Parallel changes in genetic diversity and species diversity following a natural disturbance.

We examined the spatial and temporal variation of species diversity and genetic diversity in a metacommunity comprising 16 species of freshwater gastropods. We monitored species abundance at five localities of the Ain river floodplain in southeastern France, over a period of four years. Using 190 AFLP loci, we monitored the genetic diversity of Radix balthica, one of the most abundant gastropod species of the metacommunity, twice during that period. An exceptionally intense drought occurred during the last two years and differentially affected the study sites. This allowed us to test the effect of natural disturbances on changes in both genetic and species diversity. Overall, local (alpha) diversity declined as reflected by lower values of gene diversity H(S) and evenness. In parallel, the among-sites (beta) diversity increased at both the genetic (F(ST)) and species (F(STC)) levels. These results suggest that disturbances can lead to similar changes in genetic and community structure through the combined effects of selective and neutral processes.

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.

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.

Tree species diversity in a seasonally-dry forest: the case of the Pinkaití site, in the Kayapó Indigenous Area, Southeastern limits of the Amazon

This study investigates patterns of forest structure and tree species diversity in an anthropogenic palm grove and undisturbed areas at the seasonally-dry Pinkaití research station, in the Kayapó Indigenous Area. This site, managed by the Conservation International do Brasil, is the most southeastern site floristically surveyed in the Amazon until now. The secondary and a nearby undisturbed forest were sampled in a group of 52 floristic plots of 0.0625-ha (25x25-m) where all trees with DBH > 10 cm were measured and identified. The analyses were complemented with other two floristic plots of 1-ha (10x1000-m). The present study has shown that the Pinkaití, like other seasonally-dry forests, have great heterogeneity in forest structure and composition, associated with biotic characteristics of the most important tree species, natural disturbance and history of land-use. The palm grove, moderately dominated by the arborescent palm Attalea maripa (Aubl.) Mart., presented high tree species diversity and was floristically similar to undisturbed forests at the study site. It is discussed the importance of large arborescent palms for the seasonally-dry Amazon forests regeneration.

Epiphytic lichens as surrogates for biodiversity and ecosystem resilience in native oakwoods of the Baixo Tamega region (Northern Portugal)

In the last 50 years, concern about the loss of lichen diversity associated with forest management and forest fragmentation has led to many studies designed to assess patterns and monitor trends of lichen biodiversity in forests worldwide. However there are surprisingly few studies focusing on the effect of natural disturbance for epiphytic lichens in forest ecosystems and, especially, on how these changes affect the relationships between epiphytic lichens and other organisms. The major goal of this thesis was to characterize and valuate the epiphytic lichens in the Baixo Tamega region (northern Portugal) and to assess its vulnerability to several drivers of change, particularly fire. The study area is located in Aboboreira and Castelo, a mountain area with 105 km2 and a top altitude of approximately 1000 m.a.s.l. In this region, fire is one of the worst natural catastrophes not only because of its high frequency and wide extension but also because of their enormous destructive effects. This thesis has included three case studies that proved the need to develop management and conservation actions for the area. In the first study we assessed the epiphytic lichen diversity in the oak woods of the Aboboreira and Castelo mountains. Results have revealed high diversity value and presence of a lichen community that has suffered general decline throughout Europe. The second study has addressed the impact of fire over epiphytic lichens and community recovering patterns. Results observed along the fire gradient showed that the most common and abundant lichen species establish themselves early in post-fire gradient while “old-growth” associated lichens tend to recover slowly along the same gradient. The third study intended to evaluate the potential use of selected lichen species or groups as biodiversity surrogates, in a scenario of fire-controlled ecological changes. Results showed that the use of epiphytic lichens as surrogates of bryophyte and vascular plant diversity should consider not only species richeness and composition, but also occurrence of disturbing factors, such fire. among the studied groups, lichen genera is the only group that can be used as surrogate of total epiphytic lichen diversity, independently of fire induced changes

Contrasting tree-ring data with fire record in a pine-dominated landscape in the Komi Republic (Eastern European Russia) : recovering a common climate signal

Abstract

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.

Progressive recovery of a tropical deforested stream community after a flash flood

AIM: In this study, we evaluated and compared community attributes from a tropical deforested stream, located in a pasture area, in a period before (PRED I) and three times after (POSD I, II, and III) a flash flood, in order to investigate the existence of temporal modifications in community structure that suggests return to conditions previous to the flash flood. METHODS: Biota samples included algae, macrophytes, macroinvertebrates, and fish assemblages. Changes in stream physical structure we also evaluated. Similarity of the aquatic biota between pre and post-disturbance periods was examined by exploratory ordination, known as Non-Metric Multidimensional Scaling associated with Cluster Analysis, using quantitative and presence/absence Bray-Curtis similarity coefficients. Presence and absence data were used for multivariate correlation analysis (Relate Analysis) in order to investigate taxonomic composition similarity of biota between pre and post-disturbance periods. RESULTS: Our results evidenced channel simplification and an expressive decrease in richness and abundance of all taxa right after the flood, followed by subsequent increases of these parameters in the next three samples, indicating trends towards stream community recovery. Bray-Curtis similarity coefficients evidenced a greater community structure disparity among the period right after the flood and the subsequent ones. Multivariate correlation analysis evidenced a greater correlation between macroinvertebrates and algae/macrophytes, demonstrating the narrow relation between their recolonization dynamics. CONCLUSIONS: Despite overall community structure tended to return to previous conditions, recolonization after the flood was much slower than that reported in literature. Finally, the remarkably high flood impact along with the slow recolonization could be a result of the historical presence of anthropic impacts in the region, such as siltation, riparian forest complete depletion, and habitat simplification, which magnified the effects of a natural disturbance.