An assessment of natural and human disturbance effects on Mexican ecosystems: current trends and research gaps

Mexico harbors more than 10% of the planet’s endemic species. However, the integrity and biodiversity of many ecosystems is experiencing rapid transformation under the influence of a wide array of human and natural disturbances. In order to disentangle the effects of human and natural disturbance regimes at different spatial and temporal scales, we selected six terrestrial (temperate montane forests, montane cloud forests, tropical rain forests, tropical semi-deciduous forests, tropical dry forests, and deserts) and four aquatic (coral reefs, mangrove forests, kelp forests and saline lakes) ecosystems. We used semiquantitative statistical methods to assess (1) the most important agents of disturbance affecting the ecosystems, (2) the vulnerability of each ecosystem to anthropogenic and natural disturbance, and (3) the differences in ecosystem disturbance regimes and their resilience. Our analysis indicates a significant variation in ecological responses, recovery capacity, and resilience among ecosystems. The constant and widespread presence of human impacts on both terrestrial and aquatic ecosystems is reflected either in reduced area coverage for most systems, or reduced productivity and biodiversity, particularly in the case of fragile ecosystems (e.g., rain forests, coral reefs). In all cases, the interaction between historical human impacts and episodic high intensity natural disturbance (e.g., hurricanes, fires) has triggered a reduction in species diversity and induced significant changes in habitat distribution or species dominance. The lack of monitoring programs assessing before/after effects of major disturbances in Mexico is one of the major limitations to quantifying the commonalities and differences of disturbance effects on ecosystem properties.

Recruitment dynamics of invasive species in rainforest habitats following Cyclone Larry

In tropical forests, natural disturbance creates opportunities for species to claim previously utilized space and resources and is considered an important mechanism in the maintenance of species diversity. However, ecologists have long recognized that disturbance also promotes exotic plant invasions. Cyclones cause extensive defoliation, loss of major branches and multiple tree falls, resulting in a significantly more open canopy and increased light and heat levels in the understorey. The widespread and massive disturbance caused by cyclones provides ideal conditions for rapid recruitment and spread of invasive species. The ecological roles of invasive species in rainforest habitats following such a severe disturbance are poorly understood. Severe category 4 Cyclone Larry crossed the North Queensland coast in March 2006 causing massive disturbance to rainforest habitats from Tully to Cairns and west to the Atherton Tablelands. We established 10 plots in an area extensively damaged by this cyclone near El Arish in North Queensland. On each plot nine 2 × 2 m quadrats were established with three quadrats per plot in each of the following treatments: (i) complete debris removal down to the soil layer, (ii) removal of coarse woody debris only, and (iii) uncleared. We monitored recruitment, growth and mortality of all native and invasive species in the 90 quadrats every 3 months since the cyclone. Here we present the recruitment dynamics of invasive species across the study area in relation to the level of disturbance, the type of quadrat treatment, and the diversity and abundance of the native recruiting flora over the first 12 months post-cyclone. Our results suggest that invasive species will mostly comprise a transient component of the flora in the early stages of the successional response. However, some species may have longer-term effects on the successional trajectory of the rainforest and future forest composition and structure.

Should I stay or should I go? : Reproductive and dispersal strategies of site-specific liverwort species

The area of intensively managed forests, in which required conditions for several liverwort species are seldom found, has expanded over the forest landscape during the last century. Liverworts are very sensitive to habitat changes, because they demand continuously moist microclimate. Consequently, about third of the forest liverworts have been classified as threatened or near threatened in Finland. The general objective of this thesis is to increase knowledge of the reproductive and dispersal strategies of the substrate-specific forest bryophytes. A further aim was to develop recommendations for conservation measures for species inhabiting unstable and stable habitats in forest landscape. Both population ecological and genetic methods have been applied in the research. Anastrophyllum hellerianum inhabits spatially and temporally limited substrate patches, decaying logs, which can be considered as unstable habitats. The results show that asexual reproduction by gemmae is the dominant mode of reproduction, whereas sexual reproduction is considerably infrequent. Unlike previously assumed, not only spores but also the asexual propagules may contribute to long-distance dispersal. The combination of occasional spore production and practically continuous, massive gemma production facilitates dispersal both on a local scale and over long distances, and it compensates for the great propagule losses that take place preceding successful establishment at suitable sites. However, establishment probability of spores may be restricted because of environmental and biological limitations linked to the low success of sexual reproduction. Long-lasting dry seasons are likely to result in a low success of sexual reproduction and decreased release rate of gemmae from the shoots, and consequent fluctuations in population sizes. In the long term, the substratum limitation is likely to restrict population sizes and cause local extinctions, especially in small-sized remnant populations. Contrastingly, larger forest fragments with more natural disturbance dynamics, to which the species is adapted, are pivotal to species survival. Trichocolea tomentella occupies stable spring and mesic habitats in woodland. The relatively small populations are increasingly fragmented with a high risk for extinction for extrinsic reasons. The results show that T. tomentella mainly invests in population persistence by effective clonal growth via forming independent ramets and in competitive ability, and considerably less in sexuality and dispersal potential. The populations possess relatively high levels of genetic diversity regardless of population size and of degree of isolation. Thus, the small-sized populations inhabiting stable habitats should not be neglected when establishing conservation strategies for the species and when considering the habitat protection of small spring sites. Restricted dispersal capacity, also on a relatively small spatial scale, is likely to prevent successful (re-)colonization in the potential habitat patches of recovering forest landscapes. By contrast, random short-range dispersal of detached vegetative fragments within populations at suitable habitat seems to be frequent. Thus, the restoration actions of spring and streamside habitats close to the populations of T. tomentella may contribute to population expansion. That, in turn, decreases the harmful effects of environmental stochasticity.

Metsän erirakenteisuutta edistävien hakkuiden kannattavuustarkastelu metsäaluetasolla

Tutkimuksessa vertailtiin metsän erirakenteisuutta edistävien poimintahakkuiden ja pienaukkohakkuiden kannattavuutta metsänhoitosuositusten mukaiseen metsänkasvatukseen Keski-Suomessa. Poimintahakkuut ja pienaukkohakkuut ovat menetelmiä, joilla voidaan lisätä luonnonmetsän häiriödynamiikan mukaista pienipiirteistä elinympäristöjen vaihtelua ja siksi ne sopivat etenkin erityiskohteisiin monimuotoisuuden, maiseman tai metsien monikäytön vuoksi. Ne johtavat yleensä vähitellen eri-ikäisrakenteiseen metsään, jossa puuston läpimittaluokkajakauma muistuttaa käänteistä J-kirjainta. Eri-ikäisrakenteisen metsänkäsittelyn taloudellista kannattavuutta puoltavat uudistumiskustannusten poisjäänti ja tukkipuihin painottuvat säännöllisin väliajoin toteutuvat hakkuut. Menetelmän soveltumista Suomen olosuhteisiin pidetään kuitenkin epävarmana. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin tasaikäisrakenteisen metsän muuttamista eri-ikäisrakenteiseksi 40 vuoden siirtymäaikana Metsähallituksen hallinnoimassa Isojäven ympäristöarvometsässä Kuhmoisissa. Tutkimusaineisto koostui 405 kuusivaltaisesta tasaikäisestä kuviosta, joiden pinta-alasta metsämaata on 636 hehtaaria. Metsän kehitystä simuloitiin puutason kasvumalleja käyttäen ja käsittelytoimenpiteet simuloitiin viisivuotiskausittain SIMO-metsäsuunnitteluohjelmistolla. Simulointien avulla selvitettiin jokaisen käsittelyskenaarion hakkuumäärät puutavaralajeittain, diskontatut kassavirrat ja puustopääoman muutos tarkasteluajanjakson aikana. Puunkorjuun yksikkökustannusten laskennan apuna käytettiin automatisoitua seurantajärjestelmää, jossa metsäkoneisiin asennettuilla matkapuhelimilla kerättiin MobiDoc2-sovelluksella metsäkoneiden käytöstä kiihtyvyystiedot, GPS-paikkatiedot ja syötetiedot. Lopulta jokaiselle käsittelyskenaariolle laskettiin metsän puuntuotannollista arvoa kuvaavalla tuottoarvon yhtälöllä nettonykyarvot, josta vähennettiin diskontatut puunkorjuun kustannukset. Tutkimuksen tulosten mukaan poimintahakkuun NPV oli 3 prosentin korkokannalla noin 91 % (7420 €/ha) ja pienaukkohakkuiden noin 99 % (8076 €/ha) metsänhoitosuositusten mukaisesta käsittelystä (8176 €/ha). Komparatiivinen statiikka osoitti, että korkokannan kasvattaminen 5 prosenttiin ei olennaisesti lisännyt nettonykyarvojen eroja. Poimintahakkuiden puunkorjuun yksikkökustannukset olivat 0,8 €/m3 harvennushakkuita pienemmät ja 7,2 €/m3 uudistushakkuita suuremmat. Pienaukkohakkuiden yksikkökustannukset olivat 0,7 €/m3 uudistushakkuita suuremmat.Tulosten perusteella on väistämätöntä että siirtymävaihe tasaikäisrakenteisesta eri-ikäisrakenteiseksi metsäksi aiheuttaa taloudellisia tappioita siitäkin huolimatta, että hakkuut ovat voimakkaita ja tehdään varttuneeseen kasvatusmetsään. Tappion määrä on metsän peitteisyyden ylläpidosta aiheutuva vaihtoehtoiskustannus.

Manufacturing of uniformly-sized silicon particles for solar cell from molten metal jet by electromagnetic pinch force

Spherical silicon solar cells are expected to serve as a technology to reduce silicon usage of photovoltaic (PV) power systems[1, 2, 3]. In order to establish the spherical silicon solar cell, a manufacturing method of uniformly sized silicon particles of 1mm in diameter is required. However, it is difficult to mass-produce the mono-sized silicon particles at low cost by existent processes now. We proposed a new method to generate liquid metal droplets uniformly by applying electromagnetic pinch force to a liquid metal jet[4]. The electromagnetic force was intermittently applied to the liquid metal jet issued from a nozzle in order to fluctuate the surface of the jet. As the fluctuation grew, the liquid jet was broken up into small droplets according to a frequency of the intermittent electromagnetic force. Firstly, a preliminary experiment was carried out. A single pulse current was applied instantaneously to a single turn coil around a molten gallium jet. It was confirmed that the jet could be split up by pinch force generated by the current. And then, electromagnetic pinch force was applied intermittently to the jet. It was found that the jet was broken up into mono-sized droplets in the case of a force frequency was equal to a critical frequency[5], which corresponds to a natural disturbance wave length of the jet. Numerical simulations of the droplet generation from the liquid jet were then carried out, which consisted of an electromagnetic analysis and a fluid flow calculation with a free surface of the jet. The simulation results were compared with the experiments and the agreement between the two was quite good.

“Islands” in Holocene forests: implications for forest openness, landscape clearance and “culture-steppe” species

Human activity has undoubtedly had a major impact on Holocene forested ecosystems, with the concurrent expansion of plants and animals associated with cleared landscapes and pasture, also known as 'culture-steppe'. However, this anthropogenic perspective may have underestimated the contribution of autogenic disturbance (e.g. wind-throw, fire), or a mixture of autogenic and anthropogenic processes, within early Holocene forests. Entomologists have long argued that the north European primary forest was probably similar in structure to pasture woodland. This idea has received support from the conservation biologist Frans Vera, who has recently strongly argued that the role of large herbivores in maintaining open forests in the primeval landscapes of Europe has been seriously underestimated. This paper reviews this debate from a fossil invertebrate perspective and looks at several early Holocene insect assemblages. Although wood taxa are indeed important during this period, species typical of open areas and grassland and dung beetles, usually associated with the dung of grazing animals, are persistent presences in many early woodland faunas. We also suggest that fire and other natural disturbance agents appear to have played an important ecological role in some of these forests, maintaining open areas and creating open vegetation islands within these systems. More work, however, is required to ascertain the role of grazing animals, but we conclude that fossil insects have a significant contribution to make to this debate. This evidence has fundamental implications in terms of how the palaeoecological record is interpreted, particularly by environmental archaeologists and palaeoecologists who may be more interested in identifying human-environment interactions rather than the ecological processes which may be preserved within palaeoecological records.

Like a rolling stone: the mobility of maerl (Corallinaceae) and the neutrality of the associated assemblages

Beds of nonattached coralline algae (maerl or rhodoliths) are widespread and considered relatively species rich. This habitat is generally found in areas where there is chronic physical disturbance such that maerl thalli are frequently moved. Little is known, however, about how natural disturbance regimes affect the species associated with maerl. This study compared the richness, animal abundance, and algal biomass of maerl-associated species over a two-year period in a wave-disturbed bed and a sheltered maerl bed. Changes in associated species over time were assessed for departures from a neutral model in which the dissimilarity between samples reflects random sampling from a common species pool. Algal biomass and species richness at the wave-exposed site and on stabilized maerl at the sheltered site were reduced at times of higher wind speeds. The changes in species richness were not distinguishable from a neutral model, implying that algal species were added at random to the assemblage as the level of disturbance lessened. Results for animal species were more mixed. Although mobile species were less abundant during windy periods at the exposed site, both neutral and non-neutral patterns were evident in the assemblages. Artificial stabilization of maerl had inconsistent effects on the richness of animals but always resulted in more attached algal species. While the results show that the response of a community to disturbance can be neutral, the domain of neutral changes in communities may be relatively small. Alongside non-neutral responses to natural disturbance, artificial stabilization always resulted in an assemblage that was more distinct than would be expected under random sampling from a common pool. Community responses to stabilization treatments did not consistently follow the predictions of the dynamic equilibrium model, the intermediate disturbance model, or a facilitation model. These inconsistencies may reflect site-specific variation in both the disturbance regime and the adjacent habitats that provide source populations for many of the species found associated with maerl.

Gorgonians of the South of Portugal: biology, ecology and conservation

O papel ecológico das gorgónias (Octocorallia: Alcyonacea) nos fundos marinhos rochosos é mundialmente reconhecido. Contudo, a informação acerca da ecologia e biologia das espécies de gorgónias nas zonas temperadas do NE Atlântico é manifestamente escassa, especialmente tendo em consideração as actuais perturbações globais, regionais e locais. Nos fundos rochosos da costa algarvia até aos 30 m, verificouse que várias espécies de gorgónias são abundantes e frequentes, nomeadamente Eunicella labiata, Eunicella gazella, Eunicella verrucosa, Leptogorgia lusitanica e Leptogorgia sarmentosa. As populações de gorgónias são co-dominadas por diferentes espécies que apresentaram elevados índices de associação, indicando reduzidos níveis de competição entre elas. Em todo o caso, a estrutura dos povoamentos diferiu com as condições locais. Todas as espécies evidenciaram padrões de distribuição semelhantes ao longo do gradiente de profundidade, i.e. a abundância aumenta significamente com a profundidade após os 15 m. A profundidades mais baixas (até aos 15 m), a distribuição das gorgónias parece ser condicionada por factores abióticos e pela competição com algas. Com efeito, os padrões de distribuição espacial das espécies de gorgónias na costa algarvia são determinados pela interacção de pressões naturais e antropogénicas (ex. pesca). Ainda que as colónias de maior tamanho não tenham sido restritas a áreas menos pescadas, em áreas mais perturbadas pela pesca, a distribuição dos tamanhos das colónias estava maioritariamente desviada para tamanhos mais pequenos. Os efeitos das perturbações naturais nas populações de gorgónias foram evidenciados pela ocorrência de padrões demográficos distintos em áreas vizinhas sujeitas a níveis semelhantes de pressões antropogénicas. Estes estudos demonstraram, ainda, que os efeitos na distribuição de frequências de tamanho das colónias são dependentes das espécies de gorgónias em causa: Eunicella labiata não parece ser afectada; Leptogorgia sarmentosa é tendencialmente afectada por pressões antropogénicas; Eunicella gazella e Leptogorgia lusitanica aparentam ser afectadas, quer por pressões naturais, quer por pressões antropogénicas. Os efeitos verificados nos padrões da distribuição de frequências de tamanho, particularmente a tendência para o desvio destas frequências para tamanhos mais pequenos em áreas sujeitas a perturbações, poderão ter consequências para a biodiversidade dos fundos sublitorais rochosos na costa algarvia. Com efeito, o presente estudo apoia o paradigma geral de que os corais são habitats que suportam comunidades de elevada biodiversidade e abundância. Num dos poucos estudos que examinam a relação entre as gorgónias e as suas comunidades de invertebrados epibentónicos, foi verificado que as gorgónias (Eunicella gazella e Leptogorgia lusitanica) sustentam comunidades ricas (11 phyla, 181 taxa) e abundantes (7284 indivíduos). Estas comunidades são dominadas por anfípodes, mas os poliquetas tiveram um grande contributo para os níveis elevados de biodiversidade. Verificou-se, igualmente, que o tamanho da colónia desempenha um papel fundamental na biodiversidade, na medida em que as colónias de menor tamanho apresentaram um contributo mais baixo, comparativamente às médias e grandes. Ainda que ambas as gorgónias partilhem a maioria das espécies amostradas, 11 e 18 taxa foram exclusivos de Eunicella gazella e Leptogorgia lusitanica, respectivamente (excluindo indivíduos com presenças únicas). No entanto, a maioria destes taxa eram ou pouco abundantes ou pouco frequentes. A excepção foi a presença de planárias (Turbellaria) de coloração branca nas colónias de Eunicella gazella, provavelmente beneficiando do efeito de camuflagem proporcionado pelos ramos com a mesma coloração. Com efeito, a complementaridade entre as comunidades epibentónicas associadas a ambas as gorgónias diminuiu quando usados os dados de presença/ausência, sugerindo que os padrões de biodiversidade são mais afectados pelas alterações na abundância relativa das espécies dominantes do que pela composição faunística. As comunidades de epifauna bentónica associadas a estas gorgónias não só apresentaram valores elevados de ®-diversidade, como de ¯- diversidade, resultantes de padrões intrincados de variabilidade na sua composição e estrutura. Ainda que o conjunto de espécies disponíveis para colonização seja, na generalidade, o mesmo para ambos os locais, cada colónia apresenta uma parte deste conjunto. Na sua totalidade, as colónias de gorgónias poderão funcionar como uma metacomunidade, mas a estrutura das comunidades associadas a cada colónia (ex. número total de espécies e abundância) parecem depender dos atributos da colónia, nomeadamente superfície disponível para colonização (altura, largura e área), complexidade e heterogeneidade (dimensão fractal e lacunaridade, respectivamente) e cobertura epibentónica “colonial” (ex. fauna colonial e algas macroscópicas; CEC). Numa primeira tentativa para quantificar a relação entre as gorgónias e os invertebrados epibentónicos a elas associados (em termos de abundância e riqueza específica), verificou-se que a natureza e a intensidade destas relações dependem da espécie hospedeira e variam para os grupos taxonómicos principais. No entanto, independentemente do grupo taxonómico, a riqueza específica e a abundância estão significativamente correlacionadas com a CEC. Com efeito, a CEC provavelmente devido a um efeito trófico (aumento da disponibilidade alimentar directo ou indirecto), combinado com a superfície disponível para colonização (efeito espécies-área) foram as variáveis mais relacionadas com os padrões de abundância e riqueza específica. Por outro lado, ainda que a complexidade estrutural seja frequentemente indicada como um dos factores responsáveis pela elevada diversidade e abundância das comunidades bentónicas associadas a corais, a dimensão fractal e a lacunaridade apenas foram relevantes nas comunidades associadas a Leptogorgia lusitanica. A validade do paradigma que defende que a complexidade estrutural promove a biodiversidade poderá ser, então, dependente da escala a que se realizam os estudos. No caso das gorgónias, o efeito da complexidade ao nível dos agregados de gorgónias poderá ser muito mais relevante do que ao nível da colónia individual, reforçando a importância da sua conservação como um todo, por forma a preservar a diversidade de espécies hospedeiras, o seu tamanho e estrutura. Actividades antropogénicas como a pesca, podem, ainda, ter efeitos negativos ao nível da reprodução de espécies marinhas. Analogamente ao verificado para os padrões de distribuição espacial das populações de gorgónias na costa algarvia, a informação relativa à sua reprodução é igualmente escassa. Os estudos realizados em populações de Eunicella gazella a 16m de profundidade, demonstraram que o desenvolvimento anual das estruturas reprodutivas é altamente sincronizado entre os sexos. A razão entre sexos na população foi de 1.09 (F:M), encontrando-se perto da paridade. A espermatogénese estende-se por 6 a 8 meses, enquanto que a oogénese é mais demorada, levando mais de um ano para que os oócitos se desenvolvam até estarem maduros. Antes da libertação dos gâmetas, foi observada uma elevada fecundidade nas fêmeas (27.30§13.24 oócitos pólipo−1) e nos machos (49.30§31.14 sacos espermáticos pólipo−1). Estes valores encontram-se entre os mais elevados reportados à data para zonas temperadas. A libertação dos gâmetas (não há evidência de desenvolvimento larvar, nem à superfície da colónia, nem no seu interior) occorre em Setembro/ Outubro, após um período de elevada temperatura da água do mar. As fêmeas emitem oócitos maduros de elevadas dimensões, retendo, todavia, os oócitos imaturos que se desenvolvem apenas na época seguinte. Ainda que o efeito da pesca nas populações de gorgónias da costa do Algarve seja perceptível, às taxas actuais, o mergulho recreativo não aparenta afectar seriamente estas populações. Contudo, sendo uma indústria em expansão e conhecendo-se a preferência de mergulhadores por áreas rochosas naturais ricas em espécies bentónicas, futuramente poderá vir a afectar estes habitats. A monitorização de mergulhadores na costa algarvia mostrou que a sua maioria (88.6 %) apresenta comportamentos que podem impactar o habitat, com uma taxa média de contactos de 0.340§0.028 contactos min−1. Esta taxa foi mais elevada em mergulhadores com moderada experiência e na fase inicial do mergulho (0–10 min). Os contactos com as barbatanas e mãos foram comuns, resultando, maioritariamente, na resuspensão do sedimento, mas geralmente apresentando um impacto reduzido. Todavia, a fauna também foi afectada, quer por danos físicos, quer pela interacção com os mergulhadores, e num cenário de expansão significativa desta actividade, os impactos na fauna local poderão aumentar, com consequências para os ecossistemas de fundos rochosos da costa sul de Portugal. Na sua globalidade, a informação recolhida nos estudos que contemplam esta tese, por ser em grande parte totalmente nova para a região, espera-se que contribua para a gestão da zona costeira do Algarve.

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.

Forest Policy Scenario Analysis: Sensitivity of Songbird Community to Changes in Forest Cover Amount and Configuration

Changes in mature forest cover amount, composition, and configuration can be of significant consequence to wildlife populations. The response of wildlife to forest patterns is of concern to forest managers because it lies at the heart of such competing approaches to forest planning as aggregated vs. dispersed harvest block layouts. In this study, we developed a species assessment framework to evaluate the outcomes of forest management scenarios on biodiversity conservation objectives. Scenarios were assessed in the context of a broad range of forest structures and patterns that would be expected to occur under natural disturbance and succession processes. Spatial habitat models were used to predict the effects of varying degrees of mature forest cover amount, composition, and configuration on habitat occupancy for a set of 13 focal songbird species. We used a spatially explicit harvest scheduling program to model forest management options and simulate future forest conditions resulting from alternative forest management scenarios, and used a process-based fire-simulation model to simulate future forest conditions resulting from natural wildfire disturbance. Spatial pattern signatures were derived for both habitat occupancy and forest conditions, and these were placed in the context of the simulated range of natural variation. Strategic policy analyses were set in the context of current Ontario forest management policies. This included use of sequential time-restricted harvest blocks (created for Woodland caribou (Rangifer tarandus) conservation) and delayed harvest areas (created for American marten (Martes americana atrata) conservation). This approach increased the realism of the analysis, but reduced the generality of interpretations. We found that forest management options that create linear strips of old forest deviate the most from simulated natural patterns, and had the greatest negative effects on habitat occupancy, whereas policy options that specify deferment and timing of harvest for large blocks helped ensure the stable presence of an intact mature forest matrix over time. The management scenario that focused on maintaining compositional targets best supported biodiversity objectives by providing the composition patterns required by the 13 focal species, but this scenario may be improved by adding some broad-scale spatial objectives to better maintain large blocks of interior forest habitat through time.

Piping Plover response to coastal storms occurring during the nonbreeding season

The increase in coastal storm frequency and intensity expected under most climate change scenarios is likely to substantially modify beach configuration and associated habitats. This study aimed to analyze the impact of coastal storms on a nesting population of the endangered Piping Plover (Charadrius melodus melodus) in southeastern New Brunswick, Canada. Previous studies have shown that numbers of nesting Piping Plovers may increase following storms that create new nesting habitat at individual beaches. However, to our knowledge, no test of this pattern has been conducted over a regional scale. We hypothesized that Piping Plover abundance would increase after large coastal storms occurring during the nonbreeding season. However, we expected a delay in the colonization of newly created habitat owing to low-density populations, combined with high site fidelity of adults and high variability in survival rate of subadults. We tested this hypothesis using a 27-year (1986-2012) data set of Piping Plover abundance and productivity (nesting pairs and fledged young) collected at five sites in eastern New Brunswick. We identified 11 major storms that could potentially have modified Piping Plover habitat over the study period. The number of fledged young increased three years after a major storm, but the relationship was much weaker for the number of nesting pairs. These findings are consistent with the hypothesized increase in suitable habitat after coastal storms. Including storm occurrence with other factors influencing habitat quality will enhance Piping Plover conservation strategies.

Cadaver decomposition in terrestrial ecosystems

A dead mammal (i.e. cadaver) is a high quality resource (narrow carbon:nitrogen ratio, high water content) that releases an intense, localised pulse of carbon and nutrients into the soil upon decomposition. Despite the fact that as much as 5,000 kg of cadaver can be introduced to a square kilometre of terrestrial ecosystem each year, cadaver decomposition remains a neglected microsere. Here we review the processes associated with the introduction of cadaver-derived carbon and nutrients into soil from forensic and ecological settings to show that cadaver decomposition can have a greater, albeit localised, effect on belowground ecology than plant and faecal resources. Cadaveric materials are rapidly introduced to belowground floral and faunal communities, which results in the formation of a highly concentrated island of fertility, or cadaver decomposition island (CDI). CDIs are associated with increased soil microbial biomass, microbial activity (C mineralisation) and nematode abundance. Each CDI is an ephemeral natural disturbance that, in addition to releasing energy and nutrients to the wider ecosystem, acts as a hub by receiving these materials in the form of dead insects, exuvia and puparia, faecal matter (from scavengers, grazers and predators) and feathers (from avian scavengers and predators). As such, CDIs contribute to landscape heterogeneity. Furthermore, CDIs are a specialised habitat for a number of flies, beetles and pioneer vegetation, which enhances biodiversity in terrestrial ecosystems.

Invasive grasses and native Asteraceae in the Brazilian Cerrado

Anthropogenic disturbances frequently modify natural disturbance regimes and foster the invasion and spread of nonindigenous species. However, there is some dispute about whether disturbance events or invasive plants themselves are the major factors promoting the local extinction of native plant species. Here, we used a set of savanna remnants comprising a gradient of invasive grass cover to evaluate whether the species richness of Asteraceae, a major component of the Brazilian Cerrado, is affected by invasive grass cover, or alternatively, whether variation in richness can be directly ascribed to disturbance-related variables. Furthermore, we evaluate whether habitat-specialist Asteraceae differ from habitat generalist species in their responses to grass invasion. Abundance and species richness showed unimodal variation along the invasive grass gradient for both total Asteraceae and habitat-generalists. The cerrado-specialist species, however, showed no clear variation from low-to-intermediate levels of grass cover, but declined monotonically from intermediate-to-higher levels. Through a structural equation model, we found that only invasive grass cover had significant effects on both abundance and species density of Asteraceae. The effect of invasive grass cover was especially high on the cerrado-specialist species, whose proportion declined consistently with increasing invasive dominance. Our results support the prediction that invasive grasses reduce the floristic uniqueness of pristine vegetation physiognomies.

EFFECT OF COLD FRONTS ON THE BENTHIC MACROFAUNA OF EXPOSED SANDY BEACHES WITH CONTRASTING MORPHODYNAMICS

The aim of this study was to determine the short-term environmental changes caused by the simultaneous passage of a high energy event on two sandy beaches with different morphodynamic states and their influence on the richness, abundance and distribution of the benthic macrofauna. Two microtidal exposed sandy beaches with contrasting morphodynamics were simultaneously sampled before, during and after the passage of two cold fronts in Santa Catarina. The reflective beach showed a higher susceptibility to the increase in wave energy produced by the passage of cold fronts and was characterized by rapid and intense erosive processes in addition to a capacity for rapid restoration of the beach profile. As regards the dissipative beach, erosive processes operated more slowly and progressively, and it was characterized further by a reduced capacity for the recovery of its sub-aerial profile. Although the intensity of the environmental changes was distinct as between the morphodynamic extremes, changes in the composition, richness and abundance of macrobenthos induced by cold fronts were not evident for either of the beaches studied. On the other hand, alterations in the distribution pattern of the macrofauna were observed on the two beaches and were related to variations in sea level, position of the swash zone and moisture gradient, suggesting that short-term accommodations in the spatial structure of the macrobenthos occur in response to changes in environmental conditions in accordance with the temporal dynamics characteristic of each morphodynamic state.