1. Predicting warming-induced hypoxic stress for fish in a fragmented river channel using ecosystem metabolism models
- Author
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Ziegler, Jacob P., Roy, James W., Bogard, Matthew J., Andrew, D., and Drake, R.
- Subjects
Environment -- Research ,Hypoxia (Aquatic ecology) -- Research ,Wildlife conservation -- Methods ,Climatic changes -- Forecasts and trends ,Rivers -- Environmental aspects ,Market trend/market analysis ,Earth sciences - Abstract
Aquatic biota often face multiple anthropogenic threats such as river fragmentation and climate change that can contribute to high rates of aquatic species imperilment world-wide. Temperature- induced hypoxia is one under-explored mechanism that can threaten aquatic species in fragmented rivers with reduced flows. We applied ecosystem metabolism models to define the effect of water temperature on net ecosystem production (NEP) of oxygen at 12 sites of a fragmented river channel that supports three fish species at risk and experiences hypoxia. We found that water temperature and precipitation events at 75% of our sites were significantly and negatively correlated to NEP estimates and explained 28% of the variation in NEP within sites. Temperature-induced reductions in NEP at these sites likely contributed to hypoxic conditions threatening the three species at risk as NEP explained 41% of the variation in dissolved oxygen near all sites. Our results have applications for understanding drivers of hypoxic stress in fragmented watercourses, integrating water temperature-NEP effects with oxygen demands of sensitive fish species, and modeling future effects of climate change on aquatic species. Les organismes aquatiques font souvent face a de multiples menaces d'origine humaine telles que la fragmentation des rivieres et les changements climatiques qui peuvent contribuer a accelerer les risques pour les especes aquatiques partout sur terre. L'hypoxie induite par la temperature est un mecanisme sous- explore qui peut menacer les especes aquatiques dans les rivieres fragmentees presentant des debits reduits. Nous utilisons des modeles de metabolisme ecosystemique pour determiner l'effet de la temperature de l'eau sur la production ecosystemique nette (PEN) d'oxygene en 12 sites du chenal d'une riviere fragmentee qui soutient trois especes de poissons en peril et dans laquelle des conditions hypoxiques sont observees. Nous constatons que la temperature de l'eau et les episodes de precipitations dans 75 % des sites etudies presentent des correlations negatives significatives avec la PEN estimee et expliquent 28 % des variations de la PEN a l'interieur des sites. Les baisses de PEN induites par la temperature dans ces sites participent probablement aux conditions hypoxiques qui menacent les trois especes en peril, puisque la PEN explique 41 % des variations des teneurs d'oxygene dissous a proximite de tous les sites. Nos resultats sont importants pour la comprehension des moteurs du stress hypoxique dans les cours d'eau fragmentes, l'integration des effets de la temperature de l'eau sur la PEN aux besoins en oxygene d'especes de poissons sensibles et la modelisation des effets futurs des changements climatiques sur les especes aquatiques. [Traduit par la Redaction], Introduction Ecosystem fragmentation and reduced river flow are widespread anthropogenic impacts that threaten aquatic biodiversity globally. Dynesius and Nilsson (1994) estimated that 77% of the total discharge from large rivers [...]
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- 2021
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