbances. The meadows of submerged macrophytes, and particularly, charophytes, are a conspicuous element of these systems with a crucial role for their functioning. They provide habitat for both planktonic and benthic organisms and maintain water quality by limiting phytoplankton growth, reducing nutrient loading and preventing sediment resuspension. However, these meadows are declining critically due to current global change and this thesis addresses the performance of submerged macrophytes and the foreseeable impacts in the ecosystems they inhabit in the context of a changing world. The main aims were i) to investigate the specific and infraspecific responses of charophytes facing the interactive effects of global change-related factors, ii) to elucidate the propagation of these effects through the meadow-associated biological community, emphasizing the relevance of non-trophic relationships, and iii) to disentagle the role of charophytes in the functioning of Mediterranean shallow lakes facing the foreseeable changes and focusing on the sediment microbial community. These goals were addressed through microcosm experiments with a common garden approach with coastal and high-mountain populations of two charophyte species, laboratory mesocosms simulating macrophyte-dominated shallow systems and field in-lagoon mesocosms with macrophytes meadows in a coastal ecosystem. We found both species- and population-specific patterns in the response of charophytes to concomitant environmental changes regarding growth, morphologic and metabolic variables. The coastal populations came up as those with the greatest phenotypic plasticity to overcome the expected environmental changes. On a community scale, through a network approach, a charophytes-zooplanktonic herbivores tandem emerged as crucially important for the structure of the aquatic community. Furthermore, contrasting configurations (phytoplankton and macrophyte-dominated) were achieved by subjecting the communities to ultraviolet radiation and warming scenarios, respectively. Transferring this approach to natural ecosystems allowed the emergence of different patterns of benthic-pelagic coupling between ponds and lakes. Finally, we assessed how charophytes meadows influence the sediment microbial community by favouring denitrification, thus, impacting on the functioning of aquatic ecosystems. This thesis has contributed to depict the complex puzzle of shallow freshwater ecosystems placing charophytes meadows as a central piece in their structure and functioning within the current global change context.

[es] El actual cambio global está causando alteraciones en los ecosistemas de todo el mundo a través de cambios interactivos en los principales factores ambientales (e.g. la temperatura, la concentración de nutrientes y la radiación ultravioleta). Los ecosistemas acuáticos continentales son altamente vulnerables ante estos cambios y, específicamente, en la región mediterránea, la situación es peor ya que la mayoría de estos sistemas son someros y están expuestos a las perturbaciones ambientales y antrópicas. Las praderas de macrófitos sumergidos y, particularmente, los carófitos, son un elemento conspicuo de estos sistemas con un papel fundamental en su funcionamiento. Estos organismos proveen de hábitat tanto a organismos planctónicos como bentónicos y mantienen la calidad del agua limitando el crecimiento del fitoplancton, reduciendo la cantidad de nutrientes e impidiendo la resuspensión del sedimento. Sin embargo, las praderas de estos organismos están disminuyendo críticamente debido al cambio global y esta tesis aborda la actuación de los macrófitos sumergidos y los impactos previstos en los ecosistemas que ellos habitan, en un contexto de un mundo en cambio. Los principales objetivos son: i) investigar las respuestas específicas e infraespecíficas de los carófitos ante los efectos interactivos de factores ambientales relacionados con el cambio global, ii) dilucidar la propagación de estos efectos a través de la comunidad biológica asociada a las praderas de carófitos, y iii) discernir el papel de los carófitos en el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos someros mediterráneos ante los cambios previstos y centrando la atención en la comunidad microbiana del sedimento. Estos objetivos fueron abordados a través de experimentos a escala de microcosmos con una aproximación de jardín común ensayando con poblaciones de costa y de alta montaña de dos especies de carófito, experimentos de mesocosmos en el laboratorio simulando sistemas someros dominados por macrófitos y experimentos de mesocosmos en el campo con praderas de macrófitos en un ecosistema costero. Nosotros encontramos patrones de respuesta tanto específicos como poblacionales en la respuesta de los carófitos a cambios ambientales simultáneos, a nivel de crecimiento, morfología y metabolismo. Las poblaciones de costa se erigieron como aquellas con la mayor plasticidad fenotípica para hacer frente a los cambios ambientales esperados. En una escala de comunidad, a través de una aproximación de red, emergió un tándem carófitos-herbívoros zooplanctónicos como crucial para la estructura de la comunidad acuática. Además, se consiguieron configuraciones contrastantes (dominancia del fitoplancton o dominancia de los macrófitos) al someter las comunidades a escenarios con incremento de la radiación ultravioleta o de la temperatura, respectivamente. Transfiriendo esta aproximación a sistemas naturales, se observó la emergencia de diferentes patrones de acoplamiento pelágico-bentónico entre charcas y lagos. Finalmente, evaluamos como las praderas de carófitos influyen en la comunidad microbiana del sedimento favoreciendo la desnitrificación, por tanto, impactando sobre el funcionamiento de los sistemas acuáticos. Esta tesis ha contribuido a representar el complejo puzzle que conforman los sistemas acuáticos someros, situando a las praderas de carófitos como una pieza central para su estructura y funcionamiento en un contexto de cambio global.