Resumen
Introducción: Las cuencas glaciares son entornos remotos y hostiles, en los que los arroyos de diferentes fuentes de agua (p.ej., deshielo de glaciares, lluvia/deshielo, agua subterránea) convergen, creando un mosaico complejo de tramos con diferentes niveles de influencia glacial y condiciones ambientales. Esta heterogeneidad ambiental influye, a su vez, en el ensamblaje y composición de las comunidades acuáticas y produce complejos patrones de diversidad a la escala de la cuenca. Objetivos: En esta contribución, evaluamos la biodiversidad y composición de comunidades de macroinvertebrados acuáticos en 51 sitios de una cuenca glaciar en los Andes tropicales. Los objetivos de nuestro estudio fueron: (1) determinar la diversidad, la contribución de taxones raros y comunes y los patrones de distribución espacial de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos en sitios con diferentes fuentes de agua, y (2) identificar qué variables ambientales influyen en la densidad y presencia de taxones de macroinvertebrados y, en particular, de las subfamilias de los omnipresentes quironómidos. Métodos: Agrupamos a nuestros sitios de estudio según su fuente de agua y su porcentaje de cobertura de glaciar en la cuenca (GCC). En cada sitio donde muestreamos macroinvertebrados acuáticos, medimos variables ambientales y evaluamos las diferencias entre comunidades y la influencia ambiental con análisis de ordenación y modelos lineales generalizados. Resultados: Los sitios kryal y mixtos tuvieron una proporción importante de taxones raros. La riqueza media fue más alta en los sitios mixtos y más baja en los sitios con mayor cobertura glaciar; mientras que los sitios con un porcentaje intermedio de cobertura glaciar tuvieron los valores más altos de diversidad α y β. Encontramos que 13 taxones (15,9%) fueron comunes a todos los tipos de sitios de estudio. El análisis SIMPER mostró que Orthocladiinae, Hyalella sp. y Andesiops sp. contribuyeron más a la disimilitud entre tipos de sitios (˃ 45% de la contribución acumulada). El RDA mostró que los sitios kryal estaban asociados con alta turbidez y densidad de podonómidos, y con baja temperatura, cantidad de CPOM y densidad de Anomalocosmoecus sp. y Andesiops sp. Orthocladinae se asoció con una alta velocidad de corriente y concentración de clorofila a, mientras que Hyalella sp. tuvo una relación positiva con pH más alto y estabilidad del lecho del río. Los modelos lineales generalizados mostraron que GCC fue la variable principal para explicar todas las métricas de fauna. La velocidad de corriente explicó la abundancia de macroinvertebrados, la temperatura del agua estuvo relacionada con la densidad de los quironómidos y la clorofila influenció la presencia-ausencia de Orthocladiinae. Conclusiones: Nuestros resultados sugieren que, al favorecer la presencia de taxones raros y la rotación de taxones, la influencia de los glaciares puede aumentar la biodiversidad en cuencas con influencia glaciar. En términos de conservación de la biodiversidad, este estudio confirma la necesidad urgente de incrementar el conocimiento de la biodiversidad en arroyos de la región altoandina, especialmente en cuencas glaciares altamente heterogéneas, para describir mejor los patrones de biodiversidad regional y la composición de las comunidades en estos ecosistemas altamente vulnerables. Análisis detallados de las comunidades bentónicas y el desarrollo de bases de datos son claves para diseñar estrategias de conservación. Los municipios y/o empresas administradoras de agua deben considerar la calidad del agua y los tipos de arroyos para una gestión más sostenible de estos importantes ecosistemas.
Citas
Acosta, R., & Prat, N. (2011). Trophic ecology of Hyalella sp. (Crustacea: Amphipoda) in a high Andes headwater river with Travertine Deposits. International Review of Hydrobiology 96, 274-285.
Alahuhta, J., Johnson, L.B., Olker, J., & Heino, J. (2014). Species sorting determines variation in the community composition of common and rare macrophytes at various spatial extents. Ecological Complexity 20, 61-68.
Alther, R., Thompson, C., Lods-Crozet, B., & Robinson, C.T. (2019). Macroinvertebrate diversity and rarity in non-glacial Alpine streams. Aquatic Sciences 81, 42.
Baselga, A., & Orme, C.D.L. (2012). betapart: an R package for the study of beta diversity. Methods in Ecology and Evolution, 3(5), 808-812.
Borcard, D., Gillet, F., & Legendre, P. (2018). Numerical ecology with R. Springer.
Brown, B.L., & Swan, C.M. (2010). Dendritic network structure constraints metacommunity properties in riverine eco-systems. Journal of Animal Ecology 79, 571-580.
Brown, L.E., Hannah, D.M., & Milner, A.M. (2003). Alpine stream habitat classification: An alternative approach incorporating the role of an alternative habitat classification: Stream approach incorporating alpine contributions of dynamic water source the role. Arctic, Antarctic, and Alpine Research 35, 313-322.
Brown, L.E., Milner, A.M., & Hannah, D.M. (2006). Stability and persistence of alpine stream macroinvertebrate communities and the role of physicochemical habitat variables. Hydrobiologia 560, 159-173.
Burnham, K.P., & Anderson, D.R. (2002). Model selection and multimodel inference: A practical information-theoretic approach, Second ed. Springer-Verlag, New York.
Cao, Y., Larsen, D.P., & Thorne R.S.-J. (2001). Rare species in multivariate analysis for bioassessment: some considerations. Journal of the North American Benthological Society 20, 144-153.
Castro, D.M., Callisto, M., Solar, R.R., Macedo, D.R., & Fernandes, G.W. (2019). Beta diversity of aquatic invertebrates increases along an altitudinal gradient in a Neotropical mountain. Biotropica, 51(3), 399-411.
Cauvy-Fraunié, S., Andino, P., Espinosa, R., Calvez. R., Anthelme, F., Jacobsen, D., Dangles, O. (2014a) Glacial flood pulse effects on benthic fauna in equatorial high-Andean streams. Hydrological Processes 28(6), 3008-3017.
Cauvy-Fraunié, S., Espinosa, R., Andino, P., Dangles, O., & Jacobsen, D. (2014b) Relationships between stream macroinvertebrate communities and new flood-based indices of glacial influence. Freshwater Biology 59, 1916-1925.
Cauvy-Fraunié, S., Espinosa, R., Andino, P., Jacobsen, D., & Dangles, O. (2015). Invertebrate metacommunity structure and dynamics in an Andean glacial stream network facing climate change. PLoS ONE 10, 1-19.
Cauvy-Fraunié, S., Andino, P., Espinosa, R., Calvez, R., Jacobsen, D., & Dangles, O. (2016). Ecological responses to experimental glacier-runoff reduction in alpine rivers. Nature Communications 7, 1-7.
Chapman, M., & Underwood, A. (1999). Ecological patterns in multivariate assemblages: information and interpretation of negative values in ANOSIM tests. Marine Ecology Progress Series.
Chase, J.M. (2007). Drought mediates the importance of stochastic community assembly. Proceedings of the National Academy of Sciences 104, 17430-4.
Crespo-Pérez, V., Dangles, O., Ibarra, C., Espinosa, R., Andino, P., Jacobsen, D., & Cauvy-Fraunié, S. (2020). Functional structure and diversity of invertebrate communities in a glacierised catchment of the tropical Andes. Freshwater Biology. DOI: 10.1111/fwb.13504
Clitherow, L.R., Carrivick, J.L., & Brown, L.E. (2013). Food web structure in a harsh glacier-fed river. PLoS ONE 8, e60899.
Connell, J.H. (1978). Diversity in Tropical Rain Forests and Coral Reefs. Science, New Series 199, 1302-1310.
Cucherousset, J., Santoul, F., Figuerola, J., & Céréghino, R. (2008). How do biodiversity patterns of river animals emerge from the distributions of common and rare species? Biological Conservation 141, 2984-2992.
Domínguez, E., & Fernández, H.R. (2009). Macroinvertebrados bentónicos sudamericanos: sistemática y biología. Fundación Miguel Lillo.
Fenoglio, S., Bo, T., Agosta, P., & Malacarne, G. (2005). Temporal and spatial patterns of coarse particulate organic matter and macroinvertebrate distribution in a low-order Apennine stream. Journal of Freshwater Ecology 20, 539-547.
Finn, S.D., Khamis, K., & Milner, A.M. (2013). Loss of small glaciers will diminish beta diversity in Pyrenean streams at two levels of biological organization. Global Ecology and Biogeography 22, 40-51.
Finn, D.S., Encalada, A.C., & Hampel, H. (2016). Genetic isolation among mountains but not between stream types in a tropical high-altitude mayfly. Freshwater Biology 61, 702-714.
Fugère, V., Andino, P., Espinosa, R., Anthelme, F., Jacobsen, D., & Dangles, O. (2012). Testing the stress-gradient hypothesis with aquatic detritivorous invertebrates: insights for biodiversity-ecosystem functioning research. The Journal of Animal Ecology 81, 1259-67.
Füreder, L. (1999). High alpine streams: cold habitats for insect larvae. In: Cold-Adapted Organisms. Ecology, Physiology, Enzymology and Molecular Biology. (Eds R. Morgesin & F. Schinner), pp. 181-196. Springer-Verlag, Berlin.
Füreder, L. (2007). Life at the edge: Habitat condition and bottom fauna of alpine running waters. International Review of Hydrobiology 92, 491-513.
Gaston, K.J., & Blackburn, T.M. (2000). Pattern and process in macroecology. Blackwell Science, Oxford.
Giller, P.S. & Malmqvist, B. (1998). The biology of streams and rivers. Oxford University Press.
Heino, J. & Soininen, J. (2010). Are common species sufficient in describing turnover in aquatic metacommunities along environmental and spatial gradients? Limnology and Oceanography 55, 2397-2402.
Hieber, M., Robinson, C.T., Uehlinger, U., & Ward, J.V. (2005). A comparison of benthic macroinvertebrate assemblages among different types of alpine streams. Freshwater Biology 50, 2087-2100.
Hood, E., & Berner, L. (2009). Effects of changing glacial coverage on the physical and biogeochemical properties of coastal streams in southeastern Alaska. Journal of Geophysical Research 114, G03001.
Ilg, C. & Castella, E. (2006) Patterns of macroinvertebrate traits along three glacial stream continuums. Freshwater Biology 51, 840-853.
Jacobsen, D., Dangles, O., Andino, P., Espinosa, R., Hamerlík, L., & Cadier, E. (2010). Longitudinal zonation of macroinvertebrates in an Ecuadorian glacier-fed stream: do tropical glacial systems fit the temperate model? Freshwater Biology 55, 1234-1248.
Jacobsen, D., & Dangles, O. (2012). Environmental harshness and global richness patterns in glacier-fed streams. Global Ecology and Biogeography 21, 647-656.
Jacobsen, D., Milner, A.M., Brown, L.E., & Dangles, O. (2012). Biodiversity under threat in glacier-fed river systems. Nature Climate Change 2, 1-4.
Jacobsen, D., Andino, P., Calvez, R., Cauvy-Fraunié, S., Espinosa, R., & Dangles, O. (2014). Temporal variability in discharge and benthic macroinvertebrate assemblages in a tropical glacier-fed stream. Freshwater Science 33, 32-45.
Josefson, A.B. (2009). Additive partitioning of estuarine benthic macroinvertebrate diversity across multiple spatial scales. Marine Ecology Progress Series, 396, 283-292.
Jost, L. (2006). Entropy and diversity. Oikos, 113(2), 363-375.
Kuhn, J., Andino, P., Calvez, R., Espinosa, R., Hamerlik, L., Vie, S., … Jacobsen, D. (2011). Spatial variability in macroinvertebrate assemblages along and among neighbouring equatorial glacier-fed streams. Freshwater Biology 56(11), 2226-2244. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2011.02648.x
Kunin, W.E., & Gaston, K.J. (1993). The biology of rarity: Patterns, causes and consequences. Trends in Ecology and Evolution 8, 298-301.
Lancaster, J. & Downes, B.J. (2013). Aquatic entomology, First Edit. Oxford University Press.
Legendre, P. & Legendre, L. (1998). Numerical Ecology, 2nd edn. Elsevier, Amsterdam.
Leibold, M.A., Holyoak, M., Mouquet, N., Amarasekare, P., Chase, J.M., Hoopes, M.F., … Gonzalez, A. (2004). The metacommunity concept: a framework for multi-scale community ecology. Ecology Letters 7, 601-613.
Lencioni, V., Rossaro, B., & Maiolini B., (2007). Alpine chironomid distribution: a mere question of altitude? In: Contributions to the Systematics and Ecology of Aquatic Diptera - A Tribute to Ole A. Sæther. Andersen, T. (Ed.) The Caddis Press, Ohio (USA), pp. 165-180.
Lencioni, V. (2018). Glacial influence and stream macroinvertebrate biodiversity under climate change: Lessons from the Southern Alps. Science of the Total Environment 622, 563-575.
Lennon, J.J., Koleff, P., Greenwood, J.J.D. & Gaston, K.J. (2004). Contribution of rarity and commonness to patterns of species richness. Ecology Letters 7, 81-87.
Lepš, J. & Šmilauer, P. (2003). Multivariate Analysis of Ecological Data using CANOCO. Cambridge Press.
Madsen, P.B., Morabowen, A., Andino, P., Espinosa, R., Cauvy-Fraunié, S., Dangles, O., et al. (2015). Altitudinal distribution limits of aquatic macroinvertebrates: an experimental test in a tropical alpine stream. Ecological Entomology 40, 629-638.
Magurran, A.E. (2013). Measuring Biological Diversity. John Wiley & Sons.
Milner, A.M., & Petts, G.E. (1994). Glacial rivers: physical habitat and ecology. Freshwater Biology 32, 295-307.
Milner, A.M., Brittain, J.E., Castella, E. & Petts, G.E. (2001a). Trends of macroinvertebrate community structure in glacier-fed rivers in relation to environmental conditions: a synthesis. Freshwater Biology 46, 1833-1847.
Milner, A.M., Taylor, R.C., & Winterbourn, M.J. (2001b). Longitudinal distribution of macroinvertebrates in two glacier-fed New Zealand rivers Freshwater Biology 46, 1765-1775.
Milner, A.M., Robertson, A.L., Monaghan, K.A., Veal, A.J., & Flory, E.A. (2008). Colonization and development of an Alaskan stream community over 28 years. Frontiers in Ecology and the Environment 6, 413-419.
Milner, A.M., Brown, L.E., & Hannah, D.M. (2009). Hydroecological response of river systems to shrinking glaciers. Hydrological Processes 23, 62-77.
Muhlfeld, C.C., Giersch, J.J., Hauer, F.R., Pederson, G.T., Luikart, G., Peterson, D.P., … Fagre, D.B. (2011). Climate change links fate of glaciers and an endemic alpine invertebrate. Climatic Change 106, 337-345. DOI 10.1007/s10584-011-0057-1
Pearman, P.B., & Weber, D. (2007). Common species determine richness patterns in biodiversity indicator taxa. Biological Conservation 138, 109-119.
Quenta, E., Molina-Rodriguez, J., Gonzales, K., Rebaudo, F., Casas, J., Jacobsen, D., & Dangles, O. (2016). Direct and indirect effects of glaciers on aquatic biodiversity in high Andean peatlands. Global Change Biology 22, 3196-3205. https://doi.org/10.1111/gcb.13310
Rabinowitz, D., Rapp, J.K. & Dixon, P.M. (1984). Competitive abilities of sparse grass species: means of persistence or cause of abundance. Ecology 65, 1144-1154.
Resh, V.H., Bêche, L.A., & McElravy, E.P. (2005). How common are rare taxa in long-term benthic macroinvertebrate surveys? Journal of the North American Benthological Society 24, 976-989.
Robinson, C.T., Thompson, C., Lods-Crozet, B., & Alther R. (2016). Chironomidae diversity in high elevation streams in the Swiss Alps. Fundamental and Applied Limnology 188, 201-213.
Siqueira, T., Bini, L.M., Roque, F.O., Marques Couceiro, S.R., Trivinho-Strixino, S., & Cottenie, K. (2012). Common and rare species respond to similar niche processes in macroinvertebrate metacommunities. Ecography 35, 183-192.
Slemmons, K.E.H., Saros, J.E., & Simon, K. (2013). The influence of glacial meltwater on alpine aquatic ecosystems: a review. Environmental science. Processes & Impacts 15, 1794-806.
Straka, M., Syrovátka, V., & Helešic, J. (2012). Temporal and spatial macroinvertebrate variance compared: crucial role of CPOM in a headwater stream. Hydrobiologia 686, 119-134.
Tagliaferro, M., & Pascual, M. (2017). First spatio-temporal study of macroinvertebrates in the Santa Cruz River: a large glacial river about to be dammed without a comprehensive pre-impoundment study. Hydrobiologia 784, 35-49.
Tiegs, S.D., Costello, D.M., Isken, M.W., Woodward, G., McIntyre, P.B., Gessner, M.O., … Zwart, J.A. (2019). Global patterns and drivers of ecosystem functioning in rivers and riparian zones. Science Advances 5(1), eaav0486. DOI: 10.1126/sciadv.aav0486
Ulrich, W., & Gotelli, N.J. (2007). Null model analysis of species nestedness patterns. Ecology 88, 1824-1831.
Wantzen, K.M., & Wagner, R. (2006). Detritus processing by invertebrate shredders: a neotropical–temperate comparison. Journal of the North American Benthological Society 25, 216-232.
Wilhelm, L., Besemer, K., Fasching, C., Urich, T., Singer, G.A., Quince, C., & Battin, T.J. (2014) Rare but active taxa contribute to community dynamics of benthic biofilms in glacier-fed streams. Environmental Microbiology 16, 2514-2524. DOI: 10.1111/1462-2920.12392
Comentarios
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Derechos de autor 2020 Revista de Biología Tropical