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.

Reference values for handgrip strength in among healthy young adults

Background: Isometric grip strength, evaluated with a handgrip dynamometer, is a marker of current nutritional status and cardiometabolic risk and future morbidity and mortality. We present reference values for handgrip strength in healthy young Colombian adults (aged 18 to 29 years). Methods: The sample comprised 5.647 (2.330 men and 3.317 women) apparently healthy young university students (mean age, 20.6±2.7 years) attending public and private institutions in the cities of Bogota and Cali (Colombia). Handgrip strength was measured two times with a TKK analogue dynamometer in both hands and the highest value used in the analysis. Sex- and age-specific normative values for handgrip strength were calculated using the LMS method and expressed as tabulated percentiles from 3 to 97 and as smoothed centile curves (P3, P10, P25, P50, P75, P90 and P97). Results: Mean values for right and left handgrip strength were 38.1±8.9 and 35.9±8.6 kg for men, and 25.1±8.7 and 23.3±8.2 kg for women, respectively. Handgrip strength increased with age in both sexes and was significantly higher in men in all age categories. The results were generally more homogeneous amongst men than women. Conclusions: Sex- and age-specific handgrip strength normative values among healthy young Colombian adults are defined. This information may be helpful in future studies of secular trends in handgrip strength and to identify clinically relevant cut points for poor nutritional and elevated cardiometabolic risk in a Latin American population. Evidence of decline in handgrip strength before the end of the third decade is of concern and warrants further investigation

Resonancia magnética cardiaca: medidas lineales y volumétricas en adultos sanos

Introducción: La gran mayoría de las medidas de normalidad utilizadas para la interpretación de resonancia cardiaca son extrapoladas de las medidas de ecocardiografía. Los limitados registros de medidas de normalidad se encuentran ajustados en poblaciones extranjeras, no hay registros en latinoamericanos. Objetivo: Determinar las dimensiones cardiacas utilizando resonancia magnética en una población de personas sin antecedente médicos con repercusión cardiaca para lograr una muestra de valores que permitan ajustar las medidas de normalidad utilizadas por nuestro servicio. Materiales y métodos: se analizaron 45 sujetos sanos con edad comprendida entre los 21 y 45 años, las adquisiciones se realizaron utilizando un equipo de RM de 1,5 teslas, el análisis de las imágenes se realizó mediante el programa Cardiac Volume Vx. Se evaluaron múltiples parámetros morfofuncionales a través de análisis estadístico por medio del sistema SPSS versión 23. Resultados: Mediciones obtenidas de ventrículo izquierdo principales fueron volumen diastólico en mujeres de 62 ml +/- 7.1 y en hombres de 65 ml +/- 11.2 y fracción de eyección de 60 % +/- 5 en mujeres y de 62 % +/- 9 en hombres. En ventrículo derecho el volumen diastólico final se encontró 81.8 ml +/- 14.6 en mujeres y 100 ml +/- 24.8 en hombres y fracción de eyección de 53 % +/- 17 en mujeres y de 45 % +/- 12 en hombres. Volumen de fin de diástole de 50 +/- 12.7 ml en mujeres y de 49 ml +/- 19 ml en hombres y fracción de eyección de aurícula izquierda de 55 % +/- 0.08 en mujeres y de 50 % +/- 0.07 en hombres. Volumen de fin de diástole de 44.1 ml +/- 18.5 en mujeres y de 49.2 ml +/- 22.9 en hombres y fracción de eyección de aurícula derecha de 50 % +/- 11 en mujeres y de 45 % +/- 8 en hombres. Se obtuvieron otras medidas lineales y volumétricas adicionales de cavidades cardiacas y de grandes vasos supracardiacos. Conclusiones: se describen los valores de referencia de los parámetros morfofuncionales de las cavidades cardiacas y de vasos supracardiacos. El sexo fue tenido en cuenta como covariable relacionada con la modificación de los parámetros evaluados. Se sugieren variaciones en las medidas de cavidades cardiacas para la población estudiada relacionada con aclimatación crónica a la altitud de la ciudad de Bogotá.

Stable Isotope Analysis Reveals That Agricultural Habitat Provides an Important Dietary Component for Nonbreeding Dunlin

Although shorebirds spending the winter in temperate areas frequently use estuarine and supratidal (upland) feeding habitats, the relative contribution of each habitat to individual diets has not been directly quantified. We quantified the proportional use that Calidris alpina pacifica (Dunlin) made of estuarine vs. terrestrial farmland resources on the Fraser River Delta, British Columbia, using stable isotope analysis (δ13C, δ15N) of blood from 268 Dunlin over four winters, 1997 through 2000. We tested for individual, age, sex, morphological, seasonal, and weather-related differences in dietary sources. Based on single- (δ13C) and dual-isotope mixing models, the agricultural habitat contributed approximately 38% of Dunlin diet averaged over four winters, with the balance from intertidal flats. However, there was a wide variation among individuals in the extent of agricultural feeding, ranging from about 1% to 95% of diet. Younger birds had a significantly higher terrestrial contribution to diet (43%) than did adults (35%). We estimated that 6% of adults and 13% of juveniles were obtaining at least 75% of their diet from terrestrial sources. The isotope data provided no evidence for sex or overall body size effects on the proportion of diet that is terrestrial in origin. The use of agricultural habitat by Dunlin peaked in early January. Adult Dunlin obtained a greater proportion of their diet terrestrially during periods of lower temperatures and high precipitation, whereas no such relationship existed for juveniles. Seasonal variation in the use of agricultural habitat suggests that it is used more during energetically stressful periods. The terrestrial farmland zone appears to be consistently important as a habitat for juveniles, but for adults it may provide an alternative feeding site used as a buffer against starvation during periods of extreme weather. Loss or reduction of agricultural habitat adjacent to estuaries may negatively impact shorebird fitness, with juveniles disproportionately affected.

Dispersal capacity and diet breadth modify the response of wild bees to habitat loss

Habitat loss poses a major threat to biodiversity, and species-specific extinction risks are inextricably linked to life-history characteristics. This relationship is still poorly documented for many functionally important taxa, and at larger continental scales. With data from five replicated field studies from three countries, we examined how species richness of wild bees varies with habitat patch size. We hypothesized that the form of this relationship is affected by body size, degree of host plant specialization and sociality. Across all species, we found a positive species–area slope (z ¼ 0.19), and species traits modified this relationship. Large-bodied generalists had a lower z value than small generalists. Contrary to predictions, small specialists had similar or slightly lower z value compared with large specialists, and small generalists also tended to be more strongly affected by habitat loss as compared with small specialists. Social bees were negatively affected by habitat loss (z ¼ 0.11) irrespective of body size. We conclude that habitat loss leads to clear shifts in the species composition of wild bee communities.

Ecological and life-history traits predict bee species responses to environmental disturbances

The ability to predict the responses of ecological communities and individual species to human-induced environmental change remains a key issue for ecologists and conservation managers alike. Responses are often variable among species within groups making general predictions difficult. One option is to include ecological trait information that might help to disentangle patterns of response and also provide greater understanding of how particular traits link whole clades to their environment. Although this ‘‘trait-guild” approach has been used for single disturbances, the importance of particular traits on general responses to multiple disturbances has not been explored. We used a mixed model analysis of 19 data sets from throughout the world to test the effect of ecological and life-history traits on the responses of bee species to different types of anthropogenic environmental change. These changes included habitat loss, fragmentation, agricultural intensification, pesticides and fire. Individual traits significantly affected bee species responses to different disturbances and several traits were broadly predictive among multiple disturbances. The location of nests – above vs. below ground – significantly affected response to habitat loss, agricultural intensification, tillage regime (within agriculture) and fire. Species that nested above ground were on average more negatively affected by isolation from natural habitat and intensive agricultural land use than were species nesting below ground. In contrast below-ground-nesting species were more negatively affected by tilling than were above-ground nesters. The response of different nesting guilds to fire depended on the time since the burn. Social bee species were more strongly affected by isolation from natural habitat and pesticides than were solitary bee species. Surprisingly, body size did not consistently affect species responses, despite its importance in determining many aspects of individuals’ interaction with their environment. Although synergistic interactions among traits remain to be explored, individual traits can be useful in predicting and understanding responses of related species to global change.

Senescence rates are determined by ranking on the fast-slow life-history continuum

Comparative analyses of survival senescence by using life tables have identified generalizations including the observation that mammals senesce faster than similar-sized birds. These generalizations have been challenged because of limitations of life-table approaches and the growing appreciation that senescence is more than an increasing probability of death. Without using life tables, we examine senescence rates in annual individual fitness using 20 individual-based data sets of terrestrial vertebrates with contrasting life histories and body size. We find that senescence is widespread in the wild and equally likely to occur in survival and reproduction. Additionally, mammals senesce faster than birds because they have a faster life history for a given body size. By allowing us to disentangle the effects of two major fitness components our methods allow an assessment of the robustness of the prevalent life-table approach. Focusing on one aspect of life history - survival or recruitment - can provide reliable information on overall senescence.

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.

Male morphology and dishonest signalling in a fig wasp

Despite theoretical predictions, dishonest signalling has rarely been observed in aggressive interactions. We present evidence of such signalling in the nonpollinating. g wasp Philotrypesis sp. A ex Ficus rubiginosa. First, morphometric data indicated that an alternative 'atypical' male morph (17.8% of individuals) exists that tends to be larger in body size and has longer mandibles for a given body size than other 'typical' males. Second, behavioural observations suggested that males use mandible gape width (which depends on mandible length) as a cue to assess opponents before fights and retreat without escalating if they are unlikely to win, and, probably because their greater mandible gape width causes more opponents to retreat without escalating, that atypical males engaged in fewer fights than typical males for a given body size but had higher mating success. Third, atypical males were less likely to win fights than typical males of similar mandible length relative to opponents. In addition, we found that atypical males incur more injuries (greater receiver-dependent signal costs) than typical males of similar body size relative to rivals. We discuss the implications of our findings for future work on dishonest signalling. (C) 2009 The Association for the Study of Animal Behaviour. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fighting strategies in two species of fig wasp

Although theory exists concerning the types of strategies that should be used in contests over resources, empirical work explicitly testing its predictions is relatively rare. We investigated male fighting strategies in two nonpollinating. g wasp species associated with Ficus rubiginosa figs. In Sycoscapter sp. A, males did not assess each other before or during fights over mating opportunities. Instead,fights continued until the loser reached an energetic cost threshold that was positively correlated with its body size (fighting ability) and retreated. In Philotrypesis sp. B, pre fight assessment was indicated, with males attacking competitively inferior rivals to remove them from the competitor pool ( they then continued to do so until they reached a cost threshold that was again positively correlated with body size). Using data on species ecology, we discuss our findings with respect to theory on when different fighting strategies should evolve. We argue that the type of strategy used by a. g wasp species is determined by its relative benefits in terms of inclusive fitness. (c) 2008 The Association for the Study of Animal Behaviour. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

On the stability of populations of mammals, birds, fish and insects

A key concern for conservation biologists is whether populations of plants and animals are likely to fluctuate widely in number or remain relatively stable around some steady-state value. In our study of 634 populations of mammals, birds, fish and insects, we find that most can be expected to remain stable despite year to year fluctuations caused by environmental factors. Mean return rates were generally around one but were higher in insects (1.09 +/- 0.02 SE) and declined with body size in mammals. In general, this is good news for conservation, as stable populations are less likely to go extinct. However, the lower return rates of the large mammals may make them more vulnerable to extinction. Our estimates of return rates were generally well below the threshold for chaos, which makes it unlikely that chaotic dynamics occur in natural populations - one of ecology's key unanswered questions.

Life-history evolution under a production constraint

The recently formulated metabolic theory of ecology has profound implications for the evolution of life histories. Metabolic rate constrains the scaling of production with body mass, so that larger organisms have lower rates of production on a mass-specific basis than smaller ones. Here, we explore the implications of this constraint for life-history evolution. We show that for a range of very simple life histories, Darwinian fitness is equal to birth rate minus death rate. So, natural selection maximizes birth and production rates and minimizes death rates. This implies that decreased body size will generally be favored because it increases production, so long as mortality is unaffected. Alternatively, increased body size will be favored only if it decreases mortality or enhances reproductive success sufficiently to override the preexisting production constraint. Adaptations that may favor evolution of larger size include niche shifts that decrease mortality by escaping predation or that increase fecundity by exploiting new abundant food sources. These principles can be generalized to better understand the intimate relationship between the genetic currency of evolution and the metabolic currency of ecology.

The use of image analysis to estimate population growth rate in Daphnia magna

1. Population growth rate (PGR) is central to the theory of population ecology and is crucial for projecting population trends in conservation biology, pest management and wildlife harvesting. Furthermore, PGR is increasingly used to assess the effects of stressors. Image analysis that can automatically count and measure photographed individuals offers a potential methodology for estimating PGR. 2. This study evaluated two ways in which the PGR of Daphnia magna, exposed to different stressors, can be estimated using an image analysis system. The first method estimated PGR as the ratio of counts of individuals obtained at two different times, while the second method estimated PGR as the ratio of population sizes at two different times, where size is measured by the sum of the individuals' surface areas, i.e. total population surface area. This method is attractive if surface area is correlated with reproductive value (RV), as it is for D. magna, because of the theoretical result that PGR is the rate at which the population RV increases. 3. The image analysis system proved reliable and reproducible in counting populations of up to 440 individuals in 5 L of water. Image counts correlated well with manual counts but with a systematic underestimate of about 30%. This does not affect accuracy when estimating PGR as the ratio of two counts. Area estimates of PGR correlated well with count estimates, but were systematically higher, possibly reflecting their greater accuracy in the study situation. 4. Analysis of relevant scenarios suggested the correlation between RV and body size will generally be good for organisms in which fecundity correlates with body size. In these circumstances, area estimation of PGR is theoretically better than count estimation. 5. Synthesis and applications. There are both theoretical and practical advantages to area estimation of population growth rate when individuals' reproductive values are consistently well correlated with their surface areas. Because stressors may affect both the number and quality of individuals, area estimation of population growth rate should improve the accuracy of predicting stress impacts at the population level.

The allometry of ornaments and weapons

Exaggerated male traits that have evolved under sexual selection include ornaments to attract mates and weapons to deter rivals. Data from studies of many such traits in diverse kinds of organisms show that they almost universally exhibit positive allometries. Both ornaments and weapons increase disproportionately with overall body size, resulting in scaling exponents within species that are consistently > 1.0 and usually in the range 1.5-2.5. We show how scaling exponents reflect the relative fitness advantages of ornaments vs. somatic growth by using a simple mathematical model of resource allocation during ontogeny. Because the scaling exponents are similar for the different taxonomic groups, it follows that the fitness advantages of investing in ornaments also are similar. The model also shows how selection for ornaments influences body size at first reproduction and explains why interspecific allometries have consistently lower exponents than intraspecific ones.

Temperature and the development rates of thrips: evidence for a constraint on local adaptation?

Typically, the relationship between insect development and temperature is described by two characteristics: the minimum temperature needed for development to occur (T-min) and the number of day degrees required (DDR) for the completion of development. We investigated these characteristics in three English populations of Thrips major and T tabaci [Cawood, Yorkshire (N53degrees49', W1degrees7'); Boxworth, Cambridgeshire (N52degrees15', W0degrees1'); Silwood Park, Berkshire (N51degrees24', W0degrees38')], and two populations of Frankliniella occidentalis (Cawood; Silwood Park). While there were no significant differences among populations in either T-min (mean for T major = 7.0degreesC; T tabaci = 5.9degreesC; F. occidentalis = 6.7degreesC) or DDR (mean for T major = 229.9; T tabaci = 260.8; F occidentalis = 233.4), there were significant differences in the relationship between temperature and body size, suggesting the presence of geographic variation in this trait. Using published data, in addition to those newly collected, we found a negative relationship between T-min. and DDR for F occidentalis and T tabaci, supporting the hypothesis that a trade-off between T-min and DDR may constrain adaptation to local climatic conditions.