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Landscape-controlled chemistry variation affects communities and ecosystem function in headwater streams

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Abstract:

We show that benthic freshwater communities of naturally acidic streams in boreal catchments differ depending on properties of the surrounding landscape. Although low pH usually is associated with negative impacts on species diversity and ecosystem function, here decomposition by insects and microbes as well as the abundance of leaf-eating insects were generally high at low pH and at humic sites influenced by mire-dominated compared with forest-dominated surroundings. Moreover, in situ growth experiments showed that the survival of two of the most abundant insect species was higher when they originated from mire-influenced sites, underscoring their tolerance to low pH. However, species diversity generally increased with pH and was greater at forest-influenced than at mire-influenced sites. Although less diverse, acidic and humic streams proved to be functional and supported distinct macroinvertebrate assemblages. Diversity and function in naturally acidic streams are apparently greatly influenced by the prevailing kinds of landscape-driven influences on water chemistry. In conclusion, well-known negative impacts of anthropogenic acidity on diversity and function may not apply to naturally acidic systems that are chemically and biologically heterogeneous.

Nous démontrons que les communautés benthiques d’eau douce de cours d’eau naturellement acides dans des bassins versants boréaux diffèrent selon les caractéristiques du paysage environnant. Bien qu’un pH faible soit normalement associé à des impacts négatifs sur la diversité spécifique et le fonctionnement de l’écosystème, néanmoins dans notre étude, la décomposition par les insectes et les microorganismes, ainsi que l’abondance des insectes consommateurs de feuilles, sont généralement élevées aux valeurs basses de pH et dans les sites humiques influencés par un environnement dominé par les tourbières plutôt que par les forêts. De plus, des expériences de croissance in situ montrent que la survie des deux espèces d’insectes les plus abondantes est supérieure lorsque celles-ci proviennent des sites influencés par les tourbières, ce qui souligne leur tolérance aux pH bas. Toutefois, la diversité spécifique croît généralement en fonction du pH et elle est plus élevée aux sites dominés par les forêts qu’à ceux dominés par les tourbières. Bien que moins diversifiés, les cours d’eau acides et humiques s’avèrent fonctionnels et ils contiennent des peuplements distincts de macroinvertébrés. La diversité et le fonctionnement dans les cours d’eau naturellement acides sont apparemment fortement influencés par les effets du type dominant de paysage sur la chimie de l’eau. En conclusion, les impacts négatifs bien documentés de l’acidité causée par l’activité humaine sur la diversité et le fonctionnement peuvent ne pas s’appliquer à des systèmes naturellement acides qui sont hétérogènes des points de vue chimique et biologique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2007

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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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nrc/cjfas/2007/00000064/00000011/art00009
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