Landscape heterogeneity and the biodiversity of Arctic stream communities: a habitat template analysis

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Abstract:

We predicted that substratum freezing and instability are major determinants of the variability of stream community structure in Arctic Alaska. Their effects were conceptualized as a two-dimensional habitat template that was assessed using a natural experiment based on five stream types (mountain-spring, tundra-spring, tundra, mountain, glacier). Detrended correspondence analysis (DCA) indicated distinct macroinvertebrate assemblages for each stream type. The contribution of functional feeding groups to assemblage biomass varied systematically among stream types, indicating that structure and function are linked. Assemblage position within a DCA biplot was used to assess factors controlling its structure. Springs separated from other stream types along a gradient of nutrient concentration and freezing probability. Glacier and mountain streams separated from springs and tundra streams along a gradient of substratum instability and freezing probability. Owing to differences in sources of discharge to streams, the effects of nutrients and substratum stability could not be separated from freezing. Although many factors likely contribute to the variability of Arctic stream communities, the major determinants may be conceptualized as a template structured by gradients in (i) nutrient supply and substratum freezing and (ii) substratum instability and substratum freezing. This template provides a basis for predicting the response of Arctic stream communities to climate change.

Nous avons prédit que le gel et l'instabilité du substrat sont des causes majeures de la variabilité de la structure des communautés des cours d'eau en Alaska arctique. Nous avons conceptualisé ces effets dans un cadre bidimensionnel de l'habitat qui a été évalué au cours d'une expérience en nature dans cinq types de cours d'eau (source montagneuse, source de toundra, toundra, montagne et glacier). Une analyse de correspondance redressée (DCA) révèle des peuplements caractéristiques de macroinvertébrés dans chacun des types de cours d'eau. La contribution des différentes guildes alimentaires fonctionnelles à la biomasse du peuplement varie systématiquement selon le type de cours d'eau, ce qui montre un lien entre la structure et la fonction. La position de chaque peuplement sur le graphique DCA bidimensionnel sert à évaluer les facteurs qui contrôlent sa structure. Les sources se séparent des autres types de cours d'eau le long d'un gradient de concentration de nutriments et de probabilité de gel. Les cours d'eau de montagne et de glaciers se distinguent des sources et des cours d'eau de toundra sur un gradient d'instabilité du substrat et de probabilité de gel. À cause des différentes sources des apports vers les cours d'eau, il est impossible de distinguer les effets des nutriments et de la stabilité du substrat de ceux du gel. Bien que de nombreux facteurs contribuent vraisemblablement à la variabilité des communautés des cours d'eau arctiques, on peut imaginer les principales causes déterminantes sur un cadre structuré par des gradients (i) d'apports de nutriments + gel du substrat et (ii) d'instabilité du substrat + gel du substrat. Ce cadre fournit une base pour la prédiction des réponses des communautés d'eau courante de l'arctique au changement climatique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2005

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