Advanced

Aquatic-terrestrial connections: How dams, fish and connectivity affect aquatic and terrestrial arthropod communities in a temperate river system

Wollmér, Jonatan (2020) BIOM02 20202
Degree Projects in Biology
Abstract
Dam deconstruction has during the last decades proven to be a successful measure to re-establish fish migration and spawning in the upper reaches of rivers. In addition, an ample collection of literature has provided evidence that marine derived nutrients (MDN) released by anadromous fish serves as an important supplement for production, especially in oligotrophic rivers and riparian zones. An increase in MDN after dam deconstructions could potentially increase the production of emergent aquatic arthropods with cascading effects on terrestrial communities. However, there is a paucity of studies investigating such causations. The LIFE Connects project aims to increase connectivity in Rönne å by deconstructing several dams within the... (More)
Dam deconstruction has during the last decades proven to be a successful measure to re-establish fish migration and spawning in the upper reaches of rivers. In addition, an ample collection of literature has provided evidence that marine derived nutrients (MDN) released by anadromous fish serves as an important supplement for production, especially in oligotrophic rivers and riparian zones. An increase in MDN after dam deconstructions could potentially increase the production of emergent aquatic arthropods with cascading effects on terrestrial communities. However, there is a paucity of studies investigating such causations. The LIFE Connects project aims to increase connectivity in Rönne å by deconstructing several dams within the upcoming years. This made for an ideal opportunity to investigate whether the removal of these barriers might affect communities of both aquatic emergent, semiaquatic, and terrestrial arthropods. By conducting a repeated, upstream/downstream, sampling regime in five watercourses within the Rönne å catchment during summer 2020, I found 92 % higher biomass of aquatic/semiaquatic arthropods, and 291 % flying predatory arthropods at downstream sites. However, heavy hornets likely biased the latter number. No significant upstream/downstream differences were revealed in the terrestrial epigeanl arthropods caught in the pitfall traps. Understory vegetation showed no correlation to arthropod biomass, but a clear correlation between semiaquatic empidoidea and understory vegetation biomass was discovered, possibly confounding the results. In essence, the results suggest that watercourses unobstructed by dams are likely to produce larger fluxes of emergent aquatic insects, resulting in more abundant terrestrial predatory arthropods. Furthermore, I suggest that the richer arthropod communities downstream could be related to MDN provided by anadromous fish found only at the downstream sites. However, this needs further evidence. As a secondary objective, this study also provides baseline data to use in later studies carried out post deconstruction. Finally, this study elucidates that terrestrial habitats are intimately interconnected to aquatic habitats, and that this should be used as an incentive for the funding of upcoming river rehabilitation projects. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Fördämningar hämmar insektsproduktionen i Rönne Å

Under de senaste århundradena har vi människor fördämt, rätat ut, vallat in och grävt ner våra vattendrag för att anpassa dem för våra ständigt ökande behov av elektricitet, jordbruksmark och infrastruktur. Dessa åtgärder har emellertid lett till en förenkling och fragmentering av de utsatta vattendragen vilket resulterat i stora förluster av fauna och ekosystemfunktioner. Ett välkänt och välstuderat fenomen är att fördämningar förhindrar havsvandrande fisk såsom lax och öring att nå sina lekområden uppströms, men hur förlusten av vandrande fisk uppströms påverkar ekologin i vattendragens kringområden är fortfarande till stor del höljt i dunkel.

För att bidra till förståelsen för hur... (More)
Fördämningar hämmar insektsproduktionen i Rönne Å

Under de senaste århundradena har vi människor fördämt, rätat ut, vallat in och grävt ner våra vattendrag för att anpassa dem för våra ständigt ökande behov av elektricitet, jordbruksmark och infrastruktur. Dessa åtgärder har emellertid lett till en förenkling och fragmentering av de utsatta vattendragen vilket resulterat i stora förluster av fauna och ekosystemfunktioner. Ett välkänt och välstuderat fenomen är att fördämningar förhindrar havsvandrande fisk såsom lax och öring att nå sina lekområden uppströms, men hur förlusten av vandrande fisk uppströms påverkar ekologin i vattendragens kringområden är fortfarande till stor del höljt i dunkel.

För att bidra till förståelsen för hur havsvandrande fisk potentiellt påverkar insektssamhällena runt vattendrag belägna i södra Sverige, utförde jag under sommaren 2020 insamlingar av både flygande och marklevande insekter i Rönne å och fyra av dess biflöden. Insamlingarna utfördes vid en fiskfattig lokal uppströms om en fördämning och vid en fiskrik lokal nedströms om samma fördämning i dessa vattendrag. Då vattenlevande insekter är en viktig komponent i vandrande fiskars födointag, så tänker man kanske intuitivt att mer fisk leder till färre insekter, men i denna studie skulle det visa sig att förhållandet kan vara det omvända.

Resultat i studien indikerade att insekter som lever sin första del av livscykeln i vattendrag, såsom mygg och sländor, utgjorde en större andel av den totala insektsvikten vid de fiskrika lokalerna nedströms. Den totala vikten av dessa var också dubbelt så hög nedströms som uppströms. Gällande rovlevande flygande insekter, till exempel getingar och rovflugor, var skillnaden ännu större, med nästan tre gånger så hög massa nedströms om fördämningarna. Angående landlevande insekter, såsom jordlöpare och kortvingar, uppvisade studien ingen signifikant skillnad i mängd upp- och nedströms, men en viss övervikt av rovinsekter kunde skönjas nedströms.

Dessa resultat tyder på att vandringshinder såsom dämmen inte bara förhindrar fiskvandring, utan kan även påverka insektsproduktionen negativt uppströms om dämmena. Min hypotes är att den vandrande fisken för med sig högkvalitativ näring från havet som berikar vattendragen, vilka därmed kan underhålla en högre produktion av insekter som kläcks i vatten. Vidare ger dessa insekter även ett viktigt tillskott åt flygande rovlevande insekter. Om dessa fynd kan bekräftas i fler studier, kan de användas som ett starkt incitament för nedrivning av exempelvis gamla oanvända vattenkrafts- eller kvarndammar i vattendrag med låg ekologisk status.

Masterexamensprojekt i Akvatisk ekologi 30 hp 2020
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Anders Persson
Avdelningen för akvatisk ekologi (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Wollmér, Jonatan
supervisor
organization
course
BIOM02 20202
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9038712
date added to LUP
2021-01-28 14:56:49
date last changed
2021-01-28 14:56:49
@misc{9038712,
  abstract     = {Dam deconstruction has during the last decades proven to be a successful measure to re-establish fish migration and spawning in the upper reaches of rivers. In addition, an ample collection of literature has provided evidence that marine derived nutrients (MDN) released by anadromous fish serves as an important supplement for production, especially in oligotrophic rivers and riparian zones. An increase in MDN after dam deconstructions could potentially increase the production of emergent aquatic arthropods with cascading effects on terrestrial communities. However, there is a paucity of studies investigating such causations. The LIFE Connects project aims to increase connectivity in Rönne å by deconstructing several dams within the upcoming years. This made for an ideal opportunity to investigate whether the removal of these barriers might affect communities of both aquatic emergent, semiaquatic, and terrestrial arthropods. By conducting a repeated, upstream/downstream, sampling regime in five watercourses within the Rönne å catchment during summer 2020, I found 92 % higher biomass of aquatic/semiaquatic arthropods, and 291 % flying predatory arthropods at downstream sites. However, heavy hornets likely biased the latter number. No significant upstream/downstream differences were revealed in the terrestrial epigeanl arthropods caught in the pitfall traps. Understory vegetation showed no correlation to arthropod biomass, but a clear correlation between semiaquatic empidoidea and understory vegetation biomass was discovered, possibly confounding the results. In essence, the results suggest that watercourses unobstructed by dams are likely to produce larger fluxes of emergent aquatic insects, resulting in more abundant terrestrial predatory arthropods. Furthermore, I suggest that the richer arthropod communities downstream could be related to MDN provided by anadromous fish found only at the downstream sites. However, this needs further evidence. As a secondary objective, this study also provides baseline data to use in later studies carried out post deconstruction. Finally, this study elucidates that terrestrial habitats are intimately interconnected to aquatic habitats, and that this should be used as an incentive for the funding of upcoming river rehabilitation projects.},
  author       = {Wollmér, Jonatan},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Aquatic-terrestrial connections: How dams, fish and connectivity affect aquatic and terrestrial arthropod communities in a temperate river system},
  year         = {2020},
}