[en] The aim of this Doctoral Thesis is to study parasitism in the crustacean Artemia and cestodes implication in the biological invasion process of the American species Artemia franciscana Kellogg, 1906 in the Mediterranean region. Artemia is the most conspicuous invertebrate in the aquatic hypersaline ecosystems throughout the world, and an important food source for aquatic birds. The use of the American species A. franciscana in aquaculture and pet industries has resulted in their introductions into ecosystems outside of their native range. Consequently, A. franciscana has invaded many hypersaline wetlands all over the world, and it has been recognized as an aquatic global invasive species. In the Western Mediterranean area, this brine shrimp species has become a threat for the native biodiversity (A. salina and A. parthenogenetica), and it has invaded important wetlands as Ramsar sites and Special Protection Areas for birds, provoking a serious conservation problem. Also, Artemia has an essential role for helminth parasites of aquatic birds, mainly cestode cyclophyllidean. This research is a parasitological study in the context of an invasion, with a taxonomical and ecological perspective, and considering aspects related to host-parasite interactions in the Cestodes-Artemia-Birds system. Our work is based in the natural infections by cestodes in Artemia populations from the Mediterranean coast of Spain: A. parthenogenetica (La Mata lagoon, Alicante), A. salina and A. franciscana-introduced (Ebro Delta salterns, Tarragona); and the native A. franciscana population from Great Salt Lake (Utah, USA). We determined the cestode communities and quantified infection levels in the Artemia spp., evaluated the temporal variations of the infections and parasite effects on Artemia colour and reproductive activity. In addition, we explored the influence of several factors as developmental stage, sex and diversity of intermediate host, as well as abundance and distribution of bird final hosts, on the infection patterns. The study on the helminth infections in A. franciscana in Great Salt Lake allowed us to provide the first data of the role of this species as intermediate host for its natural parasites and to compare with the invaded Mediterranean area. Results of this study shown that A. franciscana participates in the life cycle of, at least, five helminth parasites. Four of them are cestodes: three hymenolepidids i.e. Confluaria podicipina (adult parasitic in grebes), Hymenolepis sensu lato californicus (adult parasitic in gulls), Wardium sp. (definitive host unknown, probably charadriiforms birds), and one dilepidid, Furhmannolepis averini (adult parasitic in phalaropes). For the last species, this is the first record in the Nearctic. In addition, an unidentified nematode of the family Acuariidae was recorded. The overall cestode infection in this native population of A. franciscana in Great Salt Lake is much higher than in the introduced populations of the same host in the Palaearctic region. This result is in agreement with the hypothesis that A. franciscana has a lower susceptibility to the Palaearctic cestode parasites than to cestode parasites in its native range. It suggests that the American brine shrimp is lower regulated by parasites, explaining (at least partially) its higher demographic growth in invaded habitats where it become an invasive species. The species composition of helminth parasites and the spatial variations in their prevalence and abundance may reflect the abundance and distribution of aquatic birds serving as definitive hosts. Concerning the influence of certain factors in the infections, our results indicate that age (in terms of developmental stage) of the intermediate host determines patterns of infection. We found cestode cysticercoids in all developmental stages of brine shrimps except in nauplii. In general, overall infection rates are higher in adults than in metanauplii and juvenile individuals, suggesting an accumulative effect of parasites with advancing host development. In fact, we demonstrated that earlier developmental stages of Artemia have an important role for the circulation of certain parasites species, particularly flamingo parasites (Flamingolepis liguloides and Flamingolepis flamingo). This is probably associated with the feeding behaviour of definitive hosts (filtering versus picking predators), and, also, with the size of parasite eggs and the filtering ability of brine shrimps. Our results demonstrate that A. franciscana has accumulated novel parasites following its introduction. In fact, the invasive species A. franciscana inhabiting the Ebro Delta salterns is characterized by a more diverse assemblage than those observed in other areas of the introduced or native range. We recorded ten cestode species: Flamingolepis liguloides, Flamingolepis flamingo, Wardium stellorae, Branchiopodataenia gvozdevi, Fimbriarioides tadornae (Hymenolepididae); Eurycestus avoceti, Anomotaenia tringae, Anomotaenia microphallos (Dilepididae); Gynandrotaenia stammeri, Gynandrotaenia sp. (Progynotaeniidae). This is also the first record for W. stellorae (a cestode specific of gulls) in this alien brine shrimp. We found a differential infection rate and distribution of cestode species between age groups, suggesting age effect and a relation with final host feeding behaviour. For this exotic host, E. avoceti (parasite of shorebirds) and F. flamingo (flamingo parasite) were the most prevalent and abundant cestodes in adult and juveniles, respectively. Comparing with native range (USA), overall rate of cestode infection in this exotic brine shrimp was much lower. The lower burden of parasites in introduced host suggests A. franciscana is resistant to several native cestode species (such as F. liguloides). Also, when comparing cestode infections between native A. salina and invader A. franciscana from syntopic populations, we found that native host had consistently higher infection parameters, largely because the dominant cestode in A. salina (F. liguloides) was much rarer in A. franciscana. The abundance of E. avoceti and F. liguloides was higher in the A. franciscana population coexisting with A. salina species than when alone, possible because native shrimp provides a better reservoir for parasite circulation. Infection by cestodes caused red colouration and castration in A. salina and A. franciscana, however both these effects were significantly stronger in the native host. The reduced levels of infection and reduced castration effects in A. franciscana suggest that cestodes may not be able to infect or manipulate the alien host to a sufficient extent to ensure viability of parasite populations. The reduced redness suggests that cestode are less likely to reach final hosts (through bird predation) when infecting alien Artemia. The lower regulation and manipulation by parasites likely help A. franciscana outcompete native Artemia species. Resistance to cestodes could be explaining its invasiveness in the Ebro Delta salterns and other invaded ecosystems across the Old World. The results of this Doctoral Thesis highlight the essential role of Artemia as intermediate host for helminth parasites of aquatic birds, A. salina and A. parthenogenetica in the Palaearctic as well A. franciscana in the Nearctic, and contribute to better knowledge of parasitism in Artemia spp., providing first data in America. In other hand, we provide significant information under a conservationist point of view. Considering the importance of Artemia in the trophic web of hypersaline wetlands, the provided knowledge on the invasiveness of this American crustacean in natural conditions and the implications of cestodes in the successful invasion, shed light on the ecological consequences of this biological invasion. In summary, this Thesis allowed us to provide knowledge of host-parasite interactions in the context of the aquatic invasions, in particular, to understand the invasion process of A. franciscana in the Mediterranean region. The invasion of this alien brine shrimp has provoked a biodiversity loss of the genus Artemia, but its impacts may extend to native biota of aquatic hypersaline ecosystems, affecting different levels of biotic interactions: host-parasite and prey-predator. Dramatic consequences of this biological invasion reveal the need to establish urgent measures of control and management to avoid the A. franciscana expansion. In other hand, this Thesis proposes a new study model to be considered in parasitological field.

[es] La presente Tesis Doctoral trata del fenómeno del parasitismo en el crustáceo Artemia y la implicación de los cestodos en el proceso de invasión biológica de la especie americana Artemia franciscana Kellogg, 1906 en la región Mediterránea. El crustáceo Artemia (Branchiopoda, Anostraca) es el invertebrado más conspicuo de los ecosistemas acuáticos hipersalinos de todo el mundo y un valioso recurso trófico para las poblaciones de aves acuáticas que residen en dichos ecosistemas. El uso generalizado de la especie americana A. franciscana en la acuicultura y acuariofilia han provocado su introducción y expansión fuera de su área nativa, localizándose en la actualidad en todos los continentes y siendo reconocida como una especie acuática invasora a nivel global. En la región del Mediterráneo Occidental, esta especie ha eliminado a muchas poblaciones nativas de Artemia salina y Artemia parthenogenetica y ha invadido humedales de gran importancia como sitios Ramsar y zonas de especial protección para las aves (ZEPA), lo que ha originado un grave problema de conservación. Artemia, además de servir como fuente de alimento para las aves, desempeña un papel esencial para los parásitos intestinales de éstas al actuar como hospedador intermediario en el ciclo biológico de helmintos, principalmente, de la clase Cestoda orden Cyclophyllidea. Esta Tesis consiste en un estudio parasitológico en las especies de Artemia bajo el contexto de una invasión biológica, con un enfoque taxonómico y ecológico, y tratando aspectos relacionados con las interacciones parásito-hospedador en el sistema Cestodos-Artemia-Aves. Los objetivos principales de esta Tesis son: 1) Evaluar el papel de los estados tempranos del desarrollo de A. parthenogenetica (diploide) en la circulación de cestodos de aves acuáticas, 2) Estudiar los factores intrínsecos y extrínsecos que influyen sobre los patrones de infección, 3) Determinar la composición de la comunidad de helmintos parásitos en A. franciscana en origen y describir sus dinámicas espacio-temporales de infección. Comparar estos aspectos con los hallados en las poblaciones introducidas en la Cuenca Mediterránea, 4) Estudiar el papel de la especie exótica A. franciscana como hospedador de los parásitos nativos de las especies de Artemia del Paleártico en un ecosistema invadido, 5) Comparar las interacciones parásito-hospedador entre cestodos nativos y las distintas especies de Artemia en la región Mediterránea, y su implicación en la competencia congenérica, especialmente entre el hospedador exótico A. franciscana y la especie bisexual nativa A. salina. Nuestro trabajo se basó en el examen de las infecciones naturales por cestodos en poblaciones de Artemia del litoral mediterráneo español: A. parthenogenetica (Laguna de La Mata, Alicante), A. salina y A. franciscana-introducida (salinas del Delta del Ebro, Tarragona); así como en la población nativa A. franciscana de Great Salt Lake (Utah, EEUU). Determinamos las comunidades de cestodos y cuantificamos los niveles de infección en las distintas especies de Artemia, evaluamos las variaciones temporales de las infecciones y los efectos de los parásitos sobre el color y la reproducción del hospedador intermediario. Además se exploró la influencia del estado de desarrollo y el sexo de Artemia, la diversidad de hospedadores intermediarios en el caso de poblaciones en coexistencia (nativa-invasora), así como la abundancia y distribución de las aves hospedadores finales sobre los patrones de infección. El estudio sobre la helmintofauna de A. franciscana en Great Salt Lake nos ha permitido aportar los primeros datos sobre el papel de esta especie como hospedador intermediario de sus parásitos naturales y poder comprender mejor su papel como hospedador exótico en el rango mediterráneo invadido. Los resultados de este estudio muestran que A. franciscana en su área nativa participa en el ciclo biológico de, al menos, cinco especies de helmintos pertenecientes a dos grupos: nematodos de la familia Acuariidae y cestodos de las familias Hymenolepididae (Confluaria podicipina, Hymenolepis sensu lato californicus y Wardium sp.) y Dilepididae (Furhmannolepis averini). Para esta última especie este hallazgo supone su primer registro en el Neártico. Se trata de parásitos de zampullines, gaviotas y aves limícolas. Esta población de A. franciscana presenta una mayor prevalencia, intensidad y abundancia total de cestodos comparada con las poblaciones de esta misma especie introducidas en la región Mediterránea. Esto sugiere que la especie exótica A. franciscana está sometida a una menor regulación por los parásitos en los ecosistemas invadidos, lo que explicaría, al menos en parte, su crecimiento demográfico en el área mediterránea donde se ha convertido en una especie invasora. En los diferentes estudios realizados observamos una correspondencia entre la composición de especies de cestodos en el hospedador intermediario Artemia y la comunidad de aves que sirven de hospedadores definitivos y, en general, de su abundancia y distribución en el ecosistema. Con respecto a la influencia de determinados factores en las infecciones, nuestros resultados indican que el estado de desarrollo de Artemia influye en los patrones de su infección por cestodos. En general, se observaron unas tasas de infección más altas en los adultos, lo que sugiere que existe un efecto acumulativo de los parásitos con la edad en el hospedador intermediario. Por otro lado, se observó una infección específica diferencial entre los estadíos tempranos de Artemia y los adultos, lo que parece estar fuertemente relacionado con la estrategia trófica (filtradora o visual) de las aves hospedadores finales. Los metanauplios y juveniles de Artemia son eficientes hospedadores intermediarios en el ciclo de vida de cestodos como Flamingolepis liguloides y F. flamingo, parásitos de aves filtradoras como los flamencos. Nuestros resultados revelan que A. franciscana acumula nuevos parásitos tras su introducción. De hecho, la especie invasora que habita en las salinas del delta del Ebro presenta una amplia diversidad de especies de cestodos comparada con la hallada en otras áreas invadidas, o en su rango nativo. Se registraron 10 especies: Flamingolepis liguloides, Flamingolepis flamingo, Wardium stellorae, Branchiopodataenia gvozdevi y Fimbriarioides tadornae (familia Hymenolepididae); Eurycestus avoceti, Anomotaenia tringae y Anomotaenia microphallos (familia Dilepididae); Gynandrotaenia stammeri y Gynandrotaenia sp. (familia Progynotaeniidae), destacando W. stellorae (parásito de gaviotas) por ser su primer registro conocido en A. franciscana. Observamos diferencias en la tasa de infección y en la distribución de las especies de cestodos entre los individuos juveniles y los adultos, lo que sugiere un efecto de la edad y una posible relación con la estrategia alimenticia del hospedador final. Para este hospedador exótico E. avoceti (parásito de aves limícolas) y F. liguloides (parásito de flamencos) son los cestodos más prevalentes y abundantes en adultos y juveniles, respectivamente. Comparado con su rango nativo (EEUU), los bajos niveles de infección registrados en esta población introducida sugiere que A. franciscana presenta una menor susceptibilidad a los parásitos de las especies nativas de Artemia del Paleártico, siendo muy evidente para el caso de los cestodos de flamencos (como F. liguloides), lo que puede responder a la ausencia de coevolución entre parásitos y hospedadores. Las bajas tasas de infección detectadas en este hospedador exótico pueden comprometer la viabilidad de las poblaciones de algunos de los parásitos. La infección por cestodos causa coloración roja y castración en A. salina y A. franciscana, sin embargo ambos efectos fueron menos notables en el hospedador exótico. Los bajos niveles de infección y la menor castración y coloración roja se traducen en una menor regulación y manipulación por parte de los parásitos y, probablemente, en una menor predación por las aves, lo que puede contribuir al éxito invasor de A. franciscana en el rango mediterráneo invadido. La gran cantidad de muestras analizadas nos permitieron establecer una asociación entre efecto-parásito, principalmente en el caso del hospedador exótico. Pudimos detectar efectos de color para los cestodos de flamencos (F. liguloides, F. flamingo y G. stammeri) y de aves limícolas (E. avoceti, A. tringae y A. microphallos), y efectos de castración para F. liguloides y E. avoceti, aportando las primeras evidencias de la capacidad castradora de los cestodos dilepídidos en Artemia. Los resultados de esta tesis resaltan el papel fundamental de Artemia como hospedador intermediario de helmintos parásitos de aves acuáticas, tanto A. salina y A. parthenogenetica (diploide) en el Paleártico como A. franciscana en el Neártico, y contribuyen a ampliar el conocimiento del parasitismo en Artemia spp., aportando los primeros datos en América. Por otro lado, esta Tesis Doctoral aporta información relevante desde un punto de vista conservacionista. Considerando la importancia de Artemia en la red trófica de los humedales hipersalinos, el conocimiento aportado sobre la capacidad invasora de este crustáceo americano en condiciones naturales y la implicación de los cestodos en su éxito invasor, resulta importante para vislumbrar las consecuencias de la invasión biológica por la especie A. franciscana. En resumen, esta Tesis nos ha permitido contribuir al conocimiento de las interacciones parásito-hospedador bajo el contexto de las invasiones biológicas acuáticas y, en concreto, entender mejor el proceso invasor de A. franciscana en la región Mediterránea. La invasión de esta especie no sólo ha provocado la pérdida de biodiversidad de sus congéneres nativos, sino que los impactos pueden extenderse a la biota nativa global de los ecosistemas hipersalinos, afectando a distintos niveles de interacciones bióticas: parásito-hospedador y predador-presa. Las graves consecuencias de la invasión por esta especie americana ponen en evidencia la necesidad de establecer medidas urgentes de control y manejo para evitar su expansión. Por otro lado, esta tesis propone un nuevo modelo de estudio a considerar dentro del ámbito parasitológico.