Effects of land use and limnology variables on the dissimilarity of common and rare aquatic insects in Atlantic Forest streams / Efectos del uso del suelo y limnología sobre la disimilitud de los insectos acuáticos comunes y escasos en arroyos del bosque atlántico

Abstract Lotic ecosystems are altered at various spatial scales leading to the simplification of water bodies and the dominance or exclusion of certain organisms. In streams, species may have limitations generated by the environment that result in a more abundant or rare occurrence. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of water physical-chemical variables and land use in the drainage basin on the composition of Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera (EPT) assemblages in the streams of Atlantic Forest. We collected water samples and aquatic insects from 18 streams in Atlantic Forest in southern Brazil. We evaluated the relationship between physical-chemical variables of water and land use and the dissimilarity of EPT assemblages in three different situations: (i) matrix with all organisms collected, (ii) matrix containing only common genera and (iii) matrix containing only the rare genera. We collected 6 023 EPT larvae from 41 genera; 62 % of the individuals belonged to the order Trichoptera, 32 % to the order Ephemeroptera and 6 % to the order Plecoptera. The most common organisms (10 genera) accounted for 86 % of the total abundance of identified individuals. On the other hand, rare genera corresponded to 76 % of the total richness, but only 6 % of the total abundance. For the three matrices studied, the pH, electrical conductivity and riparian vegetation were correlated with the dissimilarity matrix of the three biological datasets used. In our study, we observed that the pH, electric conductivity, exposed soil and riparian vegetation variables were the most important for the dissimilarity of the EPT assemblages. In addition, our results demonstrated that variables at different scales (stream and riparian zone) structure stream insect assemblages. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1223-1231. Epub 2018 September 01.

Resumen Los ecosistemas lóticos se alteran a diversas escalas espaciales que conducen a la simplificación de los cuerpos de agua y a la dominancia o exclusión de ciertos organismos. El objetivo de este estudio fue evaluar la influencia de las variables físico-químicas del agua y el uso del suelo en la porción alta de la cuenca del Río Uruguay sobre la composición de los órdenes Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera (EPT), en los arroyos del bosque atlántico. Se recogieron muestras de agua e insectos acuáticos de 18 arroyos en el bosque atlántico del sur de Brasil. Se evaluó la relación entre las variables físico-químicas del agua y uso del suelo así como la disimilitud de las agrupaciones de EPT en tres situaciones diferentes: (i) matriz con todos los organismos, (ii) matriz que contiene solo géneros comunes y (iii) géneros raros. Se recolectaron 6 023 larvas EPT de 41 géneros; 62 % de los individuos pertenecían al orden Trichoptera, 32 % a Ephemeroptera y 6 % Plecoptera. Los organismos más comunes (10 géneros) representaron el 86 % de la abundancia total de individuos identificados. Por otro lado, la riqueza de géneros raros correspondía al 76 % de la riqueza total, pero sólo al 6 % de la abundancia total. Para las tres matrices estudiadas, el pH, la conductividad eléctrica y la vegetación ribereña se correlacionaron con la matriz de disimilitud de los tres conjuntos de datos biológicos utilizados. En nuestro caso observamos que las variables de pH, conductividad eléctrica, suelo expuesto y vegetación de ribera fueron las más importantes por la disimilitud de los ensamblajes de EPT. Además, nuestros resultados demostraron que las variables a diferente escala (arroyo y zona ribereña) pueden estructurar insectos acuáticos en los arroyos.

Distribution and additive partitioning of diversity in freshwater mollusk communities in Southern Brazilian streams / Distribución y partición aditiva de la diversidad de las comunidades de moluscos de agua dulce en arroyos del Sur de Brasil

Additive partitioning of species diversity is a promising approach for analyzing patterns of diversity in mollusk communities, especially their spatial distribution. Our aims were to assess the distribution of mollusk communities in Southern Brazilian streams, and to evaluate the partitioning of community diversity at different spatial scales. The study was carried out in the lower course of the Toropi River, one of the main tributaries of the Ibicuí River Basin, in Southern Brazil. Four microbasins were considered: Sertão da Mata, Ribeirão, Tororaipi and Chiniquá, and sampling were undertaken in autumn, April and May 2009. Six sites were sampled in each stream: two in 1st-order segments, two in 2nd-order segments, and two in 3rd-order segments. All species found and the community as a whole, exhibited a clumped distribution. However, the variance-to-mean ratios for the Drepanotrema kermatoides and Heleobia bertoniana were higher than those of other species, suggesting a higher degree of aggregation. The additive partitioning of the species richness showed that the observed richness at smallest scale (α=within streams) represented 20.7%, and among-streams (β1) represented 10.5% of the total richness. The richness and Shannon diversity index observed at the alpha scale, were higher than those observed at the first level of beta diversity scale (β1=among-streams). The interaction between passive dispersal, tolerance to changes in some environmental variables, abiotic factors, and clumped distribution might have determined the spatial distribution of the communities studied. The greatest variation at the larger scales of analysis, involving among-orders and among-microbasins (β2 and β3, respectively) components, was expected, considering that the increase in distance leads to greater differences in richness (higher beta diversity). In conclusion, our results showed that the clumped distribution influenced the partition of the diversity of the mollusk communities in the streams studied. Dispersal methods and tolerance to variations in abiotic factors also have important roles in determining high alpha diversity. The partitioning of diversity showed that to preserve limnetic mollusks, it is important to preserve local areas, i.e., streams. Accordingly, conservation of streams on a local scale will contribute to conservation of the entire basin and maintenance of regional diversity (gamma).

La partición aditiva de la diversidad de especies es un enfoque prometedor para el análisis de los patrones de diversidad en las comunidades de moluscos, especialmente su distribución espacial. Nuestros objetivos fueron evaluar la distribución de las comunidades de moluscos en los arroyos en el Sur de Brasil, y evaluar la partición de diversidad de la comunidad en diferentes escalas espaciales. El muestreo se llevó a cabo en cuatro cuencas del curso inferior del río Toropi, Brasil. Todas las especies encontradas, y también la comunidad en su conjunto mostraron una distribución agregada. La partición aditiva de la riqueza de especies mostró que la riqueza observada en menor escala (α=dentro de los arroyos) representó el 20.7%, y entre los arroyos (β1) representó el 10.5% de la riqueza total. La riqueza y diversidad de Shannon observadas en escala alfa (α=dentro de los arroyos) fueron mayores que las observadas en el primer nivel de escala de la diversidad beta (β1=entre los arroyos). La mayor variación en las grandes escalas de análisis, con la participación de los componentes entre- órdenes y entre-microcuencas (β2 y β3, respectivamente) fue la esperada, ya que el aumento de la distancia conduce a mayores diferencias de riqueza (mayor diversidad beta). En conclusión, nuestros resultados muestran que la dispersión agregada tuvo influencia en la partición de la diversidad de las comunidades de moluscos en los arroyos estudiados. Los métodos de dispersión y tolerancia a las variaciones de los factores abióticos también juegan un papel importante para determinar la diversidad alfa. Así, la conservación de los arroyos a nivel local contribuirá a la conservación de la cuenca y al mantenimiento de la diversidad regional (gamma).