Hydrology, light and the use of organic and inorganic materials as structuring factors of biological communities in Mediterranean streams

Abstract

Hydrological disturbances, light availability and nutrients are the most relevant factors determining the structure of the biological communities in Mediterranean rivers. While some hydrological disturbances are able to induce catastrophic effects, which may cause a complete reset in physical and biological conditions, continued enrichment or changes in light availability are factors leading to the progressive shift in the communities of autotrophs and heterotrophs in the systems. Primary production in Mediterranean streams shows relevant seasonal changes which mainly follows the variations in light availability. In most forested streams, the algal community is shade-adapted. Nutrient enrichment (especially phosphorus) leads to marked increases in primary production, but this increase is not lineal and there is a saturation of algal biomass even in the most enriched systems. The heterotrophs (bacteria, fungi) are related to the pattern of DOC availability (which most depends on the seasonal discharge and leaf fall dynamics) and to the available substrata in the stream. It has been repeatedly observed that shorttime increases of extracellular enzyme activities are related to the accumulation of autochthonous (algal) and/or allochthonous (leaves) organic matter on the streambed during spring and summer, this being more remarkable in dry than in wetter years. Flow reduction favours detritus concentration in pools, and the subsequent increase in the density and biomass of the macroinvertebrate community. In Mediterranean streams collectors are accounting for the highest density and biomass, this being more remarkable in the least permanent systems, in accordance with the effect of floods on the organic matter availability. Nutrients, through the effect on the primary producers, also affect the trophic food web in the streams by favouring the predominance of grazers

Los cambios hidrológicos, la disponibilidad de la luz y los nutrientes son los factores más importantes que determinan la estructura y función de la comunidad en los ríos Mediterráneos. Mientras los cambios hidrológicos pueden causar un total reestablecimiento en las condiciones físicas y biológicas, un aumento continuo de la concentración de nutrientes o cambios en la disponibilidad de la luz, son factores que favorecen un cambio progresivo de las comunidades de autótrofos y heterótrofos. La producción primaria en los ríos Mediterráneos presenta cambios estacionales en función de la luz. En los ríos forestados, las algas están adaptadas a la baja intensidad de la luz. El aumento de la concentración de nutrientes, especialmente el fósforo, favorece la producción primaria pero no de forma lineal, ya que aparece una saturación de la biomasa algal en los sistemas más eutróficos. Los heterótrofos (bacterias y hongos) están más relacionados con la disponibilidad de DOC (que a su vez depende de las variaciones estacionales del caudal y de la dinámica de la caída de las hojas) y de sustrato. Se ha observado, repetidamente, una relación entre el aumento a corto plazo de la actividad exoenzimática y la acumulación de biomasa autóctona algal y/o alóctona (hojas) en el lecho del río, durante la primavera y el verano. Esta relación es más evidente en los años más secos. La reducción del caudal favorece la concentración del detritus en las áreas de menor velocidad de corriente ('pools') y se observa un aumento en la densidad y biomasa de los macroinvertebrados. En los ríos Mediterráneos los recolectores alcanzan las mayores densidades y biomasas, especialmente en los sistemas menos permanentes, en relación con el efecto de las variaciones de caudal sobre la disponibilidad de materia orgánica. Los nutrientes, a través de la producción primaria, tienen un efecto también sobre la estructura de la red trófica, favoreciendo a los ramoneadores