Variation of benthic macroinvertebrate communities in streams of three landscapes of South Brazilian grasslands

ABSTRACT

Introduction: Aquatic ecosystems in southern Brazil are presently under great environmental pressure. Changes in land use result in negative impacts on the ecosystem, affecting the functioning of stream communities. Objective: To compare the benthic macroinvertebrate community richness, abundances and compositions in streams of three South Brazilian grassland landscapes and correlate community patterns with environmental and spatial variables. Methods: Fifteen streams along riparian forests were selected in three landscapes (mean geographical distance of 285.1 km) inserted in the Paraná and Uruguai river basins. Of the three landscapes, two are inserted in conservation units (State Park of Guartelá and Palmas Wildlife Refuge). Invertebrates were collected in 20 kick net points along 150 m of the streams between June and November 2015. Invertebrates were sorted in the laboratory with three sieves and were identified to the lowest taxonomic level possible. The taxa were classified in functional feeding groups of shredders/detritivores, predators, scrapers, collectors/filters and gatherers/collectors. For each stream, we measured the environmental variables width and velocity, pH, dissolved oxygen, and temperature; and the relative cover of forest, grassland, plantation and silviculture in the catchments. Results: We found a total of 1 058 individuals, divided in 53 morphospecies and 34 families. Lower abundance of benthic macroinvertebrates was found in the northernmost landscape with higher temperature, and forest in the catchment. These streams were described mainly by predator groups, while streams inserted in the other two landscapes showed a more diverse guild composition of shredders/detritivores, gatherers/collectors, collectors/filterers, and scrapers. Geographical distance was the main factor influencing differences in community compositions among landscapes. Conclusions: Lower abundance of the northernmost landscape may be explained by (i) the low habitat heterogeneity due to dominance of sandy substrates, and by (ii) the anthropogenic land use of agriculture and extensive cattle breeding in the region that is ongoing and started before the creation of the conservation unit. Additionally, composition of macroinvertebrates may be correlated with environmental differences among landscapes that, in turn, are related to the geographical distance. Therefore, macroinvertebrate community responses may reflect different biota biogeographical histories that can also be associated with historical land use practices.

RESUMEN

Introducción: Los ecosistemas acuáticos en el sur deBrasil están actualmente bajo gran presión ambiental. Cambios en el uso de la tierra pueden tener impactos negativos en el ecosistema que afectan el funcionamiento de las comunidades de arroyos. Objetivo: Comparar la riqueza, abundancia y las composiciones de macroinvertebrados bentónicos en arroyos de tres paisajes de pastizales del sur de Brasil, y correlacionar los modelos patrones de comunidad con variables ambientales y espaciales. Metodología: Quince arroyos a lo largo de los bosques ribereños fueron seleccionados en tres paisajes (distancia geográfica media de 285.1 km) insertados en las cuencas fluviales de Paraná y Uruguai. De los tres paisajes, dos están insertados en unidades de conservación (Parque Estatal de Guartelá y Refugio de Vida Silvestre de Palmas). Los invertebrados fueron recolectados en 20 puntos con una red a lo largo de 150 m de las corrientes entre junio y noviembre 2015. En el 2016, fueron clasificados en el laboratorio, con tres tamices de mallas, identificándolos al nivel taxonómico más bajo posible. Así, los taxones se clasificaron en grupos funcionales alimentícios trituradores/detritívoros, depredadores, raspadores, colectores/filtradores y colectores/recolectores. En cada arroyo fueron medidas las variables ambientales anchura, velocidad, pH, oxígeno disuelto y temperatura; en las cuencas, la cubierta relativa de bosques, pastizales, plantaciones y silvicultura. Resultados: Encontramos un total de 1 058 individuos, divididos en 53 morfoespecies y 34 familias. Se encontró una menor abundancia de macroinvertebrados bentónicos en el paisaje más septentrional con mayor temperatura, y bosques en la cuenca. Esos arroyos fueron descritos principalmente por grupos de depredadores, mientras que los arroyos insertados en los otros dos paisajes mostraron una composición más diversa de trituradores/detritívoros, colectores/recolectores, colectores/filtradores y raspadores. La distancia geográfica fue el principal factor que influyó en las diferencias de las composiciones comunitarias entre los paisajes. Conclusiones: La menor abundancia encontrada en el paisaje más septentrional puede explicarse por (i) la baja heterogeneidad constatada en el hábitat, debido al dominio de los sustratos arenosos, y por (ii) el uso antropogénico de la tierra la agricultura y la cría extensiva de ganado en la región que está en curso, la cual comenzó antes de la creación de la unidad de conservación. Además, la composición de los macroinvertebrados puede estar correlacionada con diferencias ambientales entre paisajes que, a su vez, están relacionadas con la distancia geográfica. Por lo tanto, las respuestas comunitarias de los macroinvertebrados pueden reflejar diferentes historias biogeográficas de biotas que también pueden estar asociadas a prácticas históricas de uso de la tierra.