The recovery of European freshwater biodiversity has come to a halt

Owing to a long history of anthropogenic pressures, freshwater ecosystems are among the most vulnerable to biodiversity loss1. Mitigation measures, including wastewater treatment and hydromorphological restoration, have aimed to improve environmental quality and foster the recovery of freshwater biodiversity2. Here, using 1,816 time series of freshwater invertebrate communities collected across 22 European countries between 1968 and 2020, we quantified temporal trends in taxonomic and functional diversity and their responses to environmental pressures and gradients. We observed overall increases in taxon richness (0.73% per year), functional richness (2.4% per year) and abundance (1.17% per year). However, these increases primarily occurred before the 2010s, and have since plateaued. Freshwater communities downstream of dams, urban areas and cropland were less likely to experience recovery. Communities at sites with faster rates of warming had fewer gains in taxon richness, functional richness and abundance. Although biodiversity gains in the 1990s and 2000s probably reflect the effectiveness of water-quality improvements and restoration projects, the decelerating trajectory in the 2010s suggests that the current measures offer diminishing returns. Given new and persistent pressures on freshwater ecosystems, including emerging pollutants, climate change and the spread of invasive species, we call for additional mitigation to revive the recovery of freshwater biodiversity.publishedVersio

The recovery of European freshwater biodiversity has come to a halt

Owing to a long history of anthropogenic pressures, freshwater ecosystems are among the most vulnerable to biodiversity loss1. Mitigation measures, including wastewater treatment and hydromorphological restoration, have aimed to improve environmental quality and foster the recovery of freshwater biodiversity2. Here, using 1,816 time series of freshwater invertebrate communities collected across 22 European countries between 1968 and 2020, we quantified temporal trends in taxonomic and functional diversity and their responses to environmental pressures and gradients. We observed overall increases in taxon richness (0.73% per year), functional richness (2.4% per year) and abundance (1.17% per year). However, these increases primarily occurred before the 2010s, and have since plateaued. Freshwater communities downstream of dams, urban areas and cropland were less likely to experience recovery. Communities at sites with faster rates of warming had fewer gains in taxon richness, functional richness and abundance. Although biodiversity gains in the 1990s and 2000s probably reflect the effectiveness of water-quality improvements and restoration projects, the decelerating trajectory in the 2010s suggests that the current measures offer diminishing returns. Given new and persistent pressures on freshwater ecosystems, including emerging pollutants, climate change and the spread of invasive species, we call for additional mitigation to revive the recovery of freshwater biodiversity.N. Kaffenberger helped with initial data compilation. Funding for authors and data collection and processing was provided by the EU Horizon 2020 project eLTER PLUS (grant agreement no. 871128); the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF; 033W034A); the German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816); Czech Republic project no. P505-20-17305S; the Leibniz Competition (J45/2018, P74/2018); the Spanish Ministerio de Economía, Industria y Competitividad—Agencia Estatal de Investigación and the European Regional Development Fund (MECODISPER project CTM 2017-89295-P); Ramón y Cajal contracts and the project funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation (RYC2019-027446-I, RYC2020-029829-I, PID2020-115830GB-100); the Danish Environment Agency; the Norwegian Environment Agency; SOMINCOR—Lundin mining & FCT—Fundação para a Ciência e Tecnologia, Portugal; the Swedish University of Agricultural Sciences; the Swiss National Science Foundation (grant PP00P3_179089); the EU LIFE programme (DIVAQUA project, LIFE18 NAT/ES/000121); the UK Natural Environment Research Council (GLiTRS project NE/V006886/1 and NE/R016429/1 as part of the UK-SCAPE programme); the Autonomous Province of Bolzano (Italy); and the Estonian Research Council (grant no. PRG1266), Estonian National Program ‘Humanitarian and natural science collections’. The Environment Agency of England, the Scottish Environmental Protection Agency and Natural Resources Wales provided publicly available data. We acknowledge the members of the Flanders Environment Agency for providing data. This article is a contribution of the Alliance for Freshwater Life (www.allianceforfreshwaterlife.org).Peer reviewe

Impacts anthropiques et hydroclimatiques sur l'évolution des peuplements de macroinvertébrés du Rhône au cours des trente dernières années

Human and hydroclimatic impact on the Macroinvertebrate populations of the Rhône over the last 30 years. - The change in Macroinvertebrate populations over the last 30 years shows the possible effects of hydroclimatic and thermal factors on the structure and behaviour of such populations on a regional scale. Notwithstanding local peculiarities, there is a gradual trend towards standardisation in the populations found on the Rhône as a result of invasive species, the floods of autumn 2002 and the rise in water temperature following the 2003 heatwave.L'évolution des peuplements de macroinvertébrés au cours des trente dernières années montre les effets potentiels des facteurs hydroclimatiques et thermiques sur la structure et le fonctionnement des peuplements à une échelle régionale. En dehors de particularités locales, on observe au cours du temps une tendance vers une uniformisation des peuplements à l'échelle du Rhône liée à l'influence des espèces invasives, des crues de l'automne 2002 et du réchauffement des eaux suite à la canicule de 2003.Fruget Jean-François, Dessaix Jeanne. Impacts anthropiques et hydroclimatiques sur l'évolution des peuplements de macroinvertébrés du Rhône au cours des trente dernières années. In: Bulletin mensuel de la Société linnéenne de Lyon, hors-série numéro 4, 2014. Jubilé de l'hydrologie lyonnaise. pp. 35-42

Changements environnementaux, dérives biologiques et perspectives de restauration du Rhône français après 200 ans d’influences anthropiques.

L'histoire des écosystèmes fluviaux du Rhône français au cours des derniers siècles peut se résumer en trois phases principales. Au cours de celles-ci, les impacts anthropiques, directs et indirects, sont allés croissants. En l’espace d’un siècle environ, le cours d’eau est passé d’un style géomorphologique tressé à une succession de biefs aménagés. Une revue bibliographique de la composition actuelle, des changements survenus et du potentiel de restauration des communautés animales et végétales de la plaine alluviale du Rhône français a récemment été établie. Elle a permis de recenser près de 3800 espèces animales et végétales : 1039 invertébrés, 312 vertébrés, 395 algues, 2050 plantes supérieures. Les descripteurs biologiques montrent une diminution de la diversité biologique avec la baisse de la diversité morphologique et de la connectivité de l’hydrosystème régulé à la suite des interventions anthropiques qui se sont succédées. Si la place accordée à la nature dans le fonctionnement socio-économique de la vallée du Rhône s’accroit progressivement, l'avenir des milieux naturels rhodaniens demeure encore incertain. Toutefois, quelques outils réglementaires récents, principalement sur l’initiative de l’Etat et des associations, laissent espérer une évolution physique et écologique positive du fleuve. Une politique de protection et de restauration des milieux se met ainsi progressivement en place.Three main periods described the history of fluvial ecosystems of the French Rhône River during the last centuries. Direct and indirect human impacts increased during this evolution. In approximatively one century, the river passed from a braided state to a series of impounded reaches. A bibliographic review concerning the current composition, the changes, and the possible restoration of the fauna and flora communities of the floodplain of the French Rhône River was recently presented. About 300 references allowed to record nearly 3820 animal and plant species: 1052 invertebrates, 322 vertebrates, 395 algae, 2050 higher plants. The biological descriptors showed a decrease in biological diversity with the decrease of the morphological diversity and of the connectivity of the regulated hydrosystem generated by continuous anthropic interference for more than one century. The future of natural areas of the Lower Rhône is quite uncertain despite the increasing place of the nature in the socio-economical functionning of the valley. However, some recent legal tools, mainly initiated by the State and associations, let us expect a positive physical and ecological evolution of the river. A decennial programme of hydraulic and ecological restoration of the Rhône has just been launched

Dérives écologiques et gestion du milieu fluvial rhodannien / Ecological evolution and management of the natural environment of the Rhône valley

Three main periods described the history of fluvial ecosystems of the Rhône valley during the last centuries. Direct and indirect human impacts increased during this evolution. A reduction in the morphological diversity of the regulated hydrosystem has caused a reduction in biological diversity. It is more difficult to establish a global diagnosis for the terrestrial environments than for the aquatic environments. However, several tendencies can be identified. The future of natural areas of the Lower Rhône is quite uncertain despite the increasing place of the nature in the socio- economical f unctionning of the valley.L'histoire des écosystèmes fluviaux de la vallée du Rhône au cours des derniers siècles peut se résumer en trois phases principales. Au cours de celles-ci, les impacts anthropiques, directs et indirects, sont allés croissants. La réduction de la diversité morphologique de l'écosystème aménagé a entraîné une réduction corrélative de la diversité biologique. Dans le cas des milieux terrestres, il apparaît plus difficile de formuler un diagnostic aussi global que celui concernant le milieu aquatique. Plusieurs tendances peuvent toutefois être identifiées. Si la nature semble progressivement se frayer une place dans le fonctionnement socio-économique de la vallée, l'avenir des milieux naturels rhodaniens demeure encore incertain.Fruget Jean-François, Michelot Jean-Louis. Dérives écologiques et gestion du milieu fluvial rhodannien / Ecological evolution and management of the natural environment of the Rhône valley. In: Revue de géographie de Lyon, vol. 72, n°1, 1997. Le Rhône, l'axe et la vallée. pp. 35-48

Heading south: new records of the invasive quagga mussel

Intensive malacological surveys coupled with environmental DNA analyses in France has led to the discovery of new populations of the quagga mussel Dreissena rostriformis bugensis (Andrusov, 1897), an introduced and invasive freshwater bivalve species. Molecular analyses confirmed the identification of the species based on a barcoding approach using both CO1 and 16S genes fragments. Discovered in 2011 in the rivers of north-east France, the quagga Mussel has now colonized the Rhône drainage. This advance represents not only the colonization of a new coastal drainage (the Rhône Rivers flows to the Mediterranean side of France), but also a spectacular 400-km leap south of its previously known range. Further expansion routes provided by canals between main coastal drainages are discussed. For the first time, we propose to use environmental DNA to assess absence, thus paving the way for future freshwater invasive species monitoring methods

Écocompatibilité des eaux de percolation de déchets stabilisés: Évaluation écotoxique au laboratoire et étude expérimentale en canaux artificiels extérieurs

The aim of the research programme on wastes called Ecocompatibility, launched by the French Environmental and Energy Management Agency, was to characterize the potential toxicity of polluting flows (hazard) from waste matrices and to define the conditions of exposure without negative effects for the environnement (risk) according to several experimental studies. In order to develop, validate and calibrate this methodology, two scenarios were used for experimental studies. They correspond to percolation of water through a granular waste deposit, with a high content of metals and salts. Bottom ash from household waste incineration and lead secondary smelting slags were used for experimentation. Among the studies on environmental impact, benthic invertebrate assemblages were reconstituted in experimental systems to test and to predict the effects of some pollutants on different community variables. The experimental systems were microcosms in the laboratory (series of partitioned glass tubes) and outdoor mesocosms (artificial steel channels) for the field-like experiments. The complementarity between the two approaches has been validated: a 1:100 toxicity ratio in the experiment with lead slags showed the risk of separation laboratory and field-like studies. The former allowed to establish scales of toxicity, whereas the latter measure the ecological effects on in situ communities and on the structure and functioning of the receiving environnement. A high variability was however due to the complex and changing character of the wastes tested and involved some analytical problems. Mortality does not appear as sufficient parameter for evaluating toxicity, rate of emergence of the insects or some physiological responses also seem to be good describers. Extensive research must be carried out in this way.Le but du programme de recherche sur les déchets appelé Ecocompatibilité, mis en place par l’Ademe, est de caractériser la toxicité potentielle des flux polluants (notion de danger) issus des matrices déchets et de définir leurs conditions d’exposition sans effets néfastes pour l'environnement (notion de risque) à partir de diverses études expérimentales. Afin de valider et de calibrer cette méthodologie, deux scénarios ont servi de support à ces dernières. Ils correspondent à la percolation d’eau à travers un tas de déchets granulaires, à forte concentration en métaux et en sels. Un mâchefer issu de l’incinération des ordures ménagères et des scories issues de la seconde fusion du plomb ont été utilisés pour les expérimentations. Parmi les études portant sur l’impact environnemental de ces déchets, des communautés d’invertébrés benthiques ont été reconstituées dans des dispositifs expérimentaux afin de tester et de prédire les effets de quelques polluants sur les différents paramètres descripteurs des peuplements. Des microcosmes (séries de tubes de verre partitionnés) ont été utilisés au laboratoire et des mésocosmes extérieurs (canaux artificiels métalliques) ont servi aux expériences de terrain. La complémentarité des deux approches a été validée : un rapport de toxicité de 1:100 a été enregistré lors de l’expérience avec les scories de plomb mettant en évidence le risque de séparer études de laboratoire et études sur mésocosmes extérieurs. Les premières permettent de déterminer des gammes de toxicité tandis que les secondes permettent de mesurer les effets écologiques in situ sur les peuplements et sur la structure et le fonctionnement du milieu aquatique récepteur. Une forte variabilité est toutefois due au caractère complexe et évolutif des déchets testés et engendre certains problèmes analytiques. La mortalité n’apparaît pas être un paramètre suffisant pour évaluer la toxicité, le taux d’émergence des insectes et diverses réponses physiologiques semblent être également de bons descripteurs. Des recherches complémentaires doivent être menées dans cette voie

Evolution sur le long terme des peuplements de Crustacés du Rhône

Long-term evolution of the Crustacean populations on the Rhône. -80% of the species of Crustacean found on the Rhône downstream of Lyon in the Péage-de-Roussillon sector since 1985 are exotic. The numbers of Crustaceans are globally higher in the artificial dam sector than in the more natural sector of the Rhône which has been bypassed. The numbers of 2 introduced species, Dikerogammarus villosus and Gammarus tigrinus , have considerably increased since 2003. At the same time, the 2 species of Gammarus which are native to the river (G fossarum and G. pulex ) are becoming scarcer or have even disappeared.-80% des espèces de Crustacés rencontrées depuis 1985 sur le Rhône en aval de Lyon dans le secteur de Péage-de-Roussillon sont exotiques. Les effectifs de Crustacés sont globalement supérieurs sur la retenue, secteur artificialisé, que dans le Rhône court-circuité, secteur plus naturel. Les effectifs des deux espèces introduites, Dikerogammarus villosus et Gammarus tigrinus, s'accroissent notablement depuis 2003. On assiste de façon concomitante à la raréfaction, voire à la disparition, du secteur des deux espèces de gammares indigènes du fleuve (G fossarum et G. pulex).Dessaix Jeanne, Fruget Jean-François. Evolution sur le long terme des peuplements de Crustacés du Rhône. In: Bulletin mensuel de la Société linnéenne de Lyon, hors-série numéro 4, 2014. Jubilé de l'hydrologie lyonnaise. pp. 43-49