Nutrient enrichment effect on macroinvertebrates in a lowland stream of Argentina

Abstract

The intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2012) predicts increases in the frequency of heavy precipitation in the 21st century over many areas of the globe. Thus, climate change will increase flood and drought frequencies, alter stream geomorphology and habitat availability, as well as increase water temperature, sediments, and nutrient concentration (Sabater & Tockner, 2010). Current models of climate changes from Latin America anticipate that changes could significantly affect the hydrological cycle, altering the intensity and temporal and spatial distribution of precipitation, surface runoff and groundwater recharge, with various impacts on different natural ecosystems and human activities (IPCC, 1997). Rainfall changes in the Pampas are consistent with patterns observed elsewhere in South America (Haylock et al. 2006). The rainfall increase has partly contributed to major changes in land use patterns resulting in a significant expansion of the area dedicated to agriculture (Paruelo et al. 2005). The greater discharge of water combined with changes in the land use (intensive and exclusive culture of soybeans) will lead to a greater input of nutrients and contaminants into streams and rivers (Rodrigues Capítulo et al. 2010). Especially P and N concentrations are routinely affected by human activities and are expected to increase in the future in the fluvial ecosystems (Ferreiro et al. 2011).This situation will increase markedly in recent years mainly in areas with agricultural potential where the land use is disproportionately near waterways and the humans modify riparian zones extensively (Sala et al. 2000). As part of the GlobRio project: Global changes in river systems: effects on biodiversity, food web and system functioning, we explore the effect of increase the concentration of nutrient on structure of benthic assemblages in a global climate change scenario. The objective was to analyze the effect of an experimental simulation of the increase in nutrients in a pampean stream on macroinvertebrates assemblages.

Uno de los efectos más importantes derivados del uso intensivo de la tierra es el aumento de la concentración de nutrientes en los sistemas acuáticos debido al escurrimiento superficial. Además, el incremento de las precipitaciones en América del Sur vinculado al cambio climático global podría intensificar estos impactos antrópicos debido a los cambios en los patrones de escurrimiento y una mayor descarga de agua en los arroyos y ríos. Los arroyos pampeanos son ambientes particulares, con altas concentraciones basales de nutrientes, que podrían incrementarse aún más si las predicciones del cambio climático global se cumplen. En este contexto, se estudió el efecto de la adición experimental de nutrientes en un arroyo pampeano sobre los macroinvertebrados. Los muestreos se llevaron a cabo entre marzo de 2007 y febrero de 2009 en dos tramos seleccionados, aguas arriba y aguas abajo de la entrada de nutrientes. La adición de nutrientes causó un aumento en la concentración de fósforo en el tramo fertilizado, lo que no se observó para la concentración de nitrógeno. De todos los macroinvertebrados estudiados sólo dos taxa tuvieron diferencias significativas en su abundancia después de la fertilización: Corbicula fluminea y ostrácodos. Nuestros resultados revelaron que la perturbación causada por el aumento de nutrientes en una comunidad bentónica depende de la concentración basal de nutrientes. La respuesta débil de macroinvertebrados a la fertilización en las corrientes pampeanas podría ser debido a su tolerancia a altas concentraciones de nutrientes de acuerdo a su historia evolutiva en arroyos enriquecidos naturalmente con nutrientes. Se necesitan nuevas investigaciones sobre los umbrales a partir de los cuales los macroinvertebrados podrían verse afectados y sobre las ventajas adaptativas de los taxones en ambientes eutróficos naturales. Esta información nos permitirá comprender mejor los procesos de reciclaje de nutrientes y así poder pensar medidas de restauración de ecosistemas eutróficos naturales.