外来植物凋落物分解对底栖动物多样性及其摄食功能群的影响

在亚热带地区一条2级溪流中比较了本地植物(红锥和薏米)和外来植物(托里桉和马缨丹)凋落物的分解速率及底栖动物定殖及其摄食功能群的组成。结果显示,本地植物凋落物的分解速率为:0.020 d-1(红锥)和0.056 d-1(薏米),外来树叶的分解速率则为:0.038 d-1(托里桉)和0.041 d-1(马缨丹),它们均属于快速分解组。定殖在外来和本地树叶凋落物上的大型底栖动物种类分别为21种和24种。在外来和本地树叶上定殖的底栖动物平均密度差异不显著(P0.05)。从大型底栖动物摄食功能群的比例来看,定殖在本地凋落物上的集食者的比例最高(73.5%),其次是撕食者(10.9%)和捕食者(8.7%),刮食者(6.8%)的比例最低,在外来凋落物上,摄食功能群的比例分别为集食者(67.6%)、撕食者(13.9%)、刮食者(12.1%)和捕食者(6.1%),两者相比,底栖动物的摄食功能群均以集食者和撕食者为主,在组成比例上并无显著差异。结果表明2种外来植物凋落物分解对底栖动物多样性及其摄食功能群的影响不明显。     

长白山源头溪流底栖动物群落结构季节动态

源头溪流是河流生态系统物质循环和能量流动的重要区域,对底栖动物的生物多样性维持具有重要意义。目前,针对我国源头溪流底栖动物群落结构的研究薄弱,对长白山源头溪流底栖动物季节动态的研究尚未见报道。采用野外原位定量取样的方法,力图阐释长白山源头溪流底栖动物群落结构的季节动态特征及其主要环境驱动因子。研究结果表明:(1)共计采集底栖动物90个分类单元,隶属于3纲9目38科。其中,水生昆虫85属,占绝对优势。底栖动物群落结构的季节动态明显,底栖动物密度及多样性在夏、秋季显著高于冬季和春季,并在冬季达到最低值。(2)底栖动物功能摄食类群以收集者占优势,其次为撕食者、捕食者和刮食者,滤食者相对丰度最低。不同功能摄食类群的季节动态不一致,但密度和物种丰富度整体表现为秋季最高。(3)水温、凋落叶分布和流速是长白山源头溪流底栖动物群落结构季节动态的主要环境驱动因子。本研究可为长白山源头溪流后续相关研究及长白山松花江水系生态修复提供基础数据支持及参考。     

底栖分解类群对金佛山森林溪流凋落物混合分解的影响

凋落物分解对于维持源头溪流生态系统碳和养分平衡有重要意义。以亚热带典型源头溪流金佛山溪流为代表,选取3种河岸带常见凋落叶为分解对象,设计3个单种和4个混合物种的凋落物组合,在原位放置3种孔径的分解袋（0.05mm、0.25mm和2mm）,探讨混合凋落物的性状与底栖分解类群对叶片质量损失和混合效应的影响。结果表明：（1）微生物在凋落物分解过程中相对贡献均大于50%,小型和大型底栖动物进一步加速了凋落物的分解过程。（2）单种凋落物分解速率存在显著差异：八角枫（Alangium chinense,质量损失率为53.05%）>缺萼枫香（Liquidambar acalycina,30.00%）>薄叶润楠（Machilus leptophylla,12.63%）。（3）混合凋落物中仅微生物参与的处理均表现为负的非加和效应,其中八角枫+缺萼枫香、八角枫+薄叶润楠、八角枫+缺萼枫香+薄叶润楠三个处理的效应显著;小型底栖动物加入后均表现为正的非加和效应,但不显著;在微生物、小型和大型底栖动物的共同作用下,缺萼枫香+薄叶润楠和八角枫+缺萼枫香+薄叶润楠的两个处理的正的非加和效应显著。亚热带源头溪流中凋落物分解功能与河岸植物和分解者类群的复杂性密切相关。     

蒲桃和人面子叶片单宁含量与凋落物分解速率及底栖动物定殖的关系

在广州龙洞水库一条天然2级溪流中,测定了蒲桃和人面子凋落物105 d分解过程中单宁含量的变化.结果表明：蒲桃叶片单宁的初始含量（0.191 g·g^-1DM）高于人面子（0.057 g·g^-1DM）.在最初一周内, 两种树木叶片的单宁含量分别下降了45 %和22 %,其中人面子叶片单宁含量降速比蒲桃快;21 d后,其下降速度减缓,而凋落物分解的速度加快,人面子叶片分解比蒲桃迅速（k值分别为0.038和0.013 d^-1）.定殖在人面子叶片上的底栖动物的平均密度显著高于蒲桃叶片（P<0.05）,分别为每克叶片287.9头和26.2头;底栖动物的数量变化随叶片单宁含量的降低而呈逐渐增加趋势.富含单宁成分的蒲桃叶片分解速率缓慢,可能是凋落物中高浓度缩合单宁抑制了底栖动物,尤其是撕食者的定殖所致.     

两种树叶在华南地区贫营养型池塘中的分解速率研究

在热带亚热带地区,凋落物在湖泊、湿地中的分解过程知之甚少。为了解亚热带地区树叶凋落物在静水环境中的分解状况,利用分解网袋法对2种树叶（大叶相思和人心果）在广州长岗山自然保护小区一贫营养型池塘中进行了为期130d的树叶分解研究。结果显示,两种树叶在池塘中的分解速度非常缓慢,130d后大叶相思和人心果树叶的干重剩余率分别为74.3％和77．5％,经指数衰减模型拟合,两者的分解速率系数（k）分别为0．00145d^-1和0．00105d^-1。定殖在两种树叶上的大型底栖动物仅5种,其中优势类群为摇蚊幼虫和钩虾。结果表明寡营养型池塘中大型底栖动物功能摄食群中撕食者种类与数量的稀少是引起这两种树叶分解缓慢的主要因素之一。     

粤北地区溪流中的树叶分解及大型底栖动物功能摄食群

利用2种孔径(5mm的塑料网袋和0.1mm的布袋)的分解网袋对2种树叶在广东北部的横石水河的3级溪流中,进行了为期101d的树叶分解研究.结果表明:人面子树叶在网袋和布袋中的分解速率分别为0.0247d-1和0.0151d-1;而蒲桃树叶的分解速率则分别为0.0108d-1和0.0095d-1.说明2种树叶在布袋中的分解速率均比网袋慢,且人面子树叶的分解速率比蒲桃树叶快.定殖在2种树叶网袋中的功能摄食群以刮食者的比例最高(36%),其次是集食者(33%)和捕食者(25%),撕食者的比例最低(6%).在实验中后期,人面子树叶上的底栖动物个体总数、优势类群数和密度显著高于蒲桃树叶.说明在亚热带地区的中等级别的溪流中,由于撕食者种类减少,刮食者的类群数及密度对树叶分解速率具有显著影响.对微生物活动的抑制作用和对底栖动物取食的驱避作用使富含单宁成分的蒲桃树叶的分解速率下降.     

亚热带溪流中树叶凋落物多酚含量对树叶分解过程的影响

利用邻二氮菲-铁(Ⅲ)分光光度法测定了蒲桃与人面子树叶在二级溪流中分解时植物多酚含量的变化,并研究了多酚含量对树叶分解速率、底栖动物定殖以及微生物呼吸量的影响。结果表明,蒲桃叶片中初始多酚含量(19%)比人面子树叶的含量高(6%),其分解速率(分解系数k=0.01d^-1)比人面子树叶慢(k=0.04d^-1)。研究还发现,蒲桃叶片上的微生物呼吸量比人面子的低(每克叶片单位时间的耗氧量分别为0.2和0.4毫克),而且底栖动物中撕食者的种类和数量也比人面子树叶少。说明蒲桃叶片中较高的多酚含量抑制了微生物的活性和底栖动物的取食,从而减缓了蒲桃树叶的分解进程,表明叶片中多酚含量与树叶凋落物分解速率呈负相关关系。     

高浓度O3对城市蒙古栎凋落叶分解和养分释放的影响

采用开顶箱(OTCs)模拟法和分解袋法,以O₃自然浓度(40 nmol·mol^-1)为对照,研究高浓度O₃(约120 nmol·mol^-1)对城市自然环境下生长的10年生蒙古栎凋落叶分解和养分释放的影响,分解时长达150 d.结果表明：高浓度O₃未对蒙古栎凋落叶的分解产生显著影响.高浓度O₃抑制了蒙古栎凋落叶C、K释放,分解150 d,高浓度O₃处理K残留率为23.9%,显著高于对照(17.1%).高浓度O₃在分解前期(0～60 d)抑制了凋落叶N、木质素的释放,在分解后期(60～150 d)起促进作用.高浓度O₃处理与对照木质素/N变化趋势一致且无显著差异.除分解中期(60 d)外,对照P残留率始终高于高浓度O₃处理.C/P变化趋势与P相反,在整个分解过程中,高浓度O₃处理C/P高于对照,而且C、N、K残留率以及C/N与凋落叶干质量剩余率呈显著正相关.因此,高浓度O₃将对蒙古栎林的营养循环产生一定影响.     

西双版纳热带季节雨林凋落叶分解与土壤动物群落：两种网孔分解袋的分解实验比较

 以西双版纳热带湿性季节沟谷雨林混合凋落叶作为分解基质,在不同位置季节雨林样地,采用不同网孔（ 2和0.15 mm）分解袋,开展大中型土壤动物对雨林凋落叶分解影响的实验,测定了不同网孔分解袋土壤动 物多样性、凋落叶分解速率和主要养分元素释放状况。结果显示：2 mm网孔分解袋土壤动物类群相对密度 年均值为2.67～2.83目•g－1凋落物干重,个体相对密度年均值为22.3～21.77个•g－1凋落物干重,显著 高于0.15 mm网孔分解袋的类群相对密度0.27～0.28目•g－1凋落物干重和个体相对密度2.88～2.77个•g－ 1凋落物干重（p<0.01）,并且0.15 mm网孔分解袋中极少量的动物个体主要为小型类群弹尾目和蜱螨目（ 原生动物、湿生土壤动物线虫不计）,由此我们视2 mm网孔分解袋凋落叶分解由绝大多数土壤动物和其它 土壤生物共同作用,而0.15 mm网孔分解袋基本排除了大中型土壤动物对袋内凋落叶分解的影响。2 mm网 孔分解袋凋落叶物质失重率（71%左右）、分解率指数（1.88～2.44）和主要养分元素释放率明显高于 0.15 mm分解袋（34%～35%,0.48～0.58）。通过比较两种不同网孔分解袋凋落叶失重率和元素释放率的 差异,显示出季节雨林大中型土壤动物群落对凋落叶物质损失的贡献率为年均值46%左右,并使凋落叶C/N 和C/P明显降低,而对不同元素释放率的影响不同,其中对N、S和Ca元素释放率的影响较大,而对K素释放 的影响作用最小。相关分析显示,2 mm网孔分解袋内土壤动物群落类群和个体的相对密度与凋落叶物质残 留率有较好的负相关关系,而群落香农多样性指数与凋落叶分解率指数表现出一定的正相关关系。     

大型底栖无脊椎动物对溪流中三角枫落叶分解的影响

采用复合网袋法,研究了冬季南京紫金山三角枫落叶在无干扰溪流和生态恢复溪流中的分解过程.结果表明：112 d后,三角枫落叶无灰干质量剩余率为31％～62％,分解速率符合指数衰减模型(P<0.05).在生态恢复溪流和无干扰溪流的流水生境中, 三角枫落叶的分解速率分别为0.0030 d^-1和0.0064 d^-1,静水生境中分别为0.0018 d^-1和0.0016 d^-1.流水生境中,无干扰溪流网袋内的大型底栖动物多度和生物量显著高于恢复溪流(P<0.05),而静水中无显著差异(P>0.05).无干扰溪流中的撕食者多度比例最高(70.4%),以栉水虱为主;生态恢复溪流中滤食者的多度比例最高(37.8%),以长跗摇蚊属为主.流水生境中三角枫落叶的分解速率与撕食者物种丰富度和多度相关性显著(P<0.01),而与生物量的相关性不显著(P>0.05).说明冬季溪流中撕食者的物种丰富度和多度决定三角枫落叶的分解速率.     

木兰围场天然次生林优势种群的结构与动态

为了阐明木兰围场天然次生林优势种群的结构和动态特征,对群落乔木层组成以及优势种群的径级结构、静态生命表、存活曲线、死亡曲线、生存函数和时间序列预测等进行研究.结果表明: 群落乔木层有9个种群,其中,五角枫、蒙古栎、糠椴和白桦种群为群落的优势种群;五角枫和糠椴种群存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型,蒙古栎种群存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型,白桦种群存活曲线为Deevey-Ⅱ型;随着径级的增加,各优势种群的死亡率和消失率曲线呈现相似的变化趋势,五角枫、蒙古栎、糠椴种群的消失率和死亡率分别在Ⅳ、Ⅰ和Ⅰ径级下出现最大值,而白桦种群在各径级呈现稳定的变化趋势;4种生存函数曲线分析表明,五角枫、蒙古栎和糠椴种群具有前期锐减、中后期相对稳定的特点;白桦种群数量波动不明显,具有较稳定的特点.种群数量的时间序列预测表明,白桦种群小径级(Ⅰ～Ⅱ级)个体数量逐渐减少,种群未来有趋于衰退的趋势,五角枫、蒙古栎和糠椴种群趋于相对稳定.推测该次生林将逐步演替为以五角枫、蒙古栎和糠椴为主要树种的天然次生林.     

间伐对日本落叶松人工林林下更新木本植物组成和生长影响的时间效应

明确间伐对针叶人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长影响的时间效应,可为促进人工纯林向针阔混交林转化、进而解决纯林生产与生态功能无法兼顾的问题提供参考。本研究以我国北方重要针叶人工林——日本落叶松人工林为例,比较间伐后短期(1～3年)、中期(4～9年)和长期(>9年)人工林林下更新木本植物组成的差异;并选择具有较高重要值且与落叶松互惠共生的3种更新树种蒙古栎、色木槭、糠椴,分析不同间伐时期人工林内光照(郁闭度)与更新木本植物生长的关系。结果表明: 在间伐样地内更新的阔叶木本植物达46种,不同间伐时期样地内共有且占据优势的乔木树种为色木槭,灌木树种为忍冬和卫矛。随间伐后时间的推移,更新物种数逐渐减少,但乔灌比呈增大的趋势;中性树种占据优势地位。间伐对更新树种生长影响的时间效应受树种耐荫性的影响,糠椴的基径和树高均高于蒙古栎和色木槭。随间伐后时间的延长,糠椴的基径、色木槭的树高对光照响应较敏感,分别倾向于采用“耐荫策略”和“避荫策略”以适应间伐后变化的环境。间伐对日本落叶松人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长的影响具有明显的时间效应;在制定以促进人工林林下树种更新为目标的间伐措施时,应该考虑适当延长间伐间隔,从而保证糠椴和色木槭等阔叶树幼苗的生长,使其进入林冠层,促进形成针阔混交林,实现人工林的可持续发展。     

长白山阔叶红松林5种主要树种水分利用效率与叶片养分特征

以长白山阔叶红松林中5种优势树种(红松、水曲柳、色木槭、蒙古栎、紫椴)为研究对象,利用稳定碳同位素技术分析了植物的水分利用效率(WUE),测定了叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)3种营养元素的含量用以分析植物对养分的利用特征,并综合分析了植物WUE与叶片养分含量之间的关系.结果 表明:冠层不同位置微气象因子的差异导致WU...     

长白山蒙古栎次生林群落结构特征及优势树种空间分布格局

群落结构特征研究是揭示植物群落维持机制和演替动态的基础,是合理安排森林经营活动的基本前提.以吉林省汪清林业局2块1 hm²的蒙古栎阔叶混交林固定样地为对象,研究了长白山蒙古栎次生林的群落结构特征,并采用点格局O-ring统计法对群落内优势树种的空间分布格局进行分析.结果表明: 两块样地都是以蒙古栎为优势树种的群落类型,都具有明显的层次结构,主要伴生树种存在差异,样地Ⅰ以大青杨、白桦、红松为主,样地Ⅱ以红松、紫椴和色木槭为主.且样地Ⅰ的树种数量、Shannon多样性指数高于样地Ⅱ.两块样地中所有个体的径级分布呈倒“J”型,蒙古栎径级结构呈近似正态型,红松呈倒J型,其他主要伴生树种径级结构存在一定差异.两块样地0～50 m尺度上蒙古栎呈现小尺度聚集、中大尺度随机分布的格局,红松呈先聚集、后随机的分布格局,但样地Ⅰ内红松聚集的尺度和强度均大于样地Ⅱ.样地Ⅰ白桦和大青杨均在0～17 m尺度上呈聚集分布、且聚集强度显著高于其他树种,而在18～50 m尺度分别呈现随机分布和均匀-随机分布.样地Ⅱ中紫椴基本呈现随机分布,色木槭在中大尺度上呈随机或均匀分布,聚集分布集中在小尺度.两块样地处于演替早期阶段的不同发育阶段,相比样地Ⅰ,样地Ⅱ的演替阶段更高、群落相对更加稳定.     

长白山阔叶红松林3个常见树种径向生长的影响因素

为探究树木径向生长的影响因子,基于对长白山阔叶红松林25 hm²样地中3个常见树种红松、紫椴、蒙古栎连续5年的生长环监测数据,分析各树种的季节生长变化,比较树种间的生长速率差异,并分析初始径级、邻体树木竞争、土壤、地形因素等对不同树种径向生长的作用.结果表明: 3个树种径向生长的季节变化趋势一致,树木于5月末开始生长,7月是生长旺盛期,8月底生长开始减缓,于10月中下旬停止生长.3个树种的径向相对生长率存在显著差异,蒙古栎相对径向生长率显著高于红松和紫椴,该差异在小、中径级个体中表现更为显著.3个树种径向生长的主要影响因子不同,邻体树木的竞争显著抑制了红松和蒙古栎的径向生长,而紫椴的径向生长主要受初始径级、土壤和地形等因子的影响.     

A Comparative Study of Leaf Breakdown of Three Native Tree Species in a Slowly‐Flowing Headwater Stream in the Colombian Andes

The dynamics of leaf breakdown in a headwater Colombian stream were evaluated for the native tree species Myrsine guianensis, Cupania latifolia and Nectandra lineatifolia using coarse and fine mesh litter bags. Ten bags of each species (five of each mesh size) were retrieved from the stream at 1, 8, 15, 30, 60 and 120 days. k values ranged from 0.0008 to 0.0058 day^–1 and density of macroinvertebrates from 35 to 55 individuals per leaf bag, peaking at day 8. Myrsine guianensis degraded more rapidly than the other species for both coarse and fine mesh bags. This species and Nectandra lineatifolia presented differences in k values between coarse and fine mesh bags, suggesting that macroinvertebrates influenced the decay rate. Despite the low densities of macroinvertebrates found, shredders represented 12.7% of individuals and 50 to 68% of the invertebrate biomass in bags, indicating that this functional feeding group was an important component of fauna associated with litter breakdown in this first order tropical stream. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

辽东山区主要阔叶树种叶片养分含量和再吸收对落叶时间的影响

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。     

Effects of leaf nutrient concentration and resorption on leaf falling time of dominant broadleaved species in a montane region of eastern Liaoning Province,China

凋落物是森林生态系统养分的重要来源, 叶片脱落时间是影响其分解的关键因素。东北温带森林中蒙古栎(Quercus mongolica)落叶时间较其他树种晚, 在山脊等贫瘠立地叶片甚至第二年春天才脱落。我们假设: 相对于其他树种, 蒙古栎叶片养分元素含量过高、再吸收时间长, 导致叶片延迟脱落。为验证假设, 除蒙古栎外, 选择了落叶时间居中的色木槭(Acer mono)和落叶较早的胡桃楸(Juglans mandshurica)为对象, 持续监测叶片从成熟至凋落过程中叶片养分元素含量, 包括大量元素: 氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg), 微量元素: 铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn); 并分析养分再吸收率。结果表明: 蒙古栎成熟叶养分元素含量介于对照树种之间; 凋落叶N、P和K含量低于对照树种, Fe和Mn含量高于对照树种, 其余元素含量介于对照树种之间。该结果不支持“蒙古栎叶片养分含量过高”假设。蒙古栎叶片N、P和K再吸收率高于对照树种, 再吸收率高低与其落叶时间完全一致; 叶片Cu和Zn再吸收率与对照树种无显著差异; 叶片其余元素未发生再吸收, 其累积率与对照树种无显著差异; 说明养分再吸收与养分含量无关, 可能与树种的种专一性相关, 可能会影响叶片脱落时间。由于蒙古栎多生长在贫瘠土壤, 其成熟叶无法积累更多养分; 为避免叶片脱落后养分进入土壤被其他物种利用, 将养分尽量回收储存于自身, 即蒙古栎叶片养分再吸收过程较长, 叶片脱落较晚。生长在极端贫瘠立地的蒙古栎叶片次年春天才落叶, 可能是由于再吸收一直在进行, 来不及脱落而保留至新生长季开始。落叶晚的树种养分再吸收率高、有利于自身养分保存, 更能适应贫瘠土壤, 反之亦然。     

邻域竞争对长白山阔叶红松林关键树种生长的影响

林木间的竞争是影响树木生长、形态和死亡的主要因素.单木邻域竞争分析能够反映个体间相互作用规律及其距离范围,对于减缓林木竞争、促进林木生长具有重要意义.为弄清竞争对阔叶红松林林木生长的影响,本研究基于Hegyi单木竞争指数和邻域分析方法,探讨了长白山原始阔叶红松林中的5个关键树种——红松、紫椴、水曲柳、蒙古栎和春榆(胸高断面积合计占80%)竞争的邻域半径,并分析了竞争对关键树种生长和死亡的影响.结果表明:红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎4个树种单木竞争的邻域半径均为11 m,春榆为13 m.关键树种单木邻域竞争强度与其生长量的对数呈显著负相关,与树木个体的大小呈显著正相关;竞争强度对树木生长影响的相对重要性随着个体的生长而降低.邻域竞争显著增加了关键树种的死亡率.本研究表明长白山阔叶红松林中邻域竞争对关键树种的生长和存活有重要影响,研究结果对阔叶红松林关键树种竞争环境的调整和生产力的提升具有指导意义.     

Effect of sudden flow reduction on the decomposition of alder leaves (Alnus glutinosa [L.] Gaertn.) in a temperate lowland stream: a mesocosm study

Climate change leads to summer low flow conditions and premature litter input in lowland streams in Central Europe. This may cause a sudden reduction of flow and fragmentation into isolated pools of permanently flowing streams, with a simultaneous increase in the food supply for detrivores during summer months. We performed a mesocosm study to investigate shredder and microbial mediated litter decomposition under these conditions. Leaf litter was placed in a lowland stream with a natural flow regime (reference) and in a stream mesocosm with significant flow reduction (FR) and a representative density of macroinvertebrates and detritus. Physicochemical parameters, leaf mass loss, macroinvertebrate abundance and biomass, leaf-associated respiration, fungal sporulation, and biomass were measured at regular intervals for 6 weeks. Coarse and fine-mesh bags were used to include or exclude macroinvertebrate shredders. In the coarse-mesh bags, leaf mass loss was significantly lower in the FR system than in the reference regime. In the fine-mesh bags, leaf respiration, fungal sporulation, and biomass but not leaf mass losses were substantially lower with flow reduction. Chironomid larvae (Micropsectra spp.) appeared to effectively fragment leaf litter in fine-mesh bags. In the FR system, leaf respiration was higher in the coarse-than in the fine-mesh bags. Our results suggest that, in temperate lowland streams, premature litter input during or after a sudden fragmentation into isolated pools and a reduction of stream flow reduces direct shredder-mediated litter decomposition, but shredders may indirectly influence the decomposition process. Handling editor: B. Oertli