Impacts of multiple stressors on freshwater biota across spatial scales and ecosystems
Sebastian Birk
(1)
,
Daniel Chapman
(2)
,
Laurence Carvalho
(3)
,
Bryan Spears
(4)
,
Hans Estrup Andersen
,
Christine Argillier
(5)
,
Stefan Auer
,
Annette Baattrup-Pedersen
,
Lindsay Banin
,
Meryem Beklioğlu
,
Elisabeth Bondar-Kunze
(6)
,
Angel Borja
(7)
,
Paulo Branco
,
Tuba Bucak
,
Anthonie Buijse
(8)
,
Ana Cristina Cardoso
(9)
,
Raoul-Marie Couture
(10)
,
Fabien Cremona
(11)
,
Dick de Zwart
,
Christian Feld
,
M. Teresa Ferreira
,
Heidrun Feuchtmayr
(12)
,
Mark Gessner
(13)
,
Alexander Gieswein
,
Lidija Globevnik
,
Daniel Graeber
,
Wolfram Graf
(14)
,
Cayetano Gutiérrez-Cánovas
,
Jenica Hanganu
(15)
,
Uğur Işkin
,
Marko Järvinen
,
Erik Jeppesen
(16)
,
Niina Kotamäki
,
Marijn Kuijper
,
Jan Lemm
,
Shenglan Lu
,
Anne Lyche Solheim
,
Ute Mischke
(17)
,
S. Jannicke Moe
,
Peeter Nõges
(18)
,
Tiina Noges
(19)
,
Steve Ormerod
(20)
,
Yiannis Panagopoulos
,
Geoff Phillips
(21)
,
Leo Posthuma
(22)
,
Sarai Pouso
,
Christel Prudhomme
,
Katri Rankinen
,
Jes Rasmussen
,
Jessica Richardson
,
Alban Sagouis
(23)
,
José Maria Santos
,
Ralf Schäfer
,
Rafaela Schinegger
,
Stefan Schmutz
,
Susanne Schneider
(24)
,
Lisa Schülting
,
Pedro Segurado
(25)
,
Kostas Stefanidis
(26)
,
Bernd Sures
(27)
,
Stephen Thackeray
,
Jarno Turunen
,
Maria Uyarra
(28)
,
Markus Venohr
,
Peter Carsten von Der Ohe
,
Nigel Willby
(29)
,
Daniel Hering
(30)
1
ZWU -
Department of Aquatic Ecology and Centre for Water and Environmental Research
2 Columbia University [New York]
3 CEH - Centre for Ecology and Hydrology [Edinburgh]
4 NERC - Natural Environment Research Council
5 RECOVER - Risques, Ecosystèmes, Vulnérabilité, Environnement, Résilience
6 WasserCluster Lunz
7 AZTI - Tecnalia
8 Deltares system
9 Water Resources Unit [Ispra]
10 Department of Earth and Environmental Sciences [Waterloo]
11 GEOTOP - Centre de recherche sur la dynamique du système Terre
12 Lake Ecosystem Group
13 IGB - Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei
14 Institute of Hydrobiology
15 « Danube Delta » National Institute for Research and Development [Tulcea]
16 Dept Biosci
17 Department of Ecohydrology
18 EMU - Estonian University of Life Sciences
19 Estonian University of Life Sciences, Inst Environm & Agr Sci, Ctr Limnol, Rannu, Tartu Country, Estonia
20 School of Biosciences [Cardiff]
21 National Ecology Technical Team
22 RIVM - National Institute for Public Health and the Environment [Bilthoven]
23 iDiv - German Centre for Integrative Biodiversity Research
24 NIVA - Norwegian Institute for Water Research
25 ULISBOA - Universidade de Lisboa = University of Lisbon = Université de Lisbonne
26 ICS-FORTH - Institute of Computer Science [FORTH, Heraklion]
27 Angewandte Zoologie/Hydrobiologie
28 Azti - Azti Tecnalia, Centro Tecnológico del Mar y los Alimentos (Marine Resarch Unit)
29 Biological and Environmental Sciences
30 Universität Duisburg-Essen = University of Duisburg-Essen [Essen]
2 Columbia University [New York]
3 CEH - Centre for Ecology and Hydrology [Edinburgh]
4 NERC - Natural Environment Research Council
5 RECOVER - Risques, Ecosystèmes, Vulnérabilité, Environnement, Résilience
6 WasserCluster Lunz
7 AZTI - Tecnalia
8 Deltares system
9 Water Resources Unit [Ispra]
10 Department of Earth and Environmental Sciences [Waterloo]
11 GEOTOP - Centre de recherche sur la dynamique du système Terre
12 Lake Ecosystem Group
13 IGB - Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei
14 Institute of Hydrobiology
15 « Danube Delta » National Institute for Research and Development [Tulcea]
16 Dept Biosci
17 Department of Ecohydrology
18 EMU - Estonian University of Life Sciences
19 Estonian University of Life Sciences, Inst Environm & Agr Sci, Ctr Limnol, Rannu, Tartu Country, Estonia
20 School of Biosciences [Cardiff]
21 National Ecology Technical Team
22 RIVM - National Institute for Public Health and the Environment [Bilthoven]
23 iDiv - German Centre for Integrative Biodiversity Research
24 NIVA - Norwegian Institute for Water Research
25 ULISBOA - Universidade de Lisboa = University of Lisbon = Université de Lisbonne
26 ICS-FORTH - Institute of Computer Science [FORTH, Heraklion]
27 Angewandte Zoologie/Hydrobiologie
28 Azti - Azti Tecnalia, Centro Tecnológico del Mar y los Alimentos (Marine Resarch Unit)
29 Biological and Environmental Sciences
30 Universität Duisburg-Essen = University of Duisburg-Essen [Essen]
Laurence Carvalho
- Fonction : Auteur
- PersonId : 761895
- ORCID : 0000-0002-9768-9902
Hans Estrup Andersen
- Fonction : Auteur
Stefan Auer
- Fonction : Auteur
Annette Baattrup-Pedersen
- Fonction : Auteur
Lindsay Banin
- Fonction : Auteur
Meryem Beklioğlu
- Fonction : Auteur
Paulo Branco
- Fonction : Auteur
- PersonId : 801586
- ORCID : 0000-0002-2502-5533
Tuba Bucak
- Fonction : Auteur
Fabien Cremona
- Fonction : Auteur
- PersonId : 858515
Dick de Zwart
- Fonction : Auteur
Christian Feld
- Fonction : Auteur
M. Teresa Ferreira
- Fonction : Auteur
Mark Gessner
- Fonction : Auteur
- PersonId : 758048
- ORCID : 0000-0003-2516-7416
Alexander Gieswein
- Fonction : Auteur
Lidija Globevnik
- Fonction : Auteur
Daniel Graeber
- Fonction : Auteur
Cayetano Gutiérrez-Cánovas
- Fonction : Auteur
Uğur Işkin
- Fonction : Auteur
Marko Järvinen
- Fonction : Auteur
Niina Kotamäki
- Fonction : Auteur
Marijn Kuijper
- Fonction : Auteur
Jan Lemm
- Fonction : Auteur
Shenglan Lu
- Fonction : Auteur
Anne Lyche Solheim
- Fonction : Auteur
S. Jannicke Moe
- Fonction : Auteur
Yiannis Panagopoulos
- Fonction : Auteur
Leo Posthuma
- Fonction : Auteur
- PersonId : 792360
- ORCID : 0000-0003-0399-5499
Sarai Pouso
- Fonction : Auteur
Christel Prudhomme
- Fonction : Auteur
Katri Rankinen
- Fonction : Auteur
Jes Rasmussen
- Fonction : Auteur
Jessica Richardson
- Fonction : Auteur
José Maria Santos
- Fonction : Auteur
Ralf Schäfer
- Fonction : Auteur
Rafaela Schinegger
- Fonction : Auteur
Stefan Schmutz
- Fonction : Auteur
Lisa Schülting
- Fonction : Auteur
Stephen Thackeray
- Fonction : Auteur
- PersonId : 800148
- ORCID : 0000-0003-3274-2706
Jarno Turunen
- Fonction : Auteur
Markus Venohr
- Fonction : Auteur
Peter Carsten von Der Ohe
- Fonction : Auteur
Résumé
Climate and land-use change drive a suite of stressors that shape ecosystems and interact to yield complex ecological responses, i.e. additive, antagonistic and synergistic effects. Currently we know little about the spatial scale relevant for the outcome of such interactions and about effect sizes. This knowledge gap needs to be filled to underpin future land management decisions or climate mitigation interventions, for protecting and restoring freshwater ecosystems. The study combines data across scales from 33 mesocosm experiments with those from 14 river basins and 22 cross-basin studies in Europe producing 174 combinations of paired-stressor effects on a biological response variable. Generalised linear models showed that only one of the two stressors had a significant effect in 39% of the analysed cases, 28% of the paired-stressor combinations resulted in additive and 33% in interactive (antagonistic, synergistic, opposing or reversal) effects. For lakes the frequency of additive and interactive effects was similar for all spatial scales addressed, while for rivers this frequency increased with scale. Nutrient enrichment was the overriding stressor for lakes, generally exceeding those of secondary stressors. For rivers, the effects of nutrient enrichment were dependent on the specific stressor combination and biological response variable. These results vindicate the traditional focus of lake restoration and management on nutrient stress, while highlighting that river management requires more bespoke management solutions