Influence of eastern hemlock (Tsuga canadensis) forests on aquatic invertebrate assemblages in headwater streams

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Abstract:

We conducted a comparative study in the Delaware Water Gap National Recreation Area to determine the potential long-term impacts of hemlock forest decline on stream benthic macroinvertebrate assemblages. Hemlock forests throughout eastern North America have been declining because of the hemlock woolly adelgid, an exotic insect pest. We found aquatic invertebrate community structure to be strongly correlated with forest composition. Streams draining hemlock forests supported significantly more total taxa than streams draining mixed hardwood forests, and over 8% of the taxa were strongly associated with hemlock. In addition, invertebrate taxa were more evenly distributed (i.e., higher Simpson's evenness values) in hemlock-drained streams. In contrast, the number of rare species and total densities were significantly lower in streams draining hemlock, suggesting that diversity differences observed between forest types were not related to stochastic factors associated with sampling and that streams draining mixed hardwood forests may be more productive. Analysis of stream habitat data indicated that streams draining hemlock forests had more stable thermal and hydrologic regimes. Our findings suggest that hemlock decline may result in long-term changes in headwater ecosystems leading to reductions in both within-stream (i.e., alpha) and park-wide (i.e., gamma) benthic community diversity.

Une étude comparative dans le Delaware Water Gap National Recreation Area nous a permis de déterminer l'impact potentiel à long terme du déclin des forêts de pruches sur les communautés de macroinvertébrés des cours d'eau. Le déclin des forêts de pruches dans tout l'est de l'Amérique du Nord est causé par le puceron lanigère de la pruche, un ravageur exotique. La structure des communautés d'invertébrés aquatiques est fortement reliée à la composition de la forêt. Les cours d'eau qui coulent dans des forêts de pruches contiennent significativement plus de taxons que ceux qui sont dans des forêts de bois durs mixtes et plus de 8 % des taxons sont fortement associés à la pruche. De plus, les taxons d'invertébrés sont répartis de façon plus régulière (i.e. des valeurs plus élevées de l'indice d'équitabilité de Simpson) dans les cours d'eau des forêts de pruches. En revanche, les nombres d'espèces rares et les densités totales sont significativement plus bas dans les cours d'eau des forêts de pruches, ce qui laisse croire que les différences de diversité observées entre les divers types forestiers ne sont pas reliées à des facteurs stochastiques dus à l'échantillonnage, mais que les cours d'eau qui irriguent les forêts de bois durs mixtes sont probablement plus productives. Une analyse des données sur l'habitat révèle que les régimes thermiques et hydrologiques des cours d'eau des forêts de pruches sont plus stables. Nos résultats laissent entrevoir que le déclin des pruches amènera probablement des changements à long terme dans les écosystèmes d'amont des bassins hydrographiques qui réduiront la diversité des communautés benthiques, tant à l'échelle des cours d'eau individuels (i.e. la diversité alpha) qu'à celle de l'ensemble du parc (i.e. la diversité gamma).[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2002

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