Evaluating the impacts of winter drawdown on macroinvertebrate communities within the context of localized environmental conditions

The regulation and management of lake water levels have become a major form of anthropogenic disturbance in temperate and boreal aquatic ecosystems. Drawing the water level down as the winter season progresses can lead to substantial exposure of the littoral zone, rendering it susceptible to desiccation and freezing. Such changes in the hydrological regime of littoral zones can have significant effects on aquatic biota, including macroinvertebrates. These organisms are widely considered as robust bioindicators, but it is also well known that their abundance and distribution is characterized by substantial patchiness. Often, scientists who use macroinvertebrates as bioindicators, focus their sampling on a single habitat type (e.g., stony littoral) to reduce the heterogeneity in macroinvertebrate distributions. However, applying such an approach in the context of an environmental stressor makes it difficult to draw general conclusions about the impact of a potential stressor on the entire littoral zone. Recently, a debate has emerged in the literature over the effects of water level drawdown on macroinvertebrate communities and we think that at least part of this debate may be due to different sampling strategies employed across studies to examine the effects of drawdown on macroinvertebrate communities. In order to evaluate how nearshore macroinvertebrate communities, from a variety of habitats, are affected by drawdown, we sampled 15 reservoirs and quantified macroinvertebrate abundance and composition. To these data, we applied a combination of (generalized) linear mixed effects models and multivariate analyses to answer the following question; what are the effects of drawdown on macroinvertebrate abundance and community composition? To address this question and incorporate the possible effects of heterogeneity in abundance and distribution of macroinvertebrates, we explicitly considered multiple physical environmental variables as additional predictors of macroinvertebrate abundance and community composition. We found that drawdown and thermal regime were significant predictors of macroinvertebrate abundance, but explained negligible amounts of variation in the community composition. Overall, these findings help elucidate how macroinvertebrate communities respond to winter drawdown and strengthen the knowledge on how localized environmental conditions influence macroinvertebrates. Furthermore we think that our sampling and analytical approach provides a useful template for other scientists to adopt when quantifying the effect of a potential stressor on nearshore macroinvertebrate communities.La gestion et la régulation du niveau d'eau d'un lac sont devenues une forme majeure de perturbation anthropique au sein des écosystèmes aquatiques boréaux et tempérés. La réduction du niveau d'eau durant la saison hivernale peut exposer une portion non-négligeable de la zone littorale, ce qui expose celle-ci à la dessiccation et au gel. De tels changements dans le régime hydrologique sur la zone littorale peut avoir des effets significatifs sur le biote aquatique, incluant les macroinvertébrés. Ces organismes sont largement considérés comme de robustes bioindicateurs, mais sont aussi bien connus pour leur abondance et leur distribution pour le moins hétérogènes. Souvent, les scientifiques qui utilisent les macroinvertébrés comme bioindicateurs ciblent un seul type d'habitat lors de leur campagne d'échantillonnage (par exemple, un littoral rocheux) afin de réduire cette hétérogénéité. Toutefois, tirer des conclusions générales concernant les impacts d'une perturbation anthropique sur l'entièreté de la zone littorale peut s'avérer plus difficile lorsqu'une telle approche est utilisée. Récemment, un débat s'est installé dans la littérature concernant les effets des fluctuations du niveau d'eau (aussi appelé marnage) sur les communautés de macroinvertébrés. Nous pensons qu'une partie de ce débat résulte des différentes stratégies d'échantillonnage utilisées dans les études qui examinent les effets du marnage sur les communautés de macroinvertébrés. Pour évaluer comment les communautés littorales de macroinvertébrés, provenant de différents habitats, sont affectées par le marnage, 15 réservoirs ont été échantillonnés et l'abondance, ainsi que la composition des communautés de macroinvertébrés, ont été quantifiées. Dans cette étude, une combinaison de modèles linéaires (généralisés) mixtes et d'analyse multivariée a été utilisée afin de répondre à la question suivante : quels sont les effets du marnage hivernal sur l'abondance et la composition des communautés de macroinvertébrés ? Pour traiter cette question adéquatement et incorporer les effets possibles de l'hétérogénéité dans l'abondance et la composition des communautés de macroinvertébrés, nous avons considéré plusieurs variables environnementales physiques comme prédicteurs additionnels de l'abondance et la composition des communauté de macroinvertébrés. Nous avons trouvé que le marnage hivernal et le régime de température étaient des prédicteurs significatifs de l'abondance des macroinvertébrés, mais en terme de composition de la communauté, ces mêmes prédicteurs n'expliquaient qu'une très faible proportion de la variance. Ces résultats permettent d'élucider comment les communautés de macroinvertébrés répondent au marnage hivernal, tout en renforçant les connaissances acquises sur l'influence des conditions environnementales localisées sur ces mêmes organismes. Nous suggérons que l'échantillonnage et l'approche analytique menés dans cette étude constituent un modèle utile que les scientifiques pourraient adopter lorsqu'il est question de quantification des effets d'un potentiel facteur de stress sur les communautés littorales de macroinvertébrés