Response of benthic macroinvertebrate communities to El Niño related drought events in six upland streams in south-central Ontario

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Abstract:

We examined the effects of extreme drought events on benthic macroinvertebrate (BMI) community structure in six forested upland streams in south-central Ontario, Canada, during a 9-year period. Variation in the mean winter El Niño – Southern Oscillation Index was strongly correlated with drought conditions (zero flow days) in the study streams. Drought onset and duration varied among study streams and among years. Below-average precipitation coincided with the occurrence of drought, although it remains unclear if snowfall and rainfall contributed equally to the impact of decreased precipitation. Increased relative abundance of Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera (EPT) one year following drought and decreased relative abundance two years after drought indicated high resistance but poor resilience. In contrast, chironomids showed poor resistance and high resilience. Although these patterns were not consistent across all streams, temporal coherence among streams was found in percent EPT, percent chironomids, and percent dipterans, suggesting that drought acts as a disturbance mechanism that simplifies benthos community assemblages. Biocriteria developed from 22 nearby reference streams indicated that abnormal BMI communities occurred only after recurring episodes of drought, indicating that the effects of drought are cumulative. Headwater streams may prove to be sentinel ecosystems for monitoring the impacts of climate change.

Nous avons examiné les effets d’événements de sécheresse extrême sur la structure de la communauté de macroinvertébrés benthiques (BMI) dans six cours d’eau boisés d’amont dans le centre sud de l’Ontario, Canada, pendant une période de neuf années. Il existe une forte corrélation entre l’indice moyen de l’oscillation australe – El Niño et les conditions de sécheresse (jours sans débit) dans les cours d’eau étudiés. Le début et la durée de la sécheresse ont varié d’un cours d’eau à l’autre et d’une année à l’autre. Les précipitations sous la normale coïncident avec la présence de sécheresse, bien qu’il ne soit pas clair si les chutes de neige et de pluie ont contribué également aux impacts des précipitations réduites. L’augmentation de l’abondance relative des éphéméroptères, des plécoptères et des trichoptères (EPT) une année après la sécheresse et leur réduction relative deux années après la sécheresse indiquent une forte résistance, mais une résilience faible. Au contraire, les chironomidés montrent une résistance faible, mais une résilience élevée. Bien que ces patrons n’aient pas été uniformes dans tous les cours d’eau, il y avait une cohérence dans le temps entre les cours d’eau en ce a trait au pourcent d’EPT, au pourcent de chironomidés et le pourcent de diptères, ce qui laisse penser que la sécheresse agit comme un mécanisme de perturbation qui simplifie la structure des communautés benthiques. Les critères biologiques mis au point à partir de l’étude de 22 cours d’eau témoins avoisinants indiquent que les peuplements de BMI anormaux ne se développent qu’après des épisodes répétés de sécheresse, ce qui laisse croire que les effets de la sécheresse sont cumulatifs. Les cours d’eau d’amont pourraient s’avérer être des écosystèmes sentinelles pour la surveillance des impacts du changement climatique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2008

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