Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Alejandro de Abonutico : un peligro para los necios.

Presenta un proyecto educativo desarrollado por el IES Isabel la Católica con alumnos de griego de Segundo de Bachillerato dentro del Proyecto Sócrates Comenius Acción I. El proyecto que analiza la historia y la cultura del siglo II d.C., parte del la manipulación de la obra griega 'Alejandro o el falso profeta' de Luciano de Samosata. Y su objetivo consiste en descubrir las artimañas utilizadas por Alejandro de Abonutico para embaucar a la gente y al mismo tiempo identificar los recursos utilizados por Luciano de Samosata para describir a este falso profeta, todo ello a través del trabajo en grupo y las puestas en común.

Response of the benthic macroinvertebrate community to a point source in La Tordera stream (Catalonia, NE Spain)

Vam monitoritzar paràmetres físics i químics, macroinvertebrats bentònics, clorofil·la a, productors primaris i matèria orgànica durant un any (2001-2002) per examinar els efectes d'una font puntual sobre la composició taxonòmica, la estructura de la comunitat, l'organització funcional, la utilització de l'habitat i la estoquiometria al riu la Tordera (Catalunya). Aigües avall de la font puntual, concentració de nutrients, cabal i conductivitat eren majors que al tram d'aigües amunt, mentre que oxigen dissolt era menor. La densitat de macroinvertebrats era més elevada al tram d'aigües avall però la biomassa era similar als dos trams. La riquesa taxonòmica al tram de dalt era un 20% més alt que al tram de baix. Els anàlisis d'ordenació separen clarament els dos trams en el primer eix, mentre que els dos trams presentaven una pauta temporal similar en el segon eix. La similaritat entre els dos trams en composició taxonòmica, densitats i biomasses després de les crescudes d'abril i maig de 2002, indiquen que les pertorbacions del cabal poden actuar com a un mecanisme de reinici de la comunitat bentònica i jugar un paper important per a la restauració d'ecosistemes fluvials. Els dos trams presentaven una biomassa de perifiton, plantes vasculars, CPOM i FPOM similars, mentre que clorofil·la a, algues filamentoses, molses i SPOM eren majors al tram d'aigües avall. La densitat relativa de trituradors era menor sota la font puntual mentre que col·lectors i filtradors van ser afavorits. La biomassa relativa de trituradors també era menor sota la font puntual, però la biomassa de col·lectors i depredadors va augmentar. Les relacions entre densitat de grups tròfics i els seus recursos eren rarament significatives. La relació s'explicava millor amb la biomassa de macroinvertebrats. Els dos trams compartien la mateixa relació per raspadors, col·lectors i filtradors però no per trituradors i depredadors. La densitat i la biomassa de macroinvertebrats es trobaven positivament correlacionades amb la quantitat de recursos tròfics i la complexitat d'habitat, mentre que la riquesa taxonòmica es trobava negativament relacionada amb paràmetres hidràulics. La influència dels substrats inorgànics prenia menor rellevància per a la distribució dels macroinvertebrats. Els anàlisis d'ordenació mostren com les variables del microhabitat de major rellevància eren CPOM, clorofil·la a, algues filamentoses i velocitat. La cobertura de sorra només era significativa per al tram d'aigües amunt i les molses, al d'aigües avall. El número de correlacions significatives entre macroinvertebrats i les variables del microhabitat era més elevat per al tram de dalt que per al de baix, bàsicament per diferències en composició taxonòmica. La biomassa de macroinvertebrats va aportar una informació semblant a la obtinguda per la densitat. Perifiton i molses tenien uns continguts de nutrients similars en els dos trams. Els %C i %N d'algues filamentoses també eren similars en els dos trams però el %P sota la font puntual era el doble que al tram de dalt. Les relacions estoquiomètriques en CPOM, FPOM i SPOM eren considerablement menors sota la font puntual. Els continguts elementals i relacions van ser molt variables entre taxons de macroinvertebrats però no van resultar significativament diferents entre els dos trams. Dípters, tricòpters i efemeròpters presentaven una estoquiometria similar, mentre que el C i el N eren inferiors en moluscs i el P en coleòpters. Els depredadors presentaven un contingut en C i N més elevat que la resta de grups tròfics, mentre que el P era major en els filtradors. Els desequilibris elementals entre consumidors i recursos eren menors en el tram d'aigües avall. A la tardor i l'hivern la major font de nutrients va ser la BOM mentre que a la primavera i a l'estiu va ser el perifiton.

Experimental verification of suction sampler capture efficiency in grasslands of differing vegetation height and structure

1. Suction sampling is a popular method for the collection of quantitative data on grassland invertebrate populations, although there have been no detailed studies into the effectiveness of the method. 2. We investigate the effect of effort (duration and number of suction samples) and sward height on the efficiency of suction sampling of grassland beetle, true bug, planthopper and spider Populations. We also compare Suction sampling with an absolute sampling method based on the destructive removal of turfs. 3. Sampling for durations of 16 seconds was sufficient to collect 90% of all individuals and species of grassland beetles, with less time required for the true bugs, spiders and planthoppers. The number of samples required to collect 90% of the species was more variable, although in general 55 sub-samples was sufficient for all groups, except the true bugs. Increasing sward height had a negative effect on the capture efficiency of suction sampling. 4. The assemblage structure of beetles, planthoppers and spiders was independent of the sampling method (suction or absolute) used. 5. Synthesis and applications. In contrast to other sampling methods used in grassland habitats (e.g. sweep netting or pitfall trapping), suction sampling is an effective quantitative tool for the measurement of invertebrate diversity and assemblage structure providing sward height is included as a covariate. The effective sampling of beetles, true bugs, planthoppers and spiders altogether requires a minimum sampling effort of 110 sub-samples of duration of 16 seconds. Such sampling intensities can be adjusted depending on the taxa sampled, and we provide information to minimize sampling problems associated with this versatile technique. Suction sampling should remain an important component in the toolbox of experimental techniques used during both experimental and management sampling regimes within agroecosystems, grasslands or other low-lying vegetation types.

The role of flower inclination, depth, and height in the preferences of a pollinating beetle (Coleoptera : Glaphyridae)

Amphicoma ( Glaphyridae) beetles are important pollinators of red bowl-shaped flowers in the Mediterranean. The role of color and shape in flower choice is well studied but the roles of inclination, depth, and height have seldom been investigated. Under field conditions, models were used to experimentally manipulate these three characters and visitation rates of beetles were recorded. Models with red horizontal surfaces were visited significantly more often than models with red vertical surfaces. Shallow flower models were visited significantly more than deeper equivalents. Models below or at the height of natural flower populations elicited significantly more landings than models above the height of flowers. Inclination, depth, and height characteristics are all likely to be important components in the flower preferences exhibited by pollinating beetles.

The effects of non-host plant essential oil volatiles on the behaviour of the pollen beetle Meligethes aeneus

The use of semiochemicals for manipulation of the pollen beetle Meligethes aeneus (Fabricius) (Coleoptera: Nitidulidae) is being investigated for potential incorporation into a push-pull control strategy for this pest, which damages oilseed rape, Brassica napus L. (Brassicaceae), throughout Europe. The response of M. aeneus to non-host plant volatiles was investigated in laboratory assays to establish whether they have any effect on host plant location behaviour. Two approaches were used. First a novel, moving-air bioassay using air funnels was developed to compare the response of M. aeneus to several non-host plant essential oils. The beetles avoided the host plant flowers in the presence of non-host volatiles, suggesting that M. aeneus uses olfactory cues in host location and/or acceptance. The results were expressed as 'repellency values' in order to compare the effects of the different oils tested. Lavender (Lavendula angustifolia Miller) (Lamiaceae) essential oil gave the highest repellency value. In addition, a four-arm olfactometer was used to investigate olfactory responses, as this technique eliminated the influence of host plant visual and contact cues. The attraction to host plant volatiles was reduced by the addition of non-host plant volatiles, but in addition to masking the host plant volatiles, the non-host volatiles were avoided when these were presented alone. This is encouraging for the potential use of non-host plants within a push-pull strategy to reduce the pest colonisation of crops. Further testing in more realistic semi-field and field trials is underway.

Evaluating the efficiency of sampling methods in assessing soil macrofauna communities in arable systems

The soil fauna is often a neglected group in many large-scale studies of farmland biodiversity due to difficulties in extracting organisms efficiently from the soil. This study assesses the relative efficiency of the simple and cheap sampling method of handsorting against Berlese-Tullgren funnel and Winkler apparatus extraction. Soil cores were taken from grassy arable field margins and wheat fields in Cambridgeshire, UK, and the efficiencies of the three methods in assessing the abundances and species densities of soil macroinver-tebrates were compared. Handsorting in most cases was as efficient at extracting the majority of the soil macrofauna as the Berlese-Tullgren funnel and Winkler bag methods, although it underestimated the species densities of the woodlice and adult beetles. There were no obvious biases among the three methods for the particular vegetation types sampled and no significant differences in the size distributions of the earthworms and beetles. Proportionally fewer damaged earthworms were recorded in larger (25 x 25 cm) soil cores when compared with smaller ones (15 x 15 cm). Handsorting has many benefits, including targeted extraction, minimum disturbance to the habitat and shorter sampling periods and may be the most appropriate method for studies of farmland biodiversity when a high number of soil cores need to be sampled. (C) 2008 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

The value of sown grass margins for enhancing soil macrofaunal biodiversity in arable systems

The presence of a grass strip was found to be beneficial to soil macrofauna, increasing the species densities and abundances of earthworms, woodlice and staphylinid beetles. The biodiversity of the three main feeding groups - predators, soil ingesters and litter consumers - was also significantly higher in the grass strips than in the field edges without strips, indicating that establishment of grassy margins in arable fields may enhance ecosystem services such as soil fertility and pest control. The grass strip habitat contained a large number of species of soil macrofauna, being second only to hedgerow habitat, with 10% of the total species list for the farm found only within the margins. Of the rare species recorded on the farm, five of the nine were from the grass strips, four of which were found only there. This study shows that establishing grassy strips in the margins of arable fields increases the biodiversity of the soil macrofauna, both within fields (alpha diversity) and across the farm (beta diversity). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

The value of arable field margins for enhancing soil macrofaunal biodiversity in agroecosystems

The presence of a grass strip was found to be beneficial to soil macrofauna, increasing the species densities and abundances of earthworms, woodlice and staphylinid beetles. The biodiversity of the three main feeding groups – predators, soil ingesters and litter consumers – was also significantly higher in the grass strips than in the field edges without strips, indicating that establishment of grassy margins in arable fields may enhance ecosystem services such as soil fertility and pest control. The grass strip habitat contained a large number of species of soil macrofauna, being second only to hedgerow habitat, with 10% of the total species list for the farm found only within the margins. Of the rare species recorded on the farm, five of the nine were from the grass strips, four of which were found only there. This study shows that establishing grassy strips in the margins of arable fields increases the biodiversity of the soil macrofauna, both within fields (alpha diversity) and across the farm (beta diversity).

Contrasting success in the restoration of plant and phytophagous beetle assemblages of species-rich mesotrophic grasslands

Over the last 60 years changes to the management of species-rich mesotrophic grasslands have resulted in the large-scale loss and degradation of this habitat across Europe. Restoration of such grasslands on agriculturally improved pastures provides a potentially valuable approach to the conservation of these threatened areas. Over a four-year period a replicated block design was used to test the effects of seed addition (green hay spreading and brush harvest collection) and soil disturbance on the restoration of phytophagous beetle and plant communities. Patterns of increasing restoration success, particularly where hay spreading and soil disturbance were used in combination, were identified for the phytophagous beetles. In the case of the plants, however, initial differences in restoration success in response to these same treatments were not followed by subsequent temporal changes in plant community similarity to target mesotrophic grassland. It is possible that the long-term consequences of the management treatments would not be the establishment of beetle and plant communities characteristic of the targets for restoration. Restoration management to enhance plant establishment using hay spreading and soil disturbance techniques would, however, still increase community similarity in both taxa to that of species-rich mesotrophic grasslands, and so raise their conservation value.

Effects of grazing management on beetle and plant assemblages during the re-creation of a flood-plain meadow

Flood-plain meadows (Alopecurus-Sanguisorba grassland) are a floristically rich community of conservation importance throughout Europe. Declines in their distribution due in part to modern farming practices mean they now cover less than 1500 ha in the UK. To investigate the effect of grazing regime during the re-creation of this grassland type, target plant species were sown onto ex-arable land during 1985. Traditional management, based on a July hay cut followed by aftermath grazing was subsequently instigated, and the site was divided into replicated grazing regimes of cattle, sheep and an un-grazed control. Plant and beetle assemblages were sampled and compared to those of target flood-plain meadows and improved grassland communities. Within the re-creation treatments the absence of aftermath grazing reduced beetle abundances and species richness. Assemblages of plants were closest to that of the target flood-plain meadow under sheep grazing, although this differed little from cattle grazing. Beetle species assemblages and functional group structure were, however, closest to the target grassland under cattle grazing. For all taxa the greatest resilience to succession to the target flood-plain meadow occurred when grazing was not part of the management prescription. Although successful re-creation had not been achieved for either the plants or beetles, cutting followed by aftermath cattle grazing has provided the best management to date. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

The potential of grass field margin management for enhancing beetle diversity in intensive livestock farms

1. Declining populations of UK grassland flora and fauna have been attributed to intensification of agricultural management practices, including changes in cutting, fertilizer, grazing and drainage regimes. We aimed to develop field margin management practices that could reverse declines in intensively managed grassland biodiversity that would have application in the UK and Europe. Here we focus on one aspect of grassland biodiversity, the beetles. 2. In four intensively managed livestock farms in south-west England, 10-m wide field margins in existing grasslands were managed to create seven treatments of increasing sward architectural complexity. This was achieved through combinations of inorganic (NPK) fertilizer, cattle grazing, and timing and height of cutting. To examine the potential influence of complexity on faunal diversity, beetles were identified to species level from suction samples taken between 2003 and 2005, and their assemblage structure was related to margin management, floral assemblages and sward architecture. 3. Beetle abundance, and species richness and evenness were influenced by margin management treatment and its interaction with year. Correlations with sward architecture and the percentage cover of dominant forbs and grasses were also found. Functional groups of the beetles showed different responses to the management treatments. In particular, higher proportional abundances of seed/flower-feeding guilds were found in treatments not receiving NPK fertilizer. 4. The assemblage structure was shown to respond to margin management treatments, sward architecture and the percentage cover of dominant forbs and grasses. The most extensively managed treatments were characterized by distinct successional trajectories from the control treatment. 5. Synthesis and applications. This study provides management options suitable for use within agri-environment schemes intended to improve faunal diversity associated with intensively managed lowland grasslands. Field margins receiving either no management or a single July silage cut were shown to support greater abundances and species richness of beetles, although subtler modifications of conventional management may also be beneficial, for example the absence of NPK fertilizer while maintaining grazing and silage cutting systems.

Responses of invertebrate trophic level, feeding guild and body size to the management of improved grassland field margins

P>1. Management of lowland mesotrophic grasslands in north-west Europe often makes use of inorganic fertilizers, high stocking densities and silage-based forage systems to maximize productivity. The impact of these practices has resulted in a simplification of the plant community combined with wide-scale declines in the species richness of grassland invertebrates. We aim to identify how field margin management can be used to promote invertebrate diversity across a suite of functionally diverse taxa (beetles, planthoppers, true bugs, butterflies, bumblebees and spiders). 2. Using an information theoretic approach we identify the impacts of management (cattle grazing, cutting and inorganic fertilizer) and plant community composition (forb species richness, grass species richness and sward architecture) on invertebrate species richness and body size. As many of these management practices are common to grassland systems throughout the world, understanding invertebrate responses to them is important for the maintenance of biodiversity. 3. Sward architecture was identified as the primary factor promoting increased species richness of both predatory and phytophagous trophic levels, as well as being positively correlated with mean body size. In all cases phytophagous invertebrate species richness was positively correlated with measures of plant species richness. 4. The direct effects of management practices appear to be comparatively weak, suggesting that their impacts are indirect and mediated though the continuous measures of plant community structure, such as sward architecture or plant species richness. 5. Synthesis and applications. By partitioning field margins from the remainder of the field, economically viable intensive grassland management can be combined with extensive management aimed at promoting native biodiversity. The absence of inorganic fertilizer, combined with a reduction in the intensity of both cutting and grazing regimes, promotes floral species richness and sward architectural complexity. By increasing sward architecture the total biomass of invertebrates also increased (by c. 60% across the range of sward architectural measures seen in this study), increasing food available for higher trophic levels, such as birds and mammals.

The importance of sward architectural complexity in structuring predatory and phytophagous invertebrate assemblages

1. Although the importance of plant community assemblages in structuring invertebrate assemblages is well known, the role that architectural complexity plays is less well understood. In particular, direct empirical data for a range of invertebrate taxa showing how functional groups respond to plant architecture is largely absent from the literature. 2. The significance of sward architectural complexity in determining the species richness of predatory and phytophagous functional groups of spiders, beetles, and true bugs, sampled from 135 field margin plots over 2 years was tested. The present study compares the relative importance of sward architectural complexity to that of plant community assemblage. 3. Sward architectural complexity was found to be a determinant of species richness for all phytophagous and predatory functional groups. When individual species responses were investigated, 62.5% of the spider and beetle species, and 50.0% of the true bugs responded to sward architectural complexity. 4. Interactions between sward architectural complexity and plant community assemblage indicate that the number of invertebrate species supported by the plant community alone could be increased by modification of sward architecture. Management practices could therefore play a key role in diversifying the architectural structure of existing floral assemblages for the benefit of invertebrate assemblages. 5. The contrasting effects of sward architecture on invertebrate functional groups characterised by either direct (phytophagous species) or indirect (predatory species) dependence on plant communities is discussed. It is suggested that for phytophagous taxa, plant community assemblage alone is likely to be insufficient to ensure successful species colonisation or persistence without appropriate development of sward architecture.

Establishing field margins to promote beetle conservation in arable farms

This study investigates the function of non-cropped field margins in arable farming systems for enhancing the biodiversity value of beetle communities. Three different sown seed mixtures were used to establish field margins, a Countryside Stewardship mix, a fine grass and forbs mix and a tussock grass and forbs mix. The structure of beetle communities in the first full year of establishment was found to show no difference between the tussock grass and Countryside Stewardship margins. However, both differed from the fine grass margins, which supported lower overall abundance and species richness of beetles. This was attributed to small-scale architectural differences between species of fine and tussock grasses, rather than differences in plant composition. Body size distributions of beetles showed distinct similarities between the Countryside Stewardship and tussock margins. A greater abundance of large beetles was found in fine grass margins, although in all cases these body size distributions were attributed to a small number of species or a taxonomically distinct group. All three margin types included beetle species of conservation value. The importance of these results was discussed in the context of the value of these seed mixtures for invertebrate conversation. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.