Towards a more sustainable management of temporary rivers: tools for improving their conservation, biomonitoring and social recognition

Abstract

Temporary rivers (TRs) are dynamic systems that typically shift between flowing, disconnected-pools and dry phases, and represent nearly 50% of the current global river network. Despite TRs support several unique and endemic aquatic and terrestrial biota, their conservation and management are still in their infancy compared to perennial rivers. Moreover, in most cases, society seems to hold these rivers in low esteem and they are often associated to environmental degradation. Considering that many perennial rivers are expected to become TRs due to global change, this thesis aims to offer new insights of how conservation and management efforts may best be directed in these ecosystems. Specifically, this thesis aimed to provide an overview on biodiversity in TRs (Chapter 1 and 2), and on how most recent approaches from a research and societal point of view can contribute to their conservation and management (Chapters 2, 3 and 4). This thesis was mainly focused on rivers in the Mediterranean Basin, where TRs constitute one of the predominant freshwater ecosystems. Biodiversity was overall significantly higher in perennial than in TRs worldwide (Chapter 1). Moreover, our findings suggested that if perennial rivers shift to TRs, biodiversity losses may be more important for certain taxonomic groups and under particular environmental conditions. When looking at biodiversity in rivers in the Mediterranean Basin, our results showed that both taxonomic and functional richness were significantly higher in perennial rivers than in TRs (Chapter 2). However, local site contributions to taxonomic and functional β diversity (LCBD) were higher in TRs, especially during the disconnected pools phase, indicating a higher degree of ecological uniqueness of these ecosystems in terms of both species and traits composition. From a management point of view, this thesis showed that current bioassessment methods can produce misleading results when applied to TRs. In contrast, we found that functional metrics were able to detect anthropogenic impacts regardless of natural flow intermittence (Chapter 3). Finally, the thesis also emphasised the implication of citizens into the research, conservation and management of TRs. Involving citizens in the different steps of river conservation and management plans, helped to raise awareness on the biodiversity and ecological value of TRs and to promote stakeholders’ engagement (Chapter 4). Future advances on TR’s conservation and management should (1) consider different components (alpha, beta and gamma) and dimensions (taxonomic and functional) of biodiversity, (2) consider the spatiotemporal variability of biodiversity in conservation management and especially the contribution of TRs in regional biodiversity, (3) develop new metrics to better assess the ecological status of TRs, especially in those less-studied but highly diverse phases, such as disconnected pools, and (4) involve citizens in the different steps of the current conservation and management approaches to promote a coordinated scientific and societal response to future environmental scenarios in TRs. Since Mediterranean-climate regions are considered a global biodiversity hotspot, this thesis contributes to improve and complement current conservation and management practices to halt freshwater biodiversity loss in this region.

Els rius temporals (RTs) són sistemes dinàmics que normalment canvien entre les fases de flux, basses desconnectades i llit sec del riu, i representen gairebé el 50% de la xarxa fluvial mundial actual. Tot i que els RTs sustenten una diversitat d'espècies terrestres i aquàtiques úniques i endèmiques, la conservació i maneig d’aquests ecosistemes encara està en una fase molt inicial en comparació amb la dels rius permanents. A més, en la majoria dels casos, la societat sembla tenir en baixa estima a aquests rius i, sovint, s'associen a una degradació ambiental. Tenint en compte que s'espera que molts rius permanents es converteixin en RTs a causa del canvi global, aquesta tesi té com a objectiu oferir nous coneixements sobre com dirigir els esforços de conservació i gestió en aquests ecosistemes. En concret, aquesta tesi centra els seus esforços a proporcionar una visió general de la biodiversitat dels RTs (Capítols 1 i 2), així com a oferir nous enfocaments sobre com la recerca i la societat poden contribuir a la seva conservació i maneig (Capítols 2, 3 i 4). El camp d'estudi d'aquesta tesi se situa, principalment, en els rius de la conca mediterrània, on els RTs predominen entre els ecosistemes d'aigua dolça.

En aquesta tesi observem com, a nivell mundial, la biodiversitat és significativament major en els rius permanents que en els RTs (Capítol 1). A més, considerant que en els escenaris futurs s'espera que els rius permanents canviïn a RTs, les nostres troballes suggereixen que les pèrdues de biodiversitat poden ser més importants per a certs grups taxonòmics i sota condicions ambientals particulars. Quan ens focalitzem en la biodiversitat dels rius de la conca mediterrània, els nostres resultats mostren que tant la riquesa taxonòmica com funcional són significativament més altes en els rius permanents que en els RTs (Capítol 2). No obstant això, segons els nostres resultats, els RTs contribueixen més a la diversitat β funcional i taxonòmica (LCBD), especialment durant la fase de basses desconnectades, fet que indica un major grau de singularitat ecològica d'aquests ecosistemes en termes de composició d'espècies i trets biològics. Des del punt de vista de la gestió, aquesta tesi mostra que els mètodes d'avaluació actuals poden produir resultats poc fiables quan s'apliquen als RTs. En contrast, aquesta tesi ofereix un conjunt de mètriques funcionals que podrien ser capaces de detectar impactes antròpics independentment de la intermitència natural del flux (Capítol 3). Finalment, aquesta tesi posa de manifest la importància de la implicació de la ciutadania en la recerca, conservació i maneig dels RTs. A més, involucrar a la ciutadania en els diferents passos dels plans de gestió i conservació de conques sembla ajudar a crear consciència sobre la biodiversitat i el valor ecològic dels RTs, així com a promoure la participació de les parts interessades (Capítol 4).

Segons els resultats obtinguts, els futurs avanços en la conservació i gestió dels RTs haurien de (1) considerar diferents components (alfa, beta i gamma) i dimensions (taxonòmiques i funcionals) de la biodiversitat, (2) considerar la variabilitat espacio-temporal de la biodiversitat en la gestió de la conservació i, especialment, la contribució dels RTs a la biodiversitat regional, (3) desenvolupar noves mètriques per a avaluar millor l'estat ecològic dels RTs, especialment en aquelles fases menys estudiades però molt diverses, com són les basses desconnectades, i (4) involucrar a la ciutadania en els diferents passos de la conservació i gestió actuals per a promoure així una resposta científica i social concorde als futurs escenaris ambientals que s'esperen. Finalment, atès que les regions de clima mediterrani es consideren hotspot de biodiversitat mundial, aquesta tesi pretén contribuir a millorar i complementar les pràctiques actuals de conservació i gestió per a reduir la pèrdua de biodiversitat d'aigua dolça en aquesta regió.

Los ríos temporales (RTs) son sistemas dinámicos que normalmente cambian entre las fases de flujo, pozas desconectadas y cauce seco del río, y representan casi el 50% de la red fluvial mundial actual. A pesar que los RTs sustentan una diversidad de especies terrestres y acuáticas únicas y endémicas, la conservación y manejo de estos ecosistemas aún está en una fase muy inicial en comparación con la de los ríos permanentes. Además, en la mayoría de los casos, la sociedad parece tener en baja estima a estos ríos y, a menudo, se asocian a una degradación ambiental. Teniendo en cuenta que se espera que muchos ríos permanentes se conviertan en RTs debido al cambio global, esta tesis tiene como objetivo ofrecer nuevos conocimientos sobre cómo dirigir los esfuerzos de conservación y gestión en estos ecosistemas. Específicamente, esta tesis centra sus esfuerzos en proporcionar una visión general de la biodiversidad en los RTs (Capítulos 1 y 2), así como en ofrecer nuevos enfoques sobre cómo la investigación y la sociedad pueden contribuir a su conservación y manejo (Capítulos 2, 3 y 4). El campo de estudio de esta tesis se ubica, principalmente, en los ríos de la cuenca mediterránea, donde los RTs predominan entre los ecosistemas de agua dulce. En esta tesis observamos como, a nivel mundial, la biodiversidad es significativamente mayor en los ríos permanentes que en los RTs (Capítulo 1). Además, considerando que en los escenarios futuros se espera que los ríos permanentes cambien a RTs, nuestros hallazgos sugieren que las pérdidas de biodiversidad pueden ser más importantes para ciertos grupos taxonómicos y bajo condiciones ambientales particulares. Cuando nos focalizamos en la biodiversidad de los ríos de la cuenca mediterránea, nuestros resultados muestran que tanto la riqueza taxonómica como funcional son significativamente más altas en los ríos permanentes que en los RTs (Capítulo 2). Sin embargo, según nuestros resultados, los RTs contribuyen más a la diversidad β funcional y taxonómica (LCBD), especialmente durante la fase de pozas desconectadas, lo que indica un mayor grado de singularidad ecológica de estos ecosistemas en términos de composición de especies y rasgos biológicos. Desde el punto de vista de la gestión, esta tesis muestra que los métodos de evaluación actuales pueden producir resultados poco fiables cuando se aplican a los RTs. En contraste, esta tesis ofrece un conjunto de métricas funcionales que podrían ser capaces de detectar impactos antrópicos independientemente de la intermitencia natural del flujo (Capítulo 3). Finalmente, esta tesis pone de manifiesto la importancia de la implicación de la ciudadanía en la investigación, conservación y manejo de los RTs. Además, involucrar a la ciudadanía en los diferentes pasos de los planes de gestión y conservación de cuencas parece ayudar a crear conciencia sobre la biodiversidad y el valor ecológico de los RTs, así como a promover la participación de las partes interesadas (Capítulo 4). Según los resultados obtenidos, los futuros avances en la conservación y gestión de los RTs deberían (1) considerar diferentes componentes (alfa, beta y gamma) y dimensiones (taxonómicas y funcionales) de la biodiversidad, (2) considerar la variabilidad espacio-temporal de la biodiversidad en la gestión de la conservación y, especialmente, la contribución de los RTs a la biodiversidad regional, (3) desarrollar nuevas métricas para evaluar mejor el estado ecológico de los RTs, especialmente en aquellas fases menos estudiadas pero muy diversas, como son las pozas desconectadas, e (4) involucrar a la ciudadanía en los diferentes pasos de la conservación y gestión actuales para promover así una respuesta científica y social acorde a los futuros escenarios ambientales que se esperan. Finalmente, dado que las regiones de clima mediterráneo se consideran hotspot de biodiversidad mundial, esta tesis pretende contribuir a mejorar y complementar las prácticas actuales de conservación y gestión para reducir la pérdida de biodiversidad de agua dulce en esta región.