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From continua to patches: examining stream community structure over large environmental gradients

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Abstract:

We present an approach that integrates a conceptual framework with multivariate ordination techniques and traditional parametric analyses to examine biotic and abiotic gradients in stream ecosystems. Ordinations were used to examine multivariate patterns along an environmental gradient, with individual variables used to interpret those patterns across spatial scales. The conceptual framework provides a consistent context to compare community distributions and consequently allows for hypothesis testing using ordinations. To illustrate the approach, we examined the physical template, fish and benthic macroinvertebrate communities, and algal biomass and production along a 1st- through 5th-order stream gradient in eastern Oregon. We hypothesized that longitudinal distributions of physical habitat characteristics, fishes, macroinvertebrates, and periphyton would reflect highly variable, discontinuous gradients. Multivariate patterns were determined by rotating nonparametric ordinations to a common set of variables and comparing them to conceptual models of (i) an ideal continuum, (ii) a random distribution, and (iii) discrete patches. Physical habitat and fishes reflected strong longitudinal gradients, macroinvertebrates were the most patchy, and algal biomass and production were highly variable. Distributions of individual variables from site and stream-order perspectives revealed how different factors, potentially influencing stream communities, may be continuous or patchy depending on spatial scale.

On trouvera ici une nouvelle méthodologie qui intègre un cadre conceptuel aux techniques d'ordination multidimensionnelles et aux analyses paramétriques classiques dans l'examen des gradients biotiques et abiotiques des écosystèmes d'eau courante. Des ordinations permettent d'étudier les structures multidimensionnelles le long d'un gradient environnemental et les variables individuelles servent à interpréter les structures à diverses échelles spatiales. Le cadre conceptuel fournit un contexte cohérent pour la comparaison des distributions dans la communauté et, par conséquent, permet l'évaluation d'hypothèses à l'aide d'ordinations. Pour donner un exemple de notre méthode, nous examinons la matrice des conditions physiques, les communautés de poissons et de macroinvertébrés, ainsi que la biomasse et la production des algues le long d'un gradient d'un cours d'eau d'ordre 1–5 de l'est de l'Oregon. Notre hypothèse veut que les distributions longitudinales des caractéristiques physiques de l'habitat, des poissons, des macroinvertébrés et du périphyton reflètent l'existence de gradients très variables et discontinus. Les structures multidimensionnelles s'obtiennent en faisant la rotation d'ordinations non-paramétriques en fonction d'un ensemble commun de variables et en les comparant à des modèles conceptuels (i) d'un continuum idéal, (ii) d'une distribution aléatoire et (iii) de contagions discontinues. L'habitat physique et les poissons suivent un fort gradient longitudinal, les macroinvertébrés ont une distribution surtout contagieuse et la biomasse et la production des algues sont très variables. La distribution des variables individuelles à l'échelle du site et de l'ordre du cours d'eau montre comment divers facteurs susceptibles d'affecter les communautés d'un cours d'eau peuvent avoir une répartition continue ou contagieuse selon l'échelle spatiale utilisée.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-08-01

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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