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Catastrophic disturbances in headwater streams: the long-term ecological effects of debris flows and debris floods in the Klamath Mountains, northern California

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Abstract:

Debris flows and debris floods are catastrophic disturbances in steep, mountainous landscapes throughout the world, but little is known about the long-term ecological effects of these events on headwater streams. In 10 basins (10–20km2) in the Klamath Mountains, northern California, USA, we used a space-for-time substitution to infer the long-term (10–100years) effects of debris flows on stream ecosystem structure. Debris flows mobilized sediment and wood and removed riparian vegetation from large portions of channel networks. Stream temperatures were significantly warmer in streams that had recent debris flows (<10years ago). Large wood, benthic organic matter, and detritivorous stoneflies were all very sparse in recent debris flow streams, suggesting that allochthonous energy pathways took decades to recover. Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) were abundant in recent debris flow streams, but populations of other vertebrates such as coastal giant salamander (Dicamptodon tenebrosus) and coastal tailed frog (Ascaphus truei) were virtually absent. Increased frequencies of catastrophic debris flows associated with forest management practices can have significant negative impacts on aquatic biodiversity in forested, mountainous landscapes.

Les coulées et les crues de débris constituent des perturbations catastrophiques dans les paysages escarpés et montagneux partout dans le monde; on connaît, cependant, peu de choses sur les effets à long terme de ces événements sur les cours d’eau d’amont. Dans 10 bassins versants (10–20km2) dans les monts Klamath, nord de la Californie, É.-U., nous avons utilisé la substitution du temps par l’espace pour déduire les effets à long terme (10–100 ans) des coulées de débris sur la structure des écosystèmes d’eau courante. Les coulées de débris mobilisent les sédiments et le bois et arrachent la végétation riveraine sur une grande partie des réseaux de chenaux. Les températures de l’eau sont significativement plus élevées dans les cours d’eau qui ont connu des coulées de débris récentes (< de 10 ans). Les grands débris ligneux, la matière organique benthique et les plécoptères détritivores sont tous très réduits dans les cours d’eau qui ont subi récemment des coulées de débris, ce qui laisse croire que la voie énergétique allochtone met des décennies à se rétablir. Les truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) sont abondantes dans les cours d’eau affectés récemment par des coulées de débris, mais les populations des autres vertébrés, tels que la grande salamandre du nord (Dicamptodon tenebrosus) et la grenouille à queue côtière (Ascaphus truei), sont pratiquement absentes. Les fréquences accrues des coulées de débris catastrophiques associées aux pratiques forestières peuvent avoir des impacts négatifs significatifs sur la biodiversité aquatique dans les paysages forestiers de montagne.

Document Type: Research Article

Publication date: 2010-10-01

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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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