Eutrophication alters the effects of riparian plant diversity on litter decomposition by macroinvertebrates

Abstract

In low-order forested streams, plant-litter decomposition is a key ecosystem process. Invertebrate shredders are responsible for the breakdown of plant litter and are very sensitive to stream water quality degradation. Increased eutrophication and loss or alteration of riparian vegetation can have negative effects on stream organisms and alter ecosystem processes. However, the interactive effects of riparian vegetation loss and increased nutrient concentrations in the stream water are poorly understood. In this study, we investigated if plant-litter decomposition and invertebrate assemblages were affected by leaf litter diversity and if eutrophication modulated the observed effects. Leaves from five riparian tree species (Alnus glutinosa, Castanea sativa, Eucalyptus globulus, Platanus sp. and Quercus robur) were used either alone or in mixtures of equally partitioned mass of 2, 3 and 5 species, in a total of 12 combinations. Leaves were placed in coarsemesh bags and immersed in seven streams of Northwest Portugal along a gradient of eutrophication, for 38 days. Leaf litter diversity had positive effects on litter decomposition but negatively affected invertebrate assemblages. Eutrophication modulated leaf litter diversity effects by suppressing positive diversity effects on litter decomposition and by negatively affecting invertebrate assemblages. A possible homogenization of litter nutrient content in leaf mixtures might explain the negative litter diversity effects on invertebrate communities, by promoting invertebrate unselective feeding or increasing species competition. Moreover, harmful effects of toxicant compounds, such as ammonia, might have contributed to the negative diversity effects on invertebrate assemblages in eutrophic streams. These findings illustrate that human activities alter litter decomposition dynamics in streams and the associated biotic communities.

Em rios de floresta, a decomposição da folhada é um processo chave para o funcionamento do ecossistema. Os invertebrados detritívoros têm um papel relevante neste processo do ecossistema e são muito sensíveis à poluição. O aumento da eutrofização e perdas ou alterações da vegetação ribeirinha podem ter consequências negativas para os organismos aquáticos e para o funcionamento dos ecossistemas de rio. No entanto, os efeitos da interacção entre a perda de vegetação ribeirinha e do aumento da concentração de nutrientes na água são pouco conhecidos. Neste estudo investigámos se a diversidade da folhada afectaria a sua decomposição e os invertebrados associados e se a eutrofização modificaria os efeitos observados. Utilizámos folhas de cinco espécies de árvores ripícolas (Alnus glutinosa, Castanea sativa, Eucalyptus globulus, Platanus sp. e Quercus robur) sozinhas ou em misturas de igual proporção de 2, 3 e 5 espécies, num total de 12 combinações. As folhas foram colocadas em sacos de malha grossa e imersos em sete rios do norte de Portugal ao longo de um gradiente de eutrofização, durante 38 dias. A diversidade da folhada afectou positivamente a sua decomposição e negativamente os invertebrados associados. O aumento da eutrofização suprimiu os efeitos positivos da diversidade na decomposição da folhada e níveis moderados a elevados de eutrofização promoveram efeitos negativos nas comunidades de invertebrados. Uma possível homogeneização do conteúdo em nutrientes nas misturas de folhas poderá ter levado a uma alimentação não selectiva dos invertebrados ou a um aumento da competição entre as espécies, o que poderá justificar os efeitos negativos da diversidade da folhada na comunidade de invertebrados. Além disso, a presença de compostos tóxicos, como a amónia, nos rios mais eutrofizados poderá ter afectado negativamente as comunidades de invertebrados. Estes resultados mostram que as actividades antropogénicas alteram a dinâmica de decomposição da matéria orgânica nos rios e as comunidades bióticas associadas a este processo.