Home About Browse Search
Svenska


Ecosystem functioning in streams under pressure

understanding the roles of biotic, abiotic and spatial drivers

Truchy, Amélie (2018). Ecosystem functioning in streams under pressure. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala, Sweden : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880
ISBN 978-91-7760-142-5
eISBN 978-91-7760-143-2
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

What will happen if human populations are not able to rely on Earth’s ecosystems to deliver fundamental benefits in a near future? Stream ecosystems provide several essential services to human civilizations, but are currently under threat from multiple anthropogenic pressures. These pressures give rise to stressors that impact biodiversity, ecosystem functioning, and ultimately ecosystem service delivery from streams. Based on a novel synthesis of the literature, I developed a framework integrating the roles that communities, environment and spatial drivers play in regulating ecosystem processes, further applied in field studies and an experiment.

In field studies, I assessed the variation in community structure of four taxonomic groups, and several ecosystem processes, along gradients of increasing pressure from agriculture, river regulation and forestry management. Ecosystem processes frequently varied along the pressure gradients, but the form of response typically contrasted, reflecting the complex interactions of abiotic and biotic factors that are into play. Environmental variables were shown to impact ecosystem processes either directly or indirectly through community-mediated responses. Changes in communities along a gradient depended on the associated stressors, the organism groups and the spatial scale at which they operate, and species traits were sometimes more responsive than species composition. Finally, my results from both the field and experimental studies highlight the importance of local and regional spatial scales for regulating the composition of communities and the processes they regulate, in particular for microorganisms.

Although policy frameworks mention the importance of ecosystem functioning in maintaining ecosystem services, the use of abiotic and taxonomic variables as indicators of human impacts on ecosystems remain the most common approach. My results reveal that community structure and specific aspects of ecosystem functioning might not always be strongly correlated, highlighting the importance of incorporating quantification of ecosystem processes in biomonitoring. Additionally, my results point towards the need to develop more spatially explicit biomonitoring schemes, able to account for position of sampling sites in the landscape.

Authors/Creators:Truchy, Amélie
Title:Ecosystem functioning in streams under pressure
Subtitle:understanding the roles of biotic, abiotic and spatial drivers
Alternative abstract:
LanguageAbstract
French

Que se passera-t-il lorsque les Hommes ne pourront plus tirer profit des écosystèmes que la planète offre? Les écosystèmes aquatiques fournissent différents services aux civilisations humaines, mais sont actuellement menacés par leurs nombreuses activités. Ces activités engendrent des perturbations affectant la biodiversité, le fonctionnement des écosystèmes et par conséquent, les services écosystémiques qui en découlent. En rédigeant une synthèse de la littérature existante, j’ai pu délimiter un cadre théorique novateur qui prend en compte les effets des communautés, de l’environnement et des échelles spatiales sur les processus écosystémiques, cadre que j’ai ensuite appliqué à mes expériences sur le terrain et en mésocosme.

Les expériences menées sur le terrain m’ont permise d’évaluer les changements de structure de quatre communautés et des processus écosystémiques associés, le long de gradients croissant de perturbations environnementales, à savoir, l’agriculture, les barrages hydroélectriques et la gestion forestière. Le plus souvent, les processus écosystémiques variaient le long des gradients mais le type de réponse contrastait en fonction du processus étudié, reflétant les interactions complexes qui se jouent entre facteurs abiotiques et biotiques. En effet, les facteurs environnementaux ont un impact sur les processus écosystémiques soit directement ou soit indirectement, en affectant tout d’abord les communautés. Les changements au sein des communautés en réponse aux gradients dépendent des facteurs de stress associés aux-dits gradients, des organismes vivants eux-mêmes et de l’échelle spatiale qu’ils exploitent. Les traits fonctionnels des espèces ont parfois répondu de manière plus significative le long des gradients que la composition en espèces des communautés. Pour finir, les résultats tirés des expériences de terrain et en mésocosme soulignent l’importance des échelles locale et régionale pour la composition en espèces des communautés et des processus écosystémiques associés, en particulier pour les micro-organismes.

Bien que la politique environnementale européenne mentionne l’importance du bon fonctionnement des écosystèmes pour le maintien des services qu’ils fournissent, l’utilisation des facteurs abiotiques et des données taxonomiques afin d’évaluer les impacts anthropogéniques reste la norme. Mes résultats mettent en avant le fait que la structure des communautés et certains aspects des processus écosystémiques ne sont pas toujours corrélés, d’où l’importance d’inclure les processus écosystémiques dans les programmes de suivi environnementaux. Enfin, mes résultats montrent la nécessité de développer des programmes qui prennent en compte la position géographique de la rivière étudiée.

Swedish

Vilka blir konsekvenserna för mänskligheten om vi inte längre kan tillgodogöra oss jordens ekosystemtjänster? Vattendragens ekosystem bidrar med flera grundläggande tjänster som gynnar jordens befolkning, men som just nu är hotade av flera antropogena påfrestningar. Dessa påfrestningar ger upphov till stress som påverkar både biodiversitet, ekosystemfunktioner, och i slutändan även leveransen av ekosystemtjänster från vattendrag. Baserad på en litteratursyntes utvecklade jag ett ramverk som bedömer hur biologiska samhällen, miljön och rumsliga faktorer påverkar ekosystemprocesser, som vidare blev tillämpad i fältstudier och experiment.

I mina fältstudier har jag bedömt variationen i samhällsstruktur inom fyra taxonomiska grupper, och flera ekosystemprocesser längs en gradient av ökande påverkan från jordbruk, vattendragsreglering och skogsbruk. Ekosystemprocesser varierade frekvent längs gradienten för påverkan, men typen av respons kontrasterade ofta, något som återspeglar de komplexa sambanden mellan abiotiska och biotiska faktorer.

Miljövariablerna visade sig påverka ekosystemprocesser antingen direkt eller indirekt genom respons medförd av förändringar i samhällsstrukturerna. Ändringar i samhällen längs en gradient beror på den associerade stressen, organismgrupperna och rumsliga faktorer i vilka de verkar. Arternas egenskaper var ibland mer lättpåverkade än artssammansättningen. Slutligen, så visar mina resultat från både fält- och experimentstudier betydelsen av lokal och regional rumslig faktor för att reglera sammansättningen av samhällen och de processer som de reglerar, speciellt för mikroorganismer.

Även om policydokument nämner betydelsen av ekosystemfunktioner för att tillvarata ekosystemtjänster, kvarstår fortfarande bruken av abiotiska och taxonomiska variabler som indikatorer för mänsklig påverkan på ekosystem som det vanligaste tillvägagångssättet. Mina resultat avslöjar att samhällsstruktur och specifika aspekter av ekosystemfunktioner inte alltid är starkt korrelerade, vilket lyfter vikten av att inkludera kvantifiering av ekosystemprocesser i biologisk miljöövervakning. Vidare så pekar mina resultat mot ett behov av att utveckla mer rumsligt explicita övervakningsplaner för biologisk miljöövervakning, som tar hänsyn till positionen för provlokalerna i landskapet.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :January 2018
Depositing date:12 January 2018
Number of Pages:66
Papers/manuscripts:
NumberReferences
ITruchy, A., Angeler, D. G., Sponseller, R. A., Johnson, R. K. & McKie, B. G.* (2015). Linking biodiversity, ecosystem functioning and services, and ecological resilience: Towards an integrative framework for improved management. Advances in Ecological Research, 53, pp. 55-96.
IITruchy A., Angeler, D. G., Sponseller, R. A., Ecke, F., Kahlert, M., Bundschuh, M., Johnson, R. K. & McKie, B. G. Responses of multiple structural and functional indicators along three contrasting disturbance gradients. (Manuscript).
IIITruchy A.*, Göthe, E., Angeler, D. G., Ecke, F., Sponseller, R. A., Bundschuh, M., Johnson, R. K. & McKie, B. G. Partitioning spatial, environmental and community drivers of ecosystem functioning. (Submitted manuscript).
IVTruchy, A., Sarremejane, R., Muotka, T. Angeler, D. G., Mykrä, H., Huusko, A., Johnson, R. K., Sponseller, R. A. & McKie, B. G. Ecological connectivity and effects of drought on community structure and ecosystem function in a stream channel mesocosm. (Manuscript).
Place of Publication:Uppsala, Sweden
Publisher:Department of Aquatic Sciences and Assessment, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-142-5
ISBN for electronic version:978-91-7760-143-2
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:M Aquatic sciences and fisheries > M40 Aquatic ecology
P Natural resources > P10 Water resources and management
Subjects:Obsolete subject words > NATURAL SCIENCES > Biology > Terrestrial, freshwater and marine ecology > Freshwater ecology
Agrovoc terms:ecosystems, biocoenosis, aquatic communities, environmental factors, anthropogenic factors, biodiversity, habitats, abiotic stress, biotic stress, species
Keywords:Abiotic factors, Anthropogenic stressors, Community ecology, Ecosystem functioning, Habitat patchiness, Pressure gradient, Recovery, Spatial connectivity, Species traits
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4619
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4619
ID Code:15242
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment
External funders:Swedish Agency for Marine and Water Management and Swedish Environmental Protection Agency
Deposited By: Amélie Truchy
Deposited On:16 Jan 2018 08:48
Metadata Last Modified:16 Jan 2018 08:48

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits