The effects of wildfire on lotic macroinvertebrate communities in Portugal

Abstract

The effects of wildfires in Mediterranean lotic communities are still poorly documented. Despite some progress in recent years, the published data refer mainly to studies conducted in North America, with little information on European rivers. Given the importance of regional geographic context, both on the effects of fire and on the resilience of the communities, the gap in the biogeographical knowledge represent a limitation to the implementation of appropriate management measures. This thesis consists in a systematic study of the effects of fire on the macroinvertebrate communities of streams of North and Central Portugal. A chronosequence survey was conducted in order to analyze long-term effects of wildfires (1-18 years) and provide chronological information on the ecological recovery of macroinvertebrate communities. The results indicated that the macroinvertebrate communities recover in abundance and taxa richness and in terms of community structure about two years after the fire impact. A short-term survey was also carried out, where the initial response of macroinvertebrates to fire disturbance was documented, in streams recently affected by wildfires. The parameters analyzed were compared with reference sites without fire impact for the last 20 years. In all sampling periods, lower abundance and lower species richness were recorded in impacted streams, and differences in community structure were found between burnt sites and reference sites. In our study, both on long -term and short-term surveys, the environmental features that conditioned the response of biological communities were evaluated. River size, the extent of the burnt area, conductivity, along with channel characteristics and riparian vegetation, were considered determinant in the response of macroinvertebrates communities to fire impact, and can influence the susceptibility of stream ecosystems. We also analyzed the data of the short-term survey on a trait approach. Differences on functional diversity and on frequency of several trait modalities were analyzed. Specific differences in the food group and reproductive strategies between burned and not burned sites were recorded. Despite the unequivocal negative impact of wildfire on macroinvertebrate communities of Portuguese streams, the recovery seems to be rapid, demonstrating their resilience to this type of disturbance.

Os efeitos dos fogos nas comunidades lóticas mediterrânicas estão ainda mal documentados. Apesar do progresso verificado nos últimos anos, os dados publicados referem-se principalmente a estudos efetuados na América do Norte, sendo escassa a informação relativa aos rios Europeus. Dada a importância do contexto geográfico regional, quer nos efeitos do fogo no meio ambiente quer na resiliência das comunidades, a lacuna no conhecimento biogeográfico representa uma limitação à implementação de medidas de gestão adequadas. A presente tese consiste um estudo sistemático dos efeitos do fogo nas comunidades de macroinvertebrados dos ribeiros do Norte e Centro de Portugal. Foi analisada uma cronosequência para averiguar o efeito do fogo numa escala temporal mais alargada (1 a 18 anos) providenciando informação cronológica sobre a recuperação ecológica das comunidades de macroinvertebrados a longo prazo. Os resultados indicaram que as comunidades de macroinvertebrados recuperam em abundância, riqueza taxonómica e em termos de estrutura das comunidades cerca de dois anos após o impacto Num estudo a curto prazo, em ribeiros recentemente afetados por fogos florestais, foi documentada a resposta inicial dos macroinvertebrados à perturbação pelo fogo e os parâmetros analisados foram comparados com locais de referência onde não ocorreram fogos nos últimos 20 anos. Em todos os períodos amostrados registou-se menor abundância e menor riqueza específica nos ribeiros impactados, bem como diferenças ao nível da estrutura das comunidades entre locais ardidos e os locais de referência. Tanto no estudo a longo prazo como no estudo a curto prazo, foram avaliados os fatores ambientais que condicionaram a resposta das comunidades biológicas. O tamanho do rio, a extensão da área ardida, condutividade, bem como as características do canal e da vegetação ripária, são determinantes na resposta dos macroinvertebrados ao impacto do fogo, e podem influenciar o grau de susceptibilidade dos ecossistemas lóticos. Foram ainda analisados os resultados dos levantamentos a curto prazo numa abordagem do ponto de vista funcional. Foram analisadas as diferenças ao nível da diversidade funcional e ao nível da frequência das várias características funcionais dos organismos. Foram registadas diferenças pontuais em termos do grupo alimentar e estratégias de reprodução, entre locais ardidos e não ardidos. Apesar do inequívoco impacto negativo do fogo nas comunidades de macroinvertebrados aquáticos, a recuperação parece ser rápida, demonstrando a sua resiliência perante este tipo de perturbação.