A novel experimental approach to assess the effect of contamination events on the spatial distribution of organisms in lotic-estuarine landscapes

Abstract

The riverscape concept includes structural connectivity and functional interactions where upstream processes significantly influence downstream conditions. As such, a landscape perspective is necessary to evaluate the impact of contamination, because it can spread far beyond the release area, potentially reaching estuaries. Therefore, we hypothesized that contamination might affect freshwater organisms’ habitat selection in a simulated lotic-estuarine (flow-through) landscape, considering that the estuary zone acts as a stress factor by restricting the options of habitats while the non-contaminated upstream areas could serve as shelter zones to alleviate or even prevent the contamination exposure. The aim of this study was to provide a new method to evaluate the habitat selection response of aquatic organisms when exposed to a contamination event in a simulated lotic-estuarine landscape, including upstream and shelter zones as attractive habitats and an estuary zone. The freshwater shrimp Atyaephyra desmarestii was used as model test organism, copper was used as the contaminant, and the Heterogeneous Multi-Habitat Assay System (HeMHAS), was employed to simulate the lotic-estuarine landscape with a multiple connectivity setup. The results showed that contaminated conditions led shrimp to avoid the contaminated area and were carried towards the estuary region with the flow. However, in a static experiment (without flow), both estuary and contaminated regions were avoided and a preference for the shelter (clean) regions was observed. This study highlights the plasticity of organisms’ habitat selection behavior within a connected ecosystem, where contamination and salinity pressure together might have serious implications for the distribution of freshwater species. Further, the HeMHAS can successfully integrate flow in simulated heterogeneous landscapes to broad the understanding of contamination effects in aquatic lotic ecosystems.El concepto de paisaje fluvial incluye la conectividad estructural y las interacciones funcionales, en las que los procesos aguas arriba influyen significativamente en las condiciones aguas abajo. Por lo tanto, es necesario adoptar una perspectiva paisajística para evaluar el impacto de la contaminación, ya que esta puede extenderse mucho más allá de la zona de vertido y llegar incluso a los estuarios. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la contaminación podría afectar a la selección del hábitat de los organismos de agua dulce en un paisaje lotico-estuarino (de flujo continuo) simulado, teniendo en cuenta que la zona del estuario actúa como factor de estrés al restringir las opciones de hábitat, mientras que las zonas aguas arriba no contaminadas podrían servir como zonas de refugio para aliviar o incluso prevenir la exposición a la contaminación. El objetivo de este estudio era proporcionar un nuevo método para evaluar la respuesta de selección del hábitat de los organismos acuáticos cuando se exponen a un evento de contaminación en un paisaje lotico-estuarino simulado, incluyendo zonas aguas arriba y zonas de refugio como hábitats atractivos y una zona estuarina. Se utilizó el camarón de agua dulce Atyaephyra desmarestii como organismo modelo de prueba, se utilizó cobre como contaminante y se empleó el Sistema de Ensayo Heterogéneo de Múltiples Hábitats (HeMHAS) para simular el paisaje lotico-estuarino con una configuración de conectividad múltiple. Los resultados mostraron que las condiciones de contaminación llevaron a los camarones a evitar la zona contaminada y a ser arrastrados hacia la región del estuario con la corriente. Sin embargo, en un experimento estático (sin corriente), se observó que tanto el estuario como las regiones contaminadas eran evitadas y que se preferían las regiones protegidas (limpias). Este estudio destaca la plasticidad del comportamiento de selección de hábitat de los organismos dentro de un ecosistema conectado, donde la contaminación y la presión salina juntas podrían tener graves implicaciones para la distribución de las especies de agua dulce. Además, el HeMHAS puede integrar con éxito el flujo en paisajes heterogéneos simulados para ampliar la comprensión de los efectos de la contaminación en los ecosistemas acuáticos lóticos.