Wildfires alter stream ecosystem functioning through effects on leaf litter

Abstract

Background: Wildfires have strong impacts on terrestrial and aquatic ecosystems, whose frequency, severity, and intensity are increasing with climate change. Moreover, the expansion of exotic monoculture plantations, such as those of eucalypts, increases this risk. When wildfires do not cause the disappearance of riparian vegetation, they still imply the fall of leaf litter exposed to the fire (i.e., crown scorch), which consequences for ecosystems are unknown.Experimental design To explore how these leaf litter inputs may affect stream ecosystem functioning, we conducted a microcosm experiment where we quantified the decomposition of leaf litter from three tree species (alder, oak, and eucalypt) under two conditions (control litter simulating natural entries and litter subjected to 150 °C for 3 h mimicking exposure to fire). We also examined the interaction between this factor and a temperature rise (which is often associated to the loss of riparian vegetation caused by the wildfire) by manipulating water temperature (10,12.5, and 15 °C). Finally, we explored the effects of these variables on the growth of a common detritivore, the caddisfly Sericostoma pyrenaicum.Results Control alder presented the highest decomposition rates, which were notably reduced due to fire exposure. On the contrary, eucalypt litter decomposition was even slower than that of oak and hardly showed any effect derived from fire exposure. The different leaf litter types determined detritivore growth, to a greater extent than variation related to warming, which generally had negligible effects. Conclusions Our study shows the negative effects of wildfires on stream ecosystem functioning even when they only involve brief exposure of leaf litter to the fire. Effects are greater on the most palatable native species, which represents the highest quality input in streams of the study area. Our results highlight the importance of protecting riparian forests, especially those composed of native species, against wildfires.

Antecedentes: Los incendios forestales suponen fuertes impactos sobre los ecosistemas terrestres y acuáticos cuya frecuencia, severidad e intensidad están aumentando con el cambio climático. Además, las grandes extensiones de monocultivos de especies exóticas, tales como el eucalipto, conllevan un incremento de este riesgo. Cuando los incendios no implican la desaparición completa de la vegetación ribereña, generan la caída de hojarasca expuesta al fuego, con consecuencias desconocidas para los ecosistemas. Diseño experimental Para conocer cómo afecta la entrada de esta hojarasca al funcionamiento del ecosistema fluvial se realizó un experimento de microcosmos, comparando la descomposición de hojarasca de tres especies arbóreas (aliso, roble y eucalipto) bajo dos condiciones (hojarasca control representando entradas naturales, y hojarasca sometida a 150 °C durante 3 h simulando la exposición al fuego). Examinamos además la interacción de este factor con el calentamiento del agua (atribuido a la pérdida de vegetación riparia por el incendio), manipulando la temperatura (10, 12.5 y 15 °C). Finalmente, analizamos los efectos de estas variables sobre el crecimiento de un detritívoro común, el tricóptero Sericostoma pyrenaicum. Resultados El aliso control presentó la mayor tasa de descomposición, que se redujo notablemente con la exposición al fuego. Por el contrario, la hojarasca de eucalipto, cuyo procesamiento fue aún más lento que la del roble, apenas se vio afectado por la exposición al fuego. Los diferentes tipos de hojarasca determinaron el crecimiento de los detritívoros en mayor medida que las variaciones derivadas del calentamiento del agua, que tuvieron efectos por lo general insignificantes. Conclusiones Nuestro estudio demuestra que los incendios forestales tienen efectos nocivos sobre el funcionamiento del ecosistema fluvial, incluso cuando únicamente implican una breve exposición de la hojarasca al fuego. Los efectos fueron mayores sobre la especie nativa con hojarasca más palatable, que además constituye el aporte de mayor calidad en los ríos del área de estudio. Nuestros resultados resaltan la importancia de proteger los bosques ribereños, especialmente los compuestos por especies nativas, contra los incendios.