Abstract

The ecological condition of tropical Andean rivers are threatened by many human activities including changes in land use and cover in watersheds. Current protocols diagnose the structural condition of streams but not their function. In this study we proposed an assessment tool using the leaf-litter breakdown as a measure of the functional condition and health of high Andean streams in Southern Ecuador, including methodology and threshold values adapted to local conditions. We selected 15 streams in three micro-basins (Mazán, Llaviuco and Matadero) within or in the vicinity of Cajas National Park where we deployed litterbags for 15, 28 and 64 days. We used two types of mesh (coarse and fine) for the litterbags in order to separate the contribution of macro-invertebrates and microorganisms in the decomposition process and also tested two different leaf substrates: Alder (Alnus acuminata) and Miconia (Miconia bracteolata). In each collection period we determined physical and chemical parameters, applied the riparian quality index (QBR-And) and river habitat index (IHF). Decomposition rates (-k) were determined from the time period at which approximately 50 % ash-free mass would have been lost. We used Ktotal and the ratio of the rate of decomposition between coarse and fine mesh (Kg/Kf) to define the functional condition thresholds. To test the metrics sensitivity we used graphical methods, one-way ANOVA and discriminative efficiency (ED). The analysis of watershed land-use and cover showed a gradient of intervention: Matadero ≥ Llaviuco > Mazán. The composition of the environmental variables of Mazán streams were different with respect to Llaviuco and Matadero, whose values were similar to each other. The QBR-And index showed a significant gradient from very low levels in Matadero (27.5), moderately high values in Llaviuco (66.5) to high values in Mazán (87). Alder leaf-litter breakdown rates were significantly faster in Mazán than in Matadero and Llaviuco streams, while breakdown rates of Miconia were not significantly different among watersheds. The Kg/Kf ratio was significantly higher in Mazán compared to Llaviuco and Matadero, which did not differ. We consider the Kg/Kf metric sensitive enough to discriminate impacts in the studied areas. Our results support the use of the leaf-litter breakdown as an appropriate tool to assess functional ecological condition, complementing the structural assessments of these Andean rivers.

Highlights

  • Diversas medidas, tanto de la estructura como de la función de los ecosistemas, han sido usadas en el biomonitoreo de los ríos, sin embargo en la práctica, las medidas estructurales son más utilizadas por ser relativamente rápidas y simples de aplicar (Barbour, Gerritsen, Snyder, & Stribling, 1999; Norris & Thomas 1999; Bonada, Prat, Resh, & Statzner, 2006)

  • Las presiones antropogénicas pueden actuar directamente modificando la actividad de los organismos implicados en un proceso, o indirectamente alterando la estructura de la comunidad, de tal manera que el ecosistema en su conjunto queda afectado (Gessner & Chauvet, 2002; McKie & Malmqvist, 2008)

  • CUADRO 3 Umbrales propuestos de los valores de las métricas utilizadas (Kg/Kf y Ktotal) para la evaluación de la integridad funcional de los ríos altandinos utilizando el protocolo de descomposición de hojarasca

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Summary

MATERIALES Y MÉTODOS

Este estudio se realizó en tres micro-cuencas del río Tomebamba ubicadas en las adyacencias del Parque Nacional Cajas (PNC), el cual el cual se encuentra en la Cordillera Occidental del Sur de los Andes ecuatorianos en la Provincia del Azuay (Fig. 1). El páramo de pajonal representó una cobertura del suelo (82-88 %) similar en las tres microcuencas estudiadas, por lo que las diferencias entres estas son mayormente debidas al área ocupada por la vegetación natural (bosque montano, arbustos y bosque pluvial subalpino) y los pastizales cultivados. Usos y cobertura del suelo en las microcuencas: La cobertura del páramo de pajonal (Cuadro 1) presentó altos y similares porcentajes en las tres microcuencas estudiadas (82-88 %), por lo que las diferencias entre estas fueron establecidas básicamente con las coberturas de la vegetación natural (bosque montano, bosque pluvial subalpino y arbustos) y de los pastizales cultivados. Los valores de oxígeno disuelto (F = 11.1, P = 0.0018) y el índice QBR-And (F = 24.9, P = 0.00005) resultaron significativamente mayores en las microcuencas Llaviuco y Mazán con respecto a Matadero, reflejando la intervención producida por el cambio de uso y cobertura del suelo en esta microcuenca (Cuadro 1). CUADRO 2 Valores de las tasas de descomposición (-k/d) por tipo de malla, especie de hoja y microcuenca

Tipo de Malla
Findings
Coeficiente de descomposición en bolsas de malla gruesa
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