Spatial variation in benthic macroinvertebrate community structures in tributaries of Verdal river : effects of biotic and abiotic environmental factors and restoration measures

• Main Author: Esdar, Louise Cathrine Rolstad
• Other Authors: Haugen, Thrond, Stensland, Stian
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: Norwegian University of Life Sciences, Ås 2019
• Subjects: Ecological state; Stream ecosystems; Verdal watershed; Benthic macroinvertebrates; VDP::Matematikk og Naturvitenskap: 400::Zoologiske og botaniske fag: 480::Limnologi: 498; Norway; Øvre; Bekken; Verdalselva; Atlantic salmon; Salmo salar
• Online Access: http://hdl.handle.net/11250/2608467

Rivers and streams are one of the most degraded ecosystems in the world, including Norway. Human activities have long impacted rivers and streams, both directly, and indirectly, and this ultimately affects the streams health. Benthic macroinvertebrates and fish are the most common biological variables to use as bioindicators for ecological condition. Macroinvertebrates as a group play an important role in stream ecosystems, they can affect important stream processes, such as nutrient cycling, primary production, decomposition, and translocation of materials. In addition, they are important part of stream food webs. Verdal watershed located in Trøndelag county in Norway is considered an important Atlantic salmon (Salmo salar) and anadromous brown trout (Salmo trutta) river. Runoff from agriculture and migration barriers are one of the main threats to the biodiversity of Verdal river. To prevent further degradation of the Verdal watershed and further loss of biodiversity, restoration measures, mainly connectivity and addition of spawning gravel, were conducted in 2016 and 2017 in several of the streams to improve area and productivity of fish. The aim of this study is to examine the responses of benthic macroinvertebrates to restoration measures conducted in the tributary streams of Verdalselva, and shed light on the research questions: 1) Did the in-stream measures affect the macroinvertebrate community, and what determines the variation in macroinvertebrate assemblages? 2) Does the reintroduced presence of salmonids affect macroinvertebrate community structure? And 3) Which variables determines the variation in the organic stressor metric ASPT index scores? The collection of macroinvertebrate data was obtained by kicksampling method in 12 tributaries of Verdal river. Analysis of the data was undertaken with ordination analysis. The results indicate that the restoration measures have no effect on macroinvertebrate assemblages, as to yet. It is likely that the macroinvertebrates need longer time to respond. Allochthonous input of the streams appears to have a significant effect on macroinvertebrates, shifting towards a pollution-tolerant community structure. Density of salmonids had a significant effect on the macroinvertebrate community structure. There was a small, but insignificant, difference in diversity between the upper and lower reaches of the streams. ASPT index scores were mostly determined by distance to the fjord, distance to the main river and fish densities. However, the positive effect fish densities have on the ASPT index is most likely due to covariance where both groups respond similarly to favourable conditions. In conclusion, long-time monitoring of the benthic macroinvertebrate community is needed to detect long-time responses to the recently conducted habitat measures. Elver og bekker er en av det mest degraderte økosystemer i verden, Norge inkludert. Menneskelig aktivitet har lenge påvirket elver og bekker både ved direkte og indirekte påvirkning. Bunndyr og fisk er det mest brukte biologiske variablene for å evaluere den økologiske statusen til vannforekomster. Bunndyr som gruppe spiller en viktig rolle i bekkers økosystem. De kan påvirke viktige bekkeprosesser, som næring syklusen, primærproduksjonen, nedbrytning og translokasjon av materialer. I tillegg er bunndyr en viktig del av bekkers næringskjede. Verdalsvassdraget i Trøndelag fylke i Norge er ansett som et nasjonalt viktig laksevassdrag i Norge. Avrenning fra jordbruket og vandringshindre er mulige trusler for biodiversiteten i Verdalselva. For å forhindre videre degradering av Verdalsvassdraget og øke fiskeproduksjonen har det blitt gjort flere tiltak i sidebekkene, for det meste fokus på konnektivet og utlegg av gytegrus. Målet med denne studien er å undersøke hvordan disse tiltakene har påvirket bunndyrsamfunnet i bekkene, og svare på spørsmålene 1) Hadde bekketiltakene noen påvirkning på bunndyrsamfunnet, og hvilke variabler er med på å bestemme variasjonen i bunndyrsammensetningen? 2) Har den gjeninnførte fiskeproduksjonen noe å si for sammensetningen på bunndyrene? Og til slutt 3) Hvilke variabler bestemmer variasjonen i ASPT indeks verdiene? Det ble tatt to bunndyrprøver ved sparkeprøvemetoden i hver stasjon i 12 sidebekker til Verdalselva. Ordinasjonsanalyser ble gjennomført for å analysere dataene. Resultatene indikerer at restaureringstiltakene utført i sidebekkene til Verdalselva hadde lite effekt på bunndyrsamfunnet. Bunndyrprøvene ble tatt kort tid etter tiltakene, og det er derfor sannsynlig at bunndyrsamfunnet trenger lengre tid på å vise en effekt av tiltakene. Den alloktone tilførselen til bekken viste å ha størst effekt på strukturen i bunndyrsamfunnet, sammen med fisketetthet. Det viste seg å være en ikke signifikant forskjell i bunndyrdiversitet mellom øvre liggende stasjoner sammenlignet med lavere liggende stasjoner. Kun en av 12 bekker viste seg å ha minimum god økologisk status. Variasjon i ASPT indeksen var best forklart av avstand til fjorden, avstand til hovedelv og fisketetthet. Den positive effekten fisketetthet har på ASPT indeksen skyldes mest sannsynlig samvariasjon der begge grupper responderer likt på gunstige miljøforhold. Langtids overvåkning av bunndyrsamfunnet er nødvendig for å se hvordan bunndyrene responderer over tid på nylig utført habitat tiltak. M-MINA