Environmental and biological responses to incremental decreases in spring discharge: examples from the Great Basin and Mojave deserts, USA

Authors: Donald W. Sada, Rina Schumer, Mark Hausner, Ryan Morrison, Mark Stone

Year: 2016 (xlviii)

Abstract

Most spring have been altered by human activity, often causing extinction and extirpation of rare taxa. However, little is known about the ecological effects of disturbance. We assessed the effects of incremental decreases in spring discharge through field experiments and numerically modeling to: (1) quantifying changes in physical habitat and benthic macroinvertebrate habitat availability; (2) determine the effect on thermal patterns; and (3) delineate tipping points for environmental metrics, microhabitat availability, and changes in benthic macroinvertebrate community structure that exhibit a non-linear response to decreased flow. Tipping points for most habitat metrics, microhabitat availability for individual species, and in benthic macroinvertebrate community structure were associated with decreases less than 20 percent. A thermal tipping point was also observed with approximately a 30 percent decrease, and its occurrence was a function of distance from the spring source and seasonality. This work indicates that spring-fed environments and aquatic communities are highly sensitive to decreasing discharge, which can be attributed to factors such as surface diversion, groundwater depletion, and climate change. / La mayor’a de las manantiales han estado alteradas por la actividad humana, causando frecuentemente la extinci’n y la extirpaci’n de especies escasas. Sin embargo, se sabe poco de los efectos ecol’gicos de la perturbaci’n. Nosotros evaluamos los efectos de la disminuci’n incremental de la descarga manantial usando experimentos de terreno y modelos num’ricos para (1) cuantificar los cambios a h’bitats f’sicos y la disponibilidad de los h’bitats bent’nicos para los macroinvertebrados, (2) determinar el efecto a los patrones t’rmicos, (3) delinear el punto de inflexi’n de las medidas medioambientales, la disponibilidad de microh’bitats y l os cambios en la estructura de la comunidad de los macroinvertebrados bent’nicos que muestran una reacci’n no-linear a la disminuci’n de la descarga. Los puntos de inflexi’n de la mayor’a de las medidas de los h’bitats, la disponibilidad de microh’bitats para especies individuos y de la estructura de las comunidades de los macroinvertebrados bent’nicos fueron asociados con reducciones de descarga de menos de 20 por ciento. Un punto de inflexi’n t’rmico fue observado adem’s con una reducci’n de aproximadamente 30 por ciento y su ocurrencia fue una funci’n de la distancia de la fuente de la manantial y su estacionalidad. Este trabajo indica que los medioambientes con fuentes manantiales y las comunidades acu’ticos est’n bastantes susceptibles a una descarga disminuida, lo cual se puede atribuir a factores tales como el desv’o superficial de agua, el agotamiento del agua subterr’nea y el cambio clim’tico.