Large-scale macroinvertebrate assemblage patterns from least-disturbed wadeable stream sites across the 48 contiguous US states

Schémas de répartition à large échelle des assemblages de macro-invertébrés de sites de rivières échantillonnables à gué dans 48 états US contigus

⁽¹⁾ Department of Fisheries & Wildlife, Nash 104, Oregon State University, Corvallis, OR 97331, USA
⁽²⁾ Department of Statistics, Oregon State University, Corvallis, OR 97331, USA

^⋆ Corresponding author: alan.herlihy@oregonstate.edu

Received: 24 October 2012
Revised: 16 January 2013
Accepted: 20 January 2013

Abstract

We quantified the patterns in macroinvertebrate assemblages and their associated environmental gradients from 457 least-disturbed wadeable stream sites across the 48 contiguous United States sampled as part of US EPA’s National Wadeable Stream Assessment. The majority of the variation in assemblage composition at the finest taxonomic resolution was related to substrate size, %fastwater habitat, water chemistry, as well as east-west geographic position and elevation. Sites were classified into 5 groups with cluster analysis, and group membership was predicted from environmental data using classification tree analysis (CTA). CTA correctly classified 69.1% of test sites and indicated that groups were distinguished by east-west location, and by factors distinguishing mountain streams from lowland/plains streams. Eastern and western groups that had similar environmental characteristics had very similar coarse scale taxa composition and convergent taxa traits. Ordinations confirmed that composition patterns using coarse level taxa resolution and taxa traits no longer reflected geographic distinctions, but were only related to non-geographic environmental factors. However, composition patterns based on traits, coarse taxa, and macroinvertebrates identified to the finest practical level were all correlated with the same dominant non-geographic environmental gradients.

Résumé

Nous avons quantifié les schémas de répartition dans les assemblages de macro-invertébrés et leurs gradients environnementaux associés à partir de 457 sites les moins perturbés possibles dans des cours d’eau échantillonnables à gué de 48 États américains contigus échantillonnés dans le cadre de l’US EPA’s National Wadeable Stream Assessment. La majeure part de la variation de la composition des assemblages à la résolution taxonomique la plus fine est liée à la taille du substrat, au % d’habitat d’eau vive, à la chimie de l’eau, ainsi que d’est en ouest à la position géographique et à l’altitude. Les sites ont été classés en 5 groupes avec une analyse par regroupement, et l’appartenance au groupe a été prédite à partir de données sur l’environnement en utilisant l’analyse par arbre de classification (CTA). CTA a classé correctement 69,1% des sites test et a montré que les groupes sont distingués par la localisation est-ouest, et par des facteurs qui distinguent les cours d’eau de montagne, des rivières de basse altitude/plaines. Les groupes de l’est et de l’ouest qui ont les mêmes caractéristiques environnementales ont une composition en taxons définis à un niveau grossier très similaire et des traits de vie convergents. Les ordinations confirment que les schémas de composition faits à un niveau de résolution grossier des taxons et les traits des taxons ne reflètent plus des distinctions géographiques mais sont seulement reliés à des facteurs environnementaux non géographiques. Toutefois, les schémas de composition basés sur des traits, des taxons grossiers, et les macro-invertébrés identifiés au niveau le plus fin possible ont tous été corrélés avec les mêmes gradients environnementaux dominants non géographiques.