Long-term effects of global and local changes on benthic macroinvertebrate communities in multi-stressed large rivers: the example of the Rhône River during the last 30 years

Effets à long-terme des changements globaux et locaux sur les communautés de macroinvertébrés benthiques des grands fleuves anthropisés: exemple du Rhône au cours des 30 dernières années

⁽¹ ARALEP, Campus LyonTech-La Doua, 66 Bld Niels Bohr, CS 52132, 69603 Villeurbanne Cedex, France
⁽²⁾ Present adress: UMR 7208 BOREA – IRD 207, MNHN, 43 rue Cuvier, 75231 Paris Cedex, France
⁽³⁾ IRSTEA Aix-en-Provence, 3275 Route de Cézanne, CS 40061, 13182 Aix-en-Provence Cedex 5, France
⁽⁴⁾ IRSTEA Lyon, 5 rue de la Doua, CS 70077, 69626 Villeurbanne Cedex, France

^⋆ Corresponding author: fruget@aralep.com

Received: 30 April 2015
Revised: 14 September 2015
Accepted: 29 September 2015

Abstract

The study of biological traits have enhanced the understanding of the changes in the macroinvertebrate communities of the Rhône River during the last thirty years, as well as the potential effects of hydroclimatic factors and thermal discharges on the structure and the functioning of these communities at the regional scale. If every section of the Rhône had specific features, we observed over time a trend towards a higher uniformisation of invertebrate communities, especially in the Lower section. The strong impacts of the alien species and the water warming subsequent to the 2003 heat wave have been detected in the Lower Rhône and the Middle Rhône: the communities of the Middle Rhône gradually exhibit profiles closer to those of the communities of the Lower Rhône. The Upper Rhône was less colonized by alien species but was impaired by the global warming: its communities exhibited biological profiles closer to those of communities of further-downstream zones. In this site, the thermal discharges have led to a lower diversity of the communities and a higher occurrence of eurythermic species. Hence the benthic macrofauna of the Rhône River seems to have reacted quickly and strongly to environmental changes and to the arrival of invasive species. However numerous trait adaptations being common to Mediterranean and alien species, it seems complex to evaluate the respective weight of each of these potential sources of impairment. Predicting trends in invertebrate community composition is a complex objective because of the competition between native and/or invasive species in addition to man-induced environmental variation (flow, temperature). However, if biological invasion does not occur continuously but only based on specific events (especially hydroclimatology), we can legitimately believe that this drift will continue with the arrival of new Ponto-Caspian species via the Danube-Main Canal, their usual way to western and southern Europe. The common feature of these different species is that they are essentially predators or filterers, thermophilic and euryecic, and efficient functional competitors. Finally, this study once again emphasizes the importance of long-term monitoring in the study of biological communities in the context of global warming.

Résumé

En complément de l’aspect systématique, l’étude des traits biologiques a permis de mieux comprendre l’évolution des peuplements de macroinvertébrés du Rhône au cours des trente dernières années, ainsi que les effets potentiels des facteurs hydroclimatiques et thermiques sur la structure et le fonctionnement des peuplements à une échelle régionale. Si chaque tronçon du Rhône possède ses propres particularités, on observe au cours du temps une tendance vers une uniformisation des peuplements à l’échelle du fleuve. Cette tendance s’accentue à mesure qu’on descend le cours d’eau. Le peuplement du Rhône Moyen se rapproche au cours du temps du profil bioécologique du Bas Rhône. Tous deux subissent l’influence des espèces invasives et du réchauffement des eaux suite à la canicule de 2003. Le Haut Rhône subit moins fortement l’influence des espèces invasives mais subit celle du réchauffement climatique. L’effet de l’évolution thermique se traduit par une moindre variété du peuplement, tant du point de vue systématique que fonctionnel, et par une plus grande présence des espèces eurythermes. La macrofaune benthique semble ainsi réagir assez rapidement et fortement à l’évolution du milieu et à l’arrivée d’espèces invasives. Prédire l’évolution de la composition des peuplements est un objectif complexe car la compétition entre les espèces natives et/ou invasives s’ajoute aux effets des modifications environnementales liées aux activités anthropiques (débit, température). Toutefois, si le flux d’invasion n’apparaît pas continu mais fonction d’événements précis (en particulier hydroclimatiques), on peut légitimement penser que cette dérive va se poursuivre avec l’arrivée d’autres espèces ponto-caspiennes via le canal Main-Danube, corridor vers l’Europe de l’ouest et du sud. Le trait commun à ces différentes espèces est leur caractère essentiellement prédateur ou filtreur, thermophiles et euryèces, donc fonctionnellement très compétitif. Enfin, cette étude confirme l’importance des suivis à long terme des communautés biologiques, notamment dans le contexte du réchauffement climatique.