Flow permanence affects aquatic macroinvertebrate diversity and community structure in three headwater streams in a forested catchment

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Abstract:

Drying can be a common disturbance affecting macroinvertebrate communities in headwater streams. Whether intermittent and ephemeral streams have a lower diversity and (or) unique assemblage structure relative to physically similar and nearby perennial streams is still debated. We investigated changes in the diversity and assemblage composition of aquatic macroinvertebrates occupying debris dams in three headwater streams with a gradient of flow permanence (perennial, intermittent, and ephemeral) during a dry period in the austral summer of 2007 and a wet period in the spring of 2008. In the dry period, mean taxon richness and abundance in debris dams were lower in the intermittent and ephemeral streams than in the perennial stream, and the length of time without connected surface flow appeared to produce different patterns in community composition. However, during the wet period, mean taxon richness, abundance, and community composition of macroinvertebrates were very similar among the three streams. Hierarchical Bayesian modeling showed evidence for a strong effect of permanence on taxon richness, abundance, and evenness within debris dams. Taxa from the perennial stream were extremely efficient at colonizing seasonally dry nearby streams. Differences in assemblage structure between these temporary and permanent headwater streams may only arise seasonally and also appear related to flow permanence.

La sécheresse peut être une perturbation qui affecte fréquemment les communautés de macroinvertébrés dans les cours d’eau d’amont. Il existe encore un débat à savoir si les cours d’eau temporaires et éphémères possèdent une diversité réduite et (ou) une structure de peuplement particulière par rapport aux cours d’eau permanents physiquement semblables et situés à proximité. Nous avons étudié les changements de diversité et de composition des peuplements de macroinvertébrés aquatiques dans les barrages de débris dans trois cours d’eau d’amont présentant un gradient de permanence du débit (permanent, intermittent et éphémère) durant une période de sécheresse pendant l’été austral en 2007 et une période de précipitations au printemps 2008. Durant la période sèche, la richesse moyenne en taxons et l’abondance dans les barrages de débris étaient plus basses dans les cours d’eau intermittent et éphémère que dans le permanent et la durée de la période sans écoulement continu en surface semble déterminer des patrons différents de composition de la communauté. Cependant, durant la période humide, la richesse moyenne en taxons, ainsi que l’abondance et la composition de la communauté de macroinvertébrés, sont très semblables dans les trois cours d’eau. Une modélisation hiérarchique bayésienne donne des indications d’un effet important de la permanence sur la richesse taxonomique, l’abondance et l’équitabilité dans les barrages de débris. Les taxons provenant du ruisseau permanent sont extrêmement efficaces pour coloniser les ruisseaux à sécheresse saisonnière situés à proximité. Les différences de structure de peuplement entre les cours d’eau d’amont temporaires et permanents peuvent n’exister que saisonnièrement et semblent reliées à la persistance de l’écoulement.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2010

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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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