Submersion tolerance in floodplain arthropod communities

SummaryRiver floodplains in Europe have been altered radically by river regulation resulting in a destruction of floodplain habitats. Today, it is the aim of restoration projects to counteract these negative ecological impacts. Arthropods living in floodplains have to cope with a regular cycle of wet and dry conditions. In the floodplain of the Lower Oder we investigated whether the typical wetland fauna recolonises the floodplain after each flooding event or survives winter submersion in the habitat. Furthermore, we analysed whether flooding regimes affect the distribution and migration patterns of arthropod species. With receding water levels in May 2002, gauze-covered exclosure tents were placed at sites subject to different flooding regimes to prevent arthropod colonisation. In July samples were taken from underneath the tents and from adjacent uncovered control plots. Additionally, nearby plots were sampled at biweekly intervals during the whole vegetation period. Planthoppers, leafhoppers (Auchenorrhyncha), spiders (Araneida) and ground beetles (Carabidae) were studied in detail. Most species of plant- and leafhoppers [70%] tolerated submersion and overwintered in the floodplain, whereas most spiders [63%] and carabids [73%] immigrated with receding water level. A high proportion of submersion tolerant species overwintered in the egg stage, whereas only few species hibernating as juveniles or adults were submersion tolerant. Submersion tolerant plant- and leafhoppers as well as spiders occurred in high densities in sites affected by long-lasting winter floods. Many of these species were specialists. Immigrating species of all three groups had highest densities in sites subject to high flooding impact. We conclude that restoration measures in river floodplains should also provide suitable non-inundated overwintering sites for immigrating species. Restoring a natural flooding regime is essential for creating and maintaining a high diversity of habitats and specialists among the fauna.

ZusammenfassungIn der Vergangenheit wurden in Europa Auen im Zuge des Flussausbaus stark verändert, so dass die Flussauen weitgehend zerstört wurden. Heute versucht man durch Renaturierungsmaßnahmen diesen negativen ökologischen Folgen entgegenzuwirken. Arthropoden, die diesen Lebensraum besiedeln, müssen an diese Bedingungen angepasst sein. Im Nationalpark “Unteres Odertal” wurde untersucht, welche Arten der typischen Flussauenfauna im überfluteten Gebiet überwintern, welche die Aue nach jedem Hochwasser wieder neu besiedeln und ob das Überflutungsregime Migrationsmuster der Arten und deren Verteilung in der Flussaue beeinflusst. Kurz nach Rückgang des Winterhochwassers im Mai 2002 wurden Gazezelte in der Flussaue aufgestellt, um die Wiederbesiedlung der darunter liegenden Flächen durch Arthropoden zu verhindern. Im Juli wurde die Besiedlung der mit Gaze abgedeckten Untersuchungsflächen sowie von daneben liegenden Kontrollflächen durch Zikaden, Spinnen und Laufkäfer erfasst. Während der gesamten Vegetationsperiode wurden auf angrenzenden Flächen zusätzlich Proben genommen, um zu untersuchen, welcher Anteil der typischen Flussauenfauna mit Hilfe des Experiments erfasst wurde. Die meisten Zikadenarten [68%] tolerierten die überflutung und überwinterten in der Flussaue, während die meisten Spinnen [60%] und Laufkäfer [70%] die Flussaue in jedem Frühjahr neu besiedelten. Überflutungstolerante Spinnen- und Zikadenarten wurden in hohen Dichten vor allem auf im Winter lange überfluteten Flächen nachgewiesen. Viele dieser Arten haben einen hohen Spezialisierungsgrad. Einwandernde Arten aller drei Taxa wurden vor allem auf Flächen, die im Winter und im Sommer überflutet werden, gefunden. Da ein Großteil der typischen Flussauenfauna den Lebensraum nach jedem Hochwasser neu besiedelt, sollten im Rahmen von Renaturierungsmaßnahmen die typischen nicht überschwemmten Überwinterungshabitate dieser Arten mit berücksichtigt werden. Weiterhin hat die Untersuchung gezeigt, dass für einige seltene Auenarthropoden besonders regelmäßige und lange andauernde Überflutungsereignisse von besonderer Bedeutung sind.