Research Paper

Environmental quality of a stream can be better predicted by phylogenetic than by taxonomic diversity

La qualité environnementale d'un cours d'eau peut être mieux prédite par la diversité phylogénétique que par la diversité taxonomique

¹ Department of Hydrobiology, Faculty of Biology, Biological and Chemical Research Center, University of Warsaw, Żwirki i Wigury 101, 02-089 Warszawa, Poland
² Department of Ecology, Faculty of Biology, Biological and Chemical Research Center, University of Warsaw, Żwirki i Wigury 101, 02-089 Warszawa, Poland

^⁎ Corresponding author: p.t.koperski@uw.edu.pl

Abstract

Different indices of taxonomic diversity (TD) and phylogenetic diversity (PD) of the macrobenthos were compared to determine the efficient predictors of environmental quality (EQ) in different types of watercourses in Poland. Archived data of 864 samples of benthic invertebrates identified to the family level were analysed on the basis of linear and non-linear multiply regression. The strengths of the correlations between two measures of EQ:BMWPpl (British Monitoring Working Party score system, Polish modification) and MMI (Multimetric Macroinvertebrate Index) and the values of taxonomic richness and three well-known TD indices: Shannon, Margalef and J' Evenness were compared to those for values of three PD indices, based on taxonomic distinctness. Taxonomic richness and all PD indices correlated more strongly with both measures of EQ than all TD indices. Correlations with both types of diversity indices were visibly stronger for BMWPpl when compared with MMI. We suggest that analysed indices of PD, especially MDis (mean phylogenetic distance between families in a sample), are related with EQ strongly enough to be taken into account as potential metrics in selection procedures of biological assessment.

Résumé

Différents indices de diversité taxonomique (TD) et phylogénétique (PD) du macrobenthos ont été comparés pour déterminer les prédicteurs efficaces de la qualité de l'environnement (QE) dans différents types de cours d'eau en Pologne. Les données archivées de 864 échantillons d'invertébrés benthiques identifiés au niveau de la famille ont été analysées sur la base d'une régression linéaire et non linéaire. Les niveaux des corrélations entre deux mesures de QE : BMWPpl (système de notation du British Monitoring Working Party, modification polonaise) et MMI (Indice Multimétric des Macroinvertébrés) et les valeurs de la richesse taxonomique et trois indices TD connus : Shannon, Margalef et J d'homogénéité ont été comparés à ceux des valeurs de trois indices de PD basés sur la distance taxonomique. La richesse taxonomique et tous les indices de PD sont corrélés plus fortement avec les deux mesures de QE que tous les indices TD. Les corrélations avec les deux types d'indices de diversité étaient visiblement plus fortes pour BMWPpl que pour MMI. Nous suggérons que les indices analysés de la diversité phylogénétique, en particulier les MDis (distance phylogénétique moyenne entre les familles dans un échantillon), sont liés à une QE suffisamment forte pour être pris en compte comme mesure potentielle dans les procédures de sélection de l'évaluation biologique.