Ecological condition, alpha diversity, abundance and functional groups in macroinvertebrate communities of 15 tributaries in the Verdal watershed

Abstract

Streams and rivers are some of the most degraded and threatened ecosystems in a global perspective. There are several factors influencing declines in biodiversity globally, with the most driving agents being pollution, habitat degradation and destruction, climate change, flow modifications, harvesting and exploitation and invasive species. Invertebrates are often overlooked in conservation efforts, although they provide crucial ecosystem-services and contribute to a substantial amount of the freshwater biodiversity worldwide. The main aim of this master thesis was to determine what factors influence the macroinvertebrate community in the Verdal watershed in Trøndelag, Norway and to look into the following research questions: 1) Did the implemented measures have any impact on the macroinvertebrate community? Have the measures worked in terms of improving the ecological status? 2) How is the benthic community affected by the presence of fish? 3) How is the ecological condition of the streams, and what can be done to increase the ASPT-scores?

Macroinvertebrates were collected from 23rd of August – 3rd of September 2021 using the kick-net method and then identified at the laboratory. Two samples were taken from each station, from the upper and lower part. In total, 118 samples were taken from 59 stations and 15 different streams; Rossvoll, Yds, Broskit, Bjørk/Sundby, Karidals, Korsådals, Follo, Sems, Stub, Eklo, Hyll, Kvisla, Val, Skjørdal, and Kvellstad. Ordination was used to analyze the data looking at ASPT, alpha diversity, abundance, functional groups and benthic invertebrate composition. Restoration measures did not significantly affect the macroinvertebrate community. When looking at the lowest ASPT scores from each stream, only one stream; Karidalsbekken was in a good ecological condition. However, when looking at all ASPT scores, approximately 1/3 of all stations received an acceptable ecological score based on EU´s water directive. The main factors influencing ASPT were PC1* PC3 and a significant positive interaction with density of juvenile fish (0+). Alpha diversity scores were explained by the same factors as ASPT, including increasing distance to the fjord which was the most significant factor. Abundance was increasing with closer proximity to the fjord, and was lowest two years after measures were implemented, although unsignificant. Habitat variables were the factors describing the composition of functional groups. Further studies over a larger time frame are needed in terms of assessing effects of measures on the benthic community structure, but macroinvertebrate ASPT-scores and diversity increases with presence of 0+. In terms of improving the ecological state of the streams, focusing on measures that increases amounts of 0+ will likely also have a positive effect on the macroinvertebrate community.

Bekker og elver er noen av de mest påvirkede og truede økosystemene i verden. Det er flere ulike faktorer som fører til nedgang i biodiversitet globalt, blant annet forurensning, forfall og ødeleggelse av habitat, klimaforandringer, endringer av vannføring, overhøsting og utnyttelse av arter, samt invasive arter. Invertebrater blir ofte oversett i arbeid med bevaring av natur, selv om de gir viktige økosystem-tjenester og bidrar til en stor andel av biodiversiteten i ferskvann. Hovedformålet med denne masteroppgaven var å undersøke hvilke faktorer som påvirker bunndyrsamfunnet i Verdalselva i Trøndelag, Norge og prøve å finne ut av følgende spørsmål: 1) Blir bunndyrsamfunnet påvirket av restaurerings-tiltakene som har blitt gjort? Førte restaureringstiltakene til en bedring av den økologiske tilstanden i bekkene? 2) Hvordan påvirkes bunndyrsamfunnet av at årsyngel tar i bruk områdene? 3) Hvordan er den økologiske tilstanden i de ulike bekkene, og hva kan gjøres for å bedre ASPT-verdiene? Bunndyrprøvene ble utført i tidsperioden 23.august – 3.september 2021ved hjelp av sparkeprøver, og prøvene ble deretter nøklet på laboratoriet. Det ble tatt to prøver fra hver stasjon, i øvre og nedre del. Totalt ble det tatt 118 sparkeprøver fra 59 stasjoner og 15 ulike bekker. Disse bekkene var: Rossvoll, Yds, Broskit, Bjørk/Sundby, Karidals, Korsådals, Follo, Sems, Stub, Eklo, Hyll, Kvisla, Val, Skjørdal, og Kvellstad. Ordinasjon ble benyttet til analysene av datasettet for å se på økologisk tilstand (ASPT), alfa-diversitet, abundanse, funksjonelle grupper og bunndyrsammensetningen. Tiltakene som har blitt gjort hadde ingen signifikant påvirkning på bunndyrsamfunnene. Ved å se på de laveste ASPT-stasjonsverdiene per bekk, var det kun Karidalsbekken som hadde en god økologisk tilstand. Men, dersom man ser på ASPT-verdiene i alle stasjonene i bekkene, har omtrent 1/3 av stasjonene god økologisk tilstand i henhold til EUs vanndirektiv. Hovedfaktorene som påvirker ASPT-verdien er PC1 * PC3 og en signifikant positiv interaksjon med tettheten av årsyngel (0+). Alfa-diversiteten forklares av de samme faktorene som ASPT, men i tillegg var distansen fra fjorden inkludert som en positiv signifikant faktor. Abundansen økte med minkede avstand til fjorden, og var lavest to år etter restaureingstiltak ble utført, selv om dette ikke var signifikant. Habitatfaktorene PC1,PC2 og PC3 var viktigst for sammensetningen av de funksjonelle gruppene. Flere studier over en lengre tidsperiode trengs for å kunne se om tiltakene har en effekt på bunndyrsamfunnene over tid, men ASPT og diversitet økte med stigende tetthet av årsyngel. Derfor ser det ut til at tiltak med fokus å øke mengden av årsyngel vil også ha positiv effekt på bunndyrsamfunnet, slik at den økologiske tilstanden forbedres.