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Bottom-up limitation of a stream salamander in a detritus-based food web

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Abstract:

The indirect effects that resources can have on higher trophic levels remain poorly understood for detritus-based ecosystems. Our objective was to examine effects of long-term terrestrial litter exclusion on a larval salamander, Eurycea wilderae, in a detritus-based stream. After 4 years of exclusion treatment, we conducted a mark–recapture study and analyzed gut contents of E. wilderae larvae in the litter exclusion reach, a reach downstream of treatment, and in a reference stream. Eurycea wilderae growth rate (per day), density (individuals per square metre), biomass (milligrams ash-free dry mass per square metre), and production (milligrams ash-free dry mass per square metre per year) were all significantly reduced in the litter exclusion reach. Reduced density in the treatment reach was likely due to elevated hatchling drift driven by reduced prey availability. Larvae from the treatment reach had fewer prey items per gut than larvae in the reference stream and their diet consisted of fewer copepods but more midge larvae, nematodes, and terrestrial insects. The reach downstream of treatment was intermediate between reference and litter exclusion reaches for most measured parameters, indicating residual effects of upstream treatment. Our results provide the first comprehensive evidence of bottom-up limitation of a vertebrate predator in a detritus-based ecosystem and further demonstrate the importance of the terrestrial–aquatic linkage.

Les effets indirects possibles des ressources sur les niveaux trophiques supérieurs restent mal compris dans les écosystèmes basés sur le détritus. Notre but est d'évaluer les effets de l'exclusion de la litière terrestre pendant une longue période sur les larves de la salamandre Eurycea wilderae dans un cours d'eau fonctionnant à base de détritus. Après 4 années d'exclusion de la litière, nous avons complété un inventaire par marquage et recapture et analysé les contenus stomacaux des larves d'E. wilderae dans la zone d'exclusion, dans une zone en aval de celle-ci et dans un cours d'eau témoin. Le taux de croissance (jour–1), la densité (individus·m–2), la biomasse (mg de masse sèche sans les cendres (AFDM)·m–2) et la production (mg AFDM·m–2·an–1) sont tous significativement réduits dans la zone d'exclusion de la litière. La densité réduite dans la zone expérimentale s'explique vraisemblablement par une dérive accrue des larves néonates causée par une réduction de la disponibilité des proies. Les larves de la zone expérimentale ont un nombre plus petit de proies par tube digestif que les larves du cours d'eau témoin et leur régime alimentaire contient moins de copépodes, mais plus de larves de chironomidés, de nématodes et d'insectes terrestres. La plupart des paramètres mesurés dans la zone en aval de la zone expérimentale ont des valeurs intermédiaires entre celles de la zone d'exclusion et celles de la zone témoin, ce qui indique l'existence d'effets résiduels de l'exclusion en amont. Nos résultats apportent les premières preuves détaillées de l'existence d'une limitation ascendante d'un vertébré prédateur dans un écosystème à base de détritus et ils démontrent l'importance du lien entre les milieux terrestres et aquatiques.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2005

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