Temperature and spatial connectivity drive patterns in freshwater macroinvertebrate diversity across the Arctic

Warming in the Arctic is predicted to change freshwater biodiversity through loss of unique taxa and northward range expansion of lower latitude taxa. Detecting such changes requires establishing circumpolar baselines for diversity, and understanding the primary drivers of diversity. We examined benthic macroinvertebrate diversity using a circumpolar dataset of &gt;1,500 Arctic lake and river sites. Rarefied α diversity within catchments was assessed along latitude and temperature gradients. Community composition was assessed through region-scale analysis of β diversity and its components (nestedness and turnover), and analysis of biotic–abiotic relationships. Rarefied α diversity of lakes and rivers declined with increasing latitude, although more strongly across mainland regions than islands. Diversity was strongly related to air temperature, with the lowest diversity in the coldest catchments. Regional dissimilarity was highest when mainland regions were compared with islands, suggesting that connectivity limitations led to the strongest dissimilarity. High contributions of nestedness indicated that island regions contained a subset of the taxa found in mainland regions. High Arctic rivers and lakes were predominately occupied by Chironomidae and Oligochaeta, whereas Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera taxa were more abundant at lower latitudes. Community composition was strongly associated with temperature, although geology and precipitation were also important correlates. The strong association with temperature supports the prediction that warming will increase Arctic macroinvertebrate diversity, although low diversity on islands suggests that this increase will be limited by biogeographical constraints. Long-term harmonised monitoring across the circumpolar region is necessary to detect such changes to diversity and inform science-based management.</p

Structure and Distribution of Zoobenthos of the Kharbey Lake System

По результатам исследования зообентоса оз. Большой Харбей и придаточных водоемов в 2009-2012 гг. установлена фауна доминирующих групп (Oligochaeta, Crustacea, Chironomidae),приведены численность, биомасса и закономерности распределения сообществ донных беспозвоночных на различных глубинах и типах грунта. Выявлен доминирующий комплекс видов. Проанализирована трофическая структура зообентоса, в которой по численности преобладают собиратели-глотатели. Эта особенность характерна для водоемов со средним уровнем трофии. На основе средних показателей численности и биомассы зообентоса построены карты, которые демонстрируют неравномерное пространственное распределение беспозвоночных по акватории как основного озера, так и придаточных водоемов. Установлено, что ведущую роль в количественной структуре зообентоса играют низшие ракообразные (Copepoda, Cladocera), черви (Nematoda, Oligochaeta) и личинки Chironomidae, реже Mollusca и Amphipoda. По-видимому, неоднородность распространения определяется разнообразием естественных условий обитания и доминированием различных групп и видов беспозвоночныхZoobenthos communities of Bolshoy Kharbey lake system were studied in 2009-2012. Species composition and trophic structure, fauna of dominant groups (Oligochaeta, Crustacea, Chironomidae), quantitative development and distribution of bottom invertebrates community depending on a depth and sediment characteristics were described. Dominant species were determined and the trophic structure of zoobenthos was analyzed. Gatherer-swallowers prevailed among the trophic groups, which is typical for lakes with intermediate level of trophy. Maps of the spatial distribution of the abundance and biomass of zoobenthos were created. The spatial distribution of invertebrates on an aquatorium of the lake system was patchy. It was determined by diversity of natural conditions and by domination of different groups and species. Crustaceans, worms, larvae of Chironomidae, and in some cases mollusks and amphipods presented the main part in the quantitative structure of zoobentho

Oligochaeta of Some Arctic Freshwater Ecosystems

Определен видовой состав малощетинковых червей (Oligochaeta: Annelida) из пятнадцати озер Полярного Урала и восточной части Большеземельской тундры. Приведено число видов, количественные показатели развития олигохет с указанием доминантных видов. Проведено сравнение видового состава олигохет исследованных озер и озер центральной части Большеземельской тундры, изученных ранее. Проанализированы различия количественных показателей развития и качественного состава олигохет на разных глубинах и типах грунта.The aim of this paper was to describe species composition of Oligochaeta from 15 lakes situated in the Polar Urals and the Eastern part of the Bolshezemelskaya tundra. The Oligochaeta species diversity and their quantitative growth characteristic from the studied lakes, specifying their dominant groups, were discussed in this work. The species composition of oligochaetes from these 15 lakes was compared to that from lakes of the central part of the Bolshezemelskaya tundra. Distinctions in quantitative indicators of the development and qualitative composition of oligochaetes at different depths and on different bottom were analyzed

Oligochaeta of Some Arctic Freshwater Ecosystems

Определен видовой состав малощетинковых червей (Oligochaeta: Annelida) из пятнадцати озер Полярного Урала и восточной части Большеземельской тундры. Приведено число видов, количественные показатели развития олигохет с указанием доминантных видов. Проведено сравнение видового состава олигохет исследованных озер и озер центральной части Большеземельской тундры, изученных ранее. Проанализированы различия количественных показателей развития и качественного состава олигохет на разных глубинах и типах грунта.The aim of this paper was to describe species composition of Oligochaeta from 15 lakes situated in the Polar Urals and the Eastern part of the Bolshezemelskaya tundra. The Oligochaeta species diversity and their quantitative growth characteristic from the studied lakes, specifying their dominant groups, were discussed in this work. The species composition of oligochaetes from these 15 lakes was compared to that from lakes of the central part of the Bolshezemelskaya tundra. Distinctions in quantitative indicators of the development and qualitative composition of oligochaetes at different depths and on different bottom were analyzed

Preliminary Data on Chironomid Fauna (Chironomidae, Diptera, Insecta) of Kharbey Lakes

Исследована фауна хирономид двух озёр Харбейской системы. Приведён список выявленных видов хирономид, их распространение, указаны массовые и редкие виды. Проанализированы таксономический состав и структура фауны в разные периоды исследований и распределение личинок по типам биотопов и глубинам озераThe chironomid fauna of two lakes from Kharbey lake system has been studied. A list of chironomid taxa based on identifications of larvae is presented. Chironomid assemblages of Bolshoi Kharbei Lake in different years (1978, 1998, 2009) were compared. Depth and habitat type distribution of larvae has been analyze

Long-Term Changes of Aquatic Communities in the Kharbeyskie Lakes

Были проведены комплексные гидробиологические исследования Харбейских озер, расположенных на северо-востоке европейской части России. Целью работы была оценка изменений, произошедших в экосистемах этих тундровых водоемов более чем за 40-летний период. Фаунистическое богатство водных сообществ озер в условиях потепления климата и отсутствия прямых антропогенных воздействий в 2009-2012 гг. сохранилось на уровне 1960-х гг. В зоопланктоне исследованных водоемов выявлены признаки их олиготрофикации: численность олиготрофных видов-индикаторов увеличилась, а обилие видов-индикаторов эвтрофирования уменьшилось, роль ракообразных относительно роли коловраток в количественных показателях возросла, фаунистические коэффициенты трофности (E, E/O) снизились. Согласно структурным характеристикам зоопланктона современное состояние крупных озер Харбейской системы соответствует олиготрофному уровню. Сообщество зообентоса проявляло бóльшую инертность к влиянию изменений среды: его численность и биомасса, состав и структура сохраняются на уровне мезотрофной экосистемы так же, как в 1968–1969 гг. Некоторые проявления многолетней динамики изученных водных сообществ свидетельствуют о наличии влияния потепления климата на экосистему озер в 2000-е гг. К ним относятся: повышение численности и биомассы зоопланктона, зообентоса и некоторых видов и групп беспозвоночных, появление в составе планктона теплолюбивых видов-индикаторов эвтрофированияKharbeyskie Lakes situated on the North-East of the European Russia were sampled. The aim of the present work was to evaluate the changes in the lakes ecosystems which took place during more than 40 years since the first sampling in 1960’s. Faunal richness of aquatic communities changed insignificantly under warming climate and low anthropogenic impacts. Nevertheless, the following changes in zooplankton community of the lakes can be considered as the signs of their oligotrophication: the abundance of species indicating oligotrophic water has increased, the abundance of species indicating eutrophy has decreased, the crustacean role comparing the role of rotifers in zooplankton in quantitative terms has grown, faunal coefficients of trophy (E, E/O) have reduced. According to the structural characteristics of zooplankton the large Kharbeyskie lakes are oligotrophic at present. Zoobenthos is more inert community than zooplankton under influence of environmental changes. According to the data on zoobenthic abundance, biomass, composition and structure, the Kharbeyskie Lakes are mesotrophic ecosystems as well as they were in 1968 and 1969. Some dynamic features of the studied aquatic communities indicate a warming influence on the ecosystem of the Kharbeyskie Lakes in the 2000s. These include increasing of abundance and biomass of zooplankton, zoobenthos and some plankton and benthos taxa and the appearance of thermophilic and eutrofication indicating species in zooplankto

Structure and Distribution of Zoobenthos of the Kharbey Lake System

По результатам исследования зообентоса оз. Большой Харбей и придаточных водоемов в 2009-2012 гг. установлена фауна доминирующих групп (Oligochaeta, Crustacea, Chironomidae),приведены численность, биомасса и закономерности распределения сообществ донных беспозвоночных на различных глубинах и типах грунта. Выявлен доминирующий комплекс видов. Проанализирована трофическая структура зообентоса, в которой по численности преобладают собиратели-глотатели. Эта особенность характерна для водоемов со средним уровнем трофии. На основе средних показателей численности и биомассы зообентоса построены карты, которые демонстрируют неравномерное пространственное распределение беспозвоночных по акватории как основного озера, так и придаточных водоемов. Установлено, что ведущую роль в количественной структуре зообентоса играют низшие ракообразные (Copepoda, Cladocera), черви (Nematoda, Oligochaeta) и личинки Chironomidae, реже Mollusca и Amphipoda. По-видимому, неоднородность распространения определяется разнообразием естественных условий обитания и доминированием различных групп и видов беспозвоночныхZoobenthos communities of Bolshoy Kharbey lake system were studied in 2009-2012. Species composition and trophic structure, fauna of dominant groups (Oligochaeta, Crustacea, Chironomidae), quantitative development and distribution of bottom invertebrates community depending on a depth and sediment characteristics were described. Dominant species were determined and the trophic structure of zoobenthos was analyzed. Gatherer-swallowers prevailed among the trophic groups, which is typical for lakes with intermediate level of trophy. Maps of the spatial distribution of the abundance and biomass of zoobenthos were created. The spatial distribution of invertebrates on an aquatorium of the lake system was patchy. It was determined by diversity of natural conditions and by domination of different groups and species. Crustaceans, worms, larvae of Chironomidae, and in some cases mollusks and amphipods presented the main part in the quantitative structure of zoobentho

Preliminary Data on Chironomid Fauna (Chironomidae, Diptera, Insecta) of Kharbey Lakes

Исследована фауна хирономид двух озёр Харбейской системы. Приведён список выявленных видов хирономид, их распространение, указаны массовые и редкие виды. Проанализированы таксономический состав и структура фауны в разные периоды исследований и распределение личинок по типам биотопов и глубинам озераThe chironomid fauna of two lakes from Kharbey lake system has been studied. A list of chironomid taxa based on identifications of larvae is presented. Chironomid assemblages of Bolshoi Kharbei Lake in different years (1978, 1998, 2009) were compared. Depth and habitat type distribution of larvae has been analyze

Long-Term Changes of Aquatic Communities in the Kharbeyskie Lakes

Были проведены комплексные гидробиологические исследования Харбейских озер, расположенных на северо-востоке европейской части России. Целью работы была оценка изменений, произошедших в экосистемах этих тундровых водоемов более чем за 40-летний период. Фаунистическое богатство водных сообществ озер в условиях потепления климата и отсутствия прямых антропогенных воздействий в 2009-2012 гг. сохранилось на уровне 1960-х гг. В зоопланктоне исследованных водоемов выявлены признаки их олиготрофикации: численность олиготрофных видов-индикаторов увеличилась, а обилие видов-индикаторов эвтрофирования уменьшилось, роль ракообразных относительно роли коловраток в количественных показателях возросла, фаунистические коэффициенты трофности (E, E/O) снизились. Согласно структурным характеристикам зоопланктона современное состояние крупных озер Харбейской системы соответствует олиготрофному уровню. Сообщество зообентоса проявляло бóльшую инертность к влиянию изменений среды: его численность и биомасса, состав и структура сохраняются на уровне мезотрофной экосистемы так же, как в 1968–1969 гг. Некоторые проявления многолетней динамики изученных водных сообществ свидетельствуют о наличии влияния потепления климата на экосистему озер в 2000-е гг. К ним относятся: повышение численности и биомассы зоопланктона, зообентоса и некоторых видов и групп беспозвоночных, появление в составе планктона теплолюбивых видов-индикаторов эвтрофированияKharbeyskie Lakes situated on the North-East of the European Russia were sampled. The aim of the present work was to evaluate the changes in the lakes ecosystems which took place during more than 40 years since the first sampling in 1960’s. Faunal richness of aquatic communities changed insignificantly under warming climate and low anthropogenic impacts. Nevertheless, the following changes in zooplankton community of the lakes can be considered as the signs of their oligotrophication: the abundance of species indicating oligotrophic water has increased, the abundance of species indicating eutrophy has decreased, the crustacean role comparing the role of rotifers in zooplankton in quantitative terms has grown, faunal coefficients of trophy (E, E/O) have reduced. According to the structural characteristics of zooplankton the large Kharbeyskie lakes are oligotrophic at present. Zoobenthos is more inert community than zooplankton under influence of environmental changes. According to the data on zoobenthic abundance, biomass, composition and structure, the Kharbeyskie Lakes are mesotrophic ecosystems as well as they were in 1968 and 1969. Some dynamic features of the studied aquatic communities indicate a warming influence on the ecosystem of the Kharbeyskie Lakes in the 2000s. These include increasing of abundance and biomass of zooplankton, zoobenthos and some plankton and benthos taxa and the appearance of thermophilic and eutrofication indicating species in zooplankto

Wing and body size polymorphism in populations of the stonefly Arcynopteryx dichroa McL. (Plecoptera: Perlodidae) in the Ural Mountains, Russia

Specimens from five Arcynopteryx dichroa (McL.) populations were examined to study wing length and body size at different latitudes and altitudes. In northern Europe, female A. dichroa are usually long winged, while males are short winged. During the past 20 years, only two short-winged populations have been found, in a nameless lake, herein called Lake Ozernoe, and in Bolshaya Lagorta Lake, in Russia’s Ural Mountains. In the isolated population of Ozernoe Lake (850 m a.s.l.), both sexes were micropterous. In Bolshaya Lagorta Lake (380 m a.s.l.), females were brachypterous. However, at a higher altitude (560 and 760 m a.s.l.), a population was found with macropterous females. Specimens of both short-winged populations had smaller body length than long-winged populations. Our findings give limited support to the idea that stonefly wings are reduced with altitude and latitude and more support to the supposition that small wing size is associated with population isolation resulting from lengthy geological isolation.Keywords: Wing length; short-winged population; Urals; mountain lakes; latitude; isolation.(Published: 21 April 2016)To access the supplementary material for this article, please see the supplementary files in the column to the right (under Article Tools).Citation: Polar Research 2016, 35, 26596, http://dx.doi.org/10.3402/polar.v35.2659