Bioindicators of climate and trophic state in lowland and highland aquatic ecosystems of the Northern Neotropics
Liseth Pérez, Julia Lorenschat, Julieta Massaferro, Christine Pailles, Florence Sylvestre, Werner Hollwedel, Gerd-Oltmann Brandorff, Mark Brenner, Gerald Islebe, María del Socorro Lozano, Burkhard Scharf & Antje Schwalb
ABSTRACT
Chironomids, diatoms and microcrustaceans that inhabit aquatic ecosystems of the Northern Neotropics are abundant and diverse. Some species are highly sensitive to changes in water chemical composition and trophic state. This study was undertaken as a first step in developing transfer functions to infer past environmental conditions in the Northern lowland Neotropics. Bioindicator species abundances were related to multiple environmental variables to exploit their use as environmental and paleoenvironmental indicators. We collected and analyzed water and surface sediment samples from 63 waterbodies located along a broad trophic state gradient and steep gradients of altitude (~0-1 560m.a.s.l.) and precipitation (~400-3 200mm/y), from NW Yucatán Peninsula (Mexico) to southern Guatemala. We related 14 limnological variables to relative abundances of 282 diatom species, 66 chironomid morphospecies, 51 species of cladocerans, 29 non-marine ostracode species and six freshwater calanoid copepods. Multivariate statistics indicated that bicarbonate is the strongest driver of chironomid and copepod distribution. Trophic state is the second most important factor that determines chironomid distribution. Conductivity, which is related to the precipitation gradient and marine influence on the Yucatán Peninsula, is the main variable that shapes diatom, ostracode and cladoceran communities. Diatoms, chironomids and cladocerans displayed higher diversities (H=2.4-2.6) than ostracodes and copepods (H=0.7- 1.8). Species richness and diversity were greater at lower elevations (<450m.a.s.l.) than at higher elevations in Guatemala. Distribution and diversity of bioindicators are influenced by multiple factors including altitude, precipitation, water chemistry, trophic state and human impact.
RESUMEN
Los quironómidos, diatomeas y microcrustaceos que habitan ecosistemas acuáticos en el norte de los Neotrópicos son abundantes y diversos. Algunas especies son altamente sensibles a cambios en la composición química del agua y en el estado trófico. Este estudio se realizó como el primer paso para desarrollar funciones de transferencia para inferir condiciones ambientales en el norte de las tierras bajas de los Neotrópicos. Es por esto que las abundancias de especies bioindicadoras se relacionaron con múltiples variables ambientales con el fin de explotar al máximo su uso como indicadores ambientales y paleoambientales. Recolectamos y analizamos muestras de agua y de sedimento superficial de 63 cuerpos de agua, ubicados a lo largo de un gradiente trófico y de gradientes marcados de altitud (~0-1 560m.s.n.m.) y de precipitación (~400-3 200mm/año), desde el NO de la Península de Yucatán (México) hasta el sur de Guatemala. Relacionamos 14 variables limnológicas con las abundancias relativas de 282 especies de diatomeas, 66 morfoespecies de quironómidos, 51 especies de cladóceros, 29 especies de ostrácodos no-marinos y seis especies de agua dulce de cladóceros calanoides. La estadística multivariada indicó que el bicarbonato es el principal determinante de la distribución de quironómidos y copépodos. El estado trófico es el segundo factor más importante en determinar la distribución de quironómidos. La conductividad, que está relacionada con el gradiente de precipitación e influencia marina en la Península de Yucatán, es la principal variable en influir las comunidades de diatomeas, ostrácodos y cladóceros. Las diatomeas, quironómidos y cladóceros (H=2.4-2.6) presentaron diversidades más altas que los ostrácodos y copépodos (H=0.7-1.8). La riqueza de especies y la diversidad fueron más altas en las elevaciones bajas (<450m.s.n.m) que en elevaciones altas en Guatemala. La distribución y diversidad de bioindicadores es afectada por múltiples factores incluyendo la altitud, precipitación, composición química del agua, estado trófico y el impacto humano.