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Influence of nontrophic interactions between benthic invertebrates on river sediment processes: a microcosm study

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The main objective of this study was to measure the impact of benthic invertebrate diversity on river sediment processes. We quantified the effects of interactions between three taxa (asellids, chironomid larvae, and tubificid worms). The impacts of different taxa richness treatments were measured on sediment reworking, O2 concentrations, bacterial abundances, and numbers of active bacteria in slow filtration sand–gravel columns. The coefficients of sediment reworking measured in multitaxa treatments were lower than those predicted from one-taxon treatments. The interactions among invertebrates also significantly reduced O2 concentrations in sediments. These results were probably due to interactions between the different sediment structures produced by each taxon (tubes, macropores, and fecal pellets) that modified water flow and associated microbial activities in the interstitial habitat. The stimulation of aerobic microbial processes with two- and three-taxa treatments, whereas one-taxon treatments could increase or decrease O2 consumption in columns, indicates that interactions among invertebrates limited the variability of the system functioning. We suggest that, beyond a small number of detritivorous taxa, a threshold effect on bioturbation process and microbial activities was produced by animals in the experimental system. Finally, the interactions between taxa played a significant role in microbial processes in the system studied.

Le but de cette étude était de mesurer l'impact de la diversité des invertébrés sur le fonctionnement d'un milieu sédimentaire de rivière. Nous avons quantifié les effets des interactions entre trois taxons (aselles, larves de chironomes et oligochètes tubificidés). Les effets produits par différents traitements en invertébrés ont été mesurés sur le remaniement sédimentaire, les concentrations en O2, les abondances totales en bactéries et le nombre de bactéries actives dans des colonnes filtrantes remplies de sables et graviers. Les coefficients de remaniement sédimentaire mesurés dans les traitements avec plusieurs taxons étaient plus faibles que ceux estimés à partir des effets individuels produits par chaque taxon. Les interactions entre les taxons ont aussi produit une diminution significative des concentrations en O2 dans les sédiments. Ces résultats étaient probablement liés à des interactions entre les structures sédimentaires produites par chaque taxon (tubes, macropores et pelotes fécales), lesquelles modifient les flux d'eau et les activités microbiennes dans l'habitat interstitiel. La stimulation des processus microbiens aérobies dans les traitements avec deux et trois taxons alors que les traitements avec un seul taxon peuvent stimuler mais aussi réduire la consommation en O2 dans les colonnes indique que les interactions entre invertébrés limitent la variabilité dans le fonctionnement du système. Nous supposons que, au delà d'un nombre faible de taxons, un effet seuil est observé sur le processus de bioturbation et les activités microbiennes dans le système expérimental. En définitive, les interactions entre les taxons jouent un rôle significatif sur les processus microbiens dans le système étudié.

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-10-01

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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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