Research Paper

Influence of invasive Acer negundo leaf litter on benthic microbial abundance and activity in the littoral zone of a temperate river in Lithuania

Influence de la litière d'Acer negundo invasif sur l'abondance et l'activité microbienne benthique dans la zone littorale d'une rivière en Lituanie

Nature Research Centre, Institute of Botany, Zaliuju ezeru 49, Vilnius LT-08648, Lithuania

^⁎ Corresponding author: ale.kucinskiene@gmail.com

Abstract

Riparian forests are known as important source of allochthonous organic matter entering to water ecosystems via fallen leaves. However, leaf litter, depending on their quality, may create different conditions for benthic microorganisms functioning in littoral zone of water bodies. In order to evaluate the impact of riparian invasive Acer negundo on littoral water zone of the River Neris (Lithuania), we performed physicochemical and microbiological investigations in bottom sediments of three different sites of the river. One sampling site was close by riparian A. negundo, another close by native Alnus glutinosa location and a third zone was near the shore without riparian vegetation. Content of nutrients in the littoral sediments differed between invasive and native trees leaf litter accumulation sites, while not always significantly. The highest microbial densities as well as benthic community respiratory activity (expressed as the rate of organic carbon mineralization) occurred in A. negundo leaves accumulation site. In sediments of this site, the most intensive anaerobic terminal organic carbon mineralization process − sulfate reduction and the highest concentration of hydrogen sulfide were also observed. Differences in the intensity of mineralization processes between sites suggest that the replacement of the riparian native species such as dominant A. glutinosa by invasive A. negundo with higher biodegradability leaves may induce local changes in organic matter processing in the littoral zone of the river. The increase of littoral bioproductivity in the accumulation zone of A. negundo leaf litter can occur due to the inflow of available organic matter and its intensive mineralization.

Résumé

Les forêts riveraines sont connues comme source importante de matière organique allochtone entrant dans les écosystèmes aquatiques via les feuilles tombées. Cependant, la litière, en fonction de sa qualité, peut créer différentes conditions pour que les microorganismes benthiques fonctionnent dans la zone littorale des masses d'eau. Afin d'évaluer l'impact de l'Acer negundo invasif dans la zone d'eau littorale de la rivière Neris (Lituanie), nous avons procédé à des recherches physico-chimiques et microbiologiques dans les sédiments de trois sites différents de la rivière. Un site d'échantillonnage était proche de A. negundo riverain, un autre proche de l'emplacement d'Alnus glutinosa indigène et une troisième zone était près d'une rive sans végétation riveraine. Les contenus en nutriments dans les sédiments du littoral différaient entre les sites d'accumulation de déchets de feuilles d'arbres envahissants et natifs, bien qu'ils ne soient pas toujours significativement différents. Les densités microbiennes les plus élevées ainsi que l'activité respiratoire de la communauté benthique (exprimée en taux de minéralisation du carbone organique) sont observées dans le site d'accumulation de feuilles d'A. negundo. Dans les sédiments de ce site, on a observé le processus de minéralisation du carbone organique anaérobie la plus intensive – la réduction des sulfates et la plus forte concentration de sulfure d'hydrogène. Les différences dans l'intensité des processus de minéralisation entre les sites suggèrent que le remplacement des espèces indigènes riveraines telles que A. glutinosa dominante par une invasive A. negundo avec des feuilles de biodégradabilité plus élevées peut induire des changements locaux dans le traitement de la matière organique dans la zone littorale de la rivière. L'augmentation de la bioproductivité du littoral dans la zone d'accumulation de la litière d'A. negundo peut se produire en raison de l'afflux de matière organique disponible et de sa minéralisation intensive.