Loading…

Increased sediment deposition triggered by climate change impacts freshwater pearl mussel habitats and metapopulations

The freshwater pearl mussel Margaritifera margaritifera is a benthic organism sensitive to hydrological regime alterations and habitat degradation driven by excessive fine bed material deposit (FBMD). Both issues are potentially exacerbated by climate change. Understanding how climate change affects...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:The Journal of applied ecology 2021-09, Vol.58 (9), p.1933-1944
Main Authors: Baldan, Damiano, Kiesel, Jens, Hauer, Christoph, Jähnig, Sonja C., Hein, Thomas
Format: Article
Language:English
Subjects:
Citations: Items that this one cites
Items that cite this one
Online Access:Get full text
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
cited_by cdi_FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3
cites cdi_FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3
container_end_page 1944
container_issue 9
container_start_page 1933
container_title The Journal of applied ecology
container_volume 58
creator Baldan, Damiano
Kiesel, Jens
Hauer, Christoph
Jähnig, Sonja C.
Hein, Thomas
description The freshwater pearl mussel Margaritifera margaritifera is a benthic organism sensitive to hydrological regime alterations and habitat degradation driven by excessive fine bed material deposit (FBMD). Both issues are potentially exacerbated by climate change. Understanding how climate change affects future mussel habitats and the dispersal among them (dependent on the brown trout as fish host) can support the planning of effective conservation actions. To project the impacts of climate change on the mussel, a semi‐mechanistic modelling cascade was implemented for the Aist catchment in Austria (630 km2), including a hydrological model, a hydraulic model, Random Forest Models for FBMD accumulation risk and Species Distribution Models. Two climate change models (RCPs 4.5 and 8.5) for two future horizons (2060 and 2090) were considered. A graph‐based assessment of the structural connectivity was used to measure the probability of successful dispersal. Results show a reduction of peak discharge that cascades into a widespread reduction in shear stresses during high flow. The mussel's habitats, defined by hydraulics (i.e. patches with low shear stresses during high flow), are predicted to be stable over the simulated scenarios. The pressure of FBMDs over the delineated habitat patches is predicted to increase in the future due to the reduced stream transport capacity, reducing up to 25% of the available patches in 2090 for RCP 8.5. Consequently, the mussel's dispersal probability decreases to 44.3%–75.6% of the maximum theoretical value, with the highest drops for short dispersal distances, impacting metapopulation dynamics. Synthesis and applications. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats. Zusammenfassung Die Flussperlmuschel Margaritifera margaritifera bewohnt die Fließgewässersohle, und ist gegenüber Veränderungen des hydrologischen Regimes und der durch übermäßige Feinsedimentablagerung (FSA) verursachten
doi_str_mv 10.1111/1365-2664.13940
format article
fullrecord <record><control><sourceid>proquest_cross</sourceid><recordid>TN_cdi_proquest_journals_2568551900</recordid><sourceformat>XML</sourceformat><sourcesystem>PC</sourcesystem><sourcerecordid>2568551900</sourcerecordid><originalsourceid>FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3</originalsourceid><addsrcrecordid>eNqFUE1LAzEQDaJgrZ69Bjxvm4_dmB6lVK0U9KDnME1m2y37ZbJr6b8364pXB4aBmffe8B4ht5zNeKw5lypLhFLpjMtFys7I5G9zTiaMCZ7oBeOX5CqEA2NskUk5IV_r2nqEgI7GLiqsO-qwbULRFU1NO1_sdujjdXuitiwq6JDaPdQ7pEXVgu0CzT2G_TEePG0RfEmrPgQs6R62RQcRALWjFXbQNm1fwqAbrslFDmXAm985JR-Pq_flc7J5fVovHzaJlTxjCSBoru6tEqnSWQpKS1SQCxS5Elpr7sA6seUydU5JjWnOhFUuOmPKpQLklNyNuq1vPnsMnTk0va_jSyOyKJnxBWMRNR9R1jcheMxN66NVfzKcmSFcM0RphijNT7iRkY2MY1Hi6T-4eXlbjbxvYO59tQ</addsrcrecordid><sourcetype>Aggregation Database</sourcetype><iscdi>true</iscdi><recordtype>article</recordtype><pqid>2568551900</pqid></control><display><type>article</type><title>Increased sediment deposition triggered by climate change impacts freshwater pearl mussel habitats and metapopulations</title><source>Wiley-Blackwell Read &amp; Publish Collection</source><creator>Baldan, Damiano ; Kiesel, Jens ; Hauer, Christoph ; Jähnig, Sonja C. ; Hein, Thomas</creator><creatorcontrib>Baldan, Damiano ; Kiesel, Jens ; Hauer, Christoph ; Jähnig, Sonja C. ; Hein, Thomas</creatorcontrib><description>The freshwater pearl mussel Margaritifera margaritifera is a benthic organism sensitive to hydrological regime alterations and habitat degradation driven by excessive fine bed material deposit (FBMD). Both issues are potentially exacerbated by climate change. Understanding how climate change affects future mussel habitats and the dispersal among them (dependent on the brown trout as fish host) can support the planning of effective conservation actions. To project the impacts of climate change on the mussel, a semi‐mechanistic modelling cascade was implemented for the Aist catchment in Austria (630 km2), including a hydrological model, a hydraulic model, Random Forest Models for FBMD accumulation risk and Species Distribution Models. Two climate change models (RCPs 4.5 and 8.5) for two future horizons (2060 and 2090) were considered. A graph‐based assessment of the structural connectivity was used to measure the probability of successful dispersal. Results show a reduction of peak discharge that cascades into a widespread reduction in shear stresses during high flow. The mussel's habitats, defined by hydraulics (i.e. patches with low shear stresses during high flow), are predicted to be stable over the simulated scenarios. The pressure of FBMDs over the delineated habitat patches is predicted to increase in the future due to the reduced stream transport capacity, reducing up to 25% of the available patches in 2090 for RCP 8.5. Consequently, the mussel's dispersal probability decreases to 44.3%–75.6% of the maximum theoretical value, with the highest drops for short dispersal distances, impacting metapopulation dynamics. Synthesis and applications. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats. Zusammenfassung Die Flussperlmuschel Margaritifera margaritifera bewohnt die Fließgewässersohle, und ist gegenüber Veränderungen des hydrologischen Regimes und der durch übermäßige Feinsedimentablagerung (FSA) verursachten Lebensraumzerstörung empfindlich. Beide Probleme werden durch den Klimawandel potenziell verschärft. Das Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf zukünftig verfügbaren Lebensraum und das Verbreitungspotential (abhängig von der Bachforelle als Fischwirt) kann die Planung effektiver Schutzmaßnahmen unterstützen. Um die Auswirkungen des Klimawandels auf diese Muschelart zu prognostizieren, wurde eine semi‐mechanistischer Modellierungsansatz für das Aist‐Einzugsgebiet in Österreich (630 km2) umgesetzt, welche ein hydrologisches Modell, ein hydraulisches Modell, ein Random Forest Klassifikationsverfahren zur Bestimmung des Risikos von Feinsedimentablagerungen und ein Artenverteilungsmodell beinhaltet. Dieser Ansatz wurde dann mit zwei Klimawandelmodelle (RCPs 4.5 und 8.5) für zwei Zukunftshorizonte (2060 und 2090) gekoppelt. Eine spezielle mathematische Analyse der Konnektivität (basierend auf der Graphentheorie) wurde verwendet, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Ausbreitung zu ermitteln. Die Ergebnisse der Klimawandelszenarien zeigen eine Reduzierung des Spitzenabflusses, die zu einer Reduktion der Sohlschubspannungen bei hohem Durchfluss führt. Die durch die Hydraulik definierten verfügbaren Lebensräume der Muschel (d. h. Bereiche mit geringen Sohlschubspannungen bei hohem Durchfluss) werden in den simulierten Szenarien als stabil vorhergesagt. Es wird prognostiziert, dass der Druck von Feinsedimentablagerungen auf die abgegrenzten Lebensraumbereiche in Zukunft aufgrund der reduzierten Transportkapazität zunehmen wird und bis zu 25% der verfügbaren Lebensraumbereiche im Jahr 2090 beim Szenario RCP 8.5 zusätzlich reduziert werden. Folglich sinkt die Ausbreitungswahrscheinlichkeit der Muschel auf 44,3–75,6% des maximalen theoretischen Wertes, mit den stärksten Abnahmen bei kurzen Ausbreitungsdistanzen. Synthese und anwendungen. Das weit verbreitete Problem der erhöhten Feinsedimentablagerung wird für Einzugsgebiete verschärft, in denen der Klimawandel den Abfluss und damit die Transportkapazität von Flüssen verringert, was sich auf geeignete Lebensräume von Süßwasserarten wie der Flussperlmuschel auswirkt. In diesen Einzugsgebieten sollte sich ein Managementplan zum Schutz der Art und vitaler Metapopulationen auf die Minderung von Feinsedimentablagerungen konzentrieren und den Teilgebieten Priorität einräumen, die das höchste Potenzial für die Erhaltung der Konnektivität zwischen geeigneten Lebensraumbereichen bieten. Die Entwicklung integrierter Modelle ist zwar datenintensiv und erfordert eine interdisziplinäre Integration, ermöglicht jedoch die Verknüpfung von hydrologischen Belastungen und ökologischen Reaktionen und unterstützt die Identifizierung angepasster Managementpraktiken. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats.</description><identifier>ISSN: 0021-8901</identifier><identifier>EISSN: 1365-2664</identifier><identifier>DOI: 10.1111/1365-2664.13940</identifier><language>eng</language><publisher>Oxford: Blackwell Publishing Ltd</publisher><subject>Bed material ; Catchments ; Climate change ; Climate change models ; Climate models ; Computational fluid dynamics ; Conservation ; Deposition ; Dispersal ; Dispersion ; ecohydrological modelling cascade ; Environmental degradation ; Environmental impact ; fine sediments deposition ; Flood peak ; Fluid flow ; freshwater biodiversity conservation ; freshwater habitat modelling ; freshwater pearl mussel ; Geographical distribution ; Graph theory ; Habitat loss ; Habitats ; High flow ; Hydraulic models ; Hydraulics ; Hydrologic models ; Hydrologic regime ; Hydrology ; Margaritifera margaritifera ; Mathematical models ; metapopulation connectivity ; Metapopulations ; Mitigation ; Mollusks ; Reduction ; Salmo trutta ; Sedimentation &amp; deposition ; Shear flow ; Shear stress ; Streambeds ; Stresses ; Substrates</subject><ispartof>The Journal of applied ecology, 2021-09, Vol.58 (9), p.1933-1944</ispartof><rights>2021 The Authors. published by John Wiley &amp; Sons Ltd on behalf of British Ecological Society</rights><rights>2021. This article is published under http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ (the “License”). Notwithstanding the ProQuest Terms and Conditions, you may use this content in accordance with the terms of the License.</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><oa>free_for_read</oa><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3</cites><orcidid>0000-0001-9237-4883 ; 0000-0002-7767-4607</orcidid></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><link.rule.ids>314,780,784,27923,27924</link.rule.ids></links><search><creatorcontrib>Baldan, Damiano</creatorcontrib><creatorcontrib>Kiesel, Jens</creatorcontrib><creatorcontrib>Hauer, Christoph</creatorcontrib><creatorcontrib>Jähnig, Sonja C.</creatorcontrib><creatorcontrib>Hein, Thomas</creatorcontrib><title>Increased sediment deposition triggered by climate change impacts freshwater pearl mussel habitats and metapopulations</title><title>The Journal of applied ecology</title><description>The freshwater pearl mussel Margaritifera margaritifera is a benthic organism sensitive to hydrological regime alterations and habitat degradation driven by excessive fine bed material deposit (FBMD). Both issues are potentially exacerbated by climate change. Understanding how climate change affects future mussel habitats and the dispersal among them (dependent on the brown trout as fish host) can support the planning of effective conservation actions. To project the impacts of climate change on the mussel, a semi‐mechanistic modelling cascade was implemented for the Aist catchment in Austria (630 km2), including a hydrological model, a hydraulic model, Random Forest Models for FBMD accumulation risk and Species Distribution Models. Two climate change models (RCPs 4.5 and 8.5) for two future horizons (2060 and 2090) were considered. A graph‐based assessment of the structural connectivity was used to measure the probability of successful dispersal. Results show a reduction of peak discharge that cascades into a widespread reduction in shear stresses during high flow. The mussel's habitats, defined by hydraulics (i.e. patches with low shear stresses during high flow), are predicted to be stable over the simulated scenarios. The pressure of FBMDs over the delineated habitat patches is predicted to increase in the future due to the reduced stream transport capacity, reducing up to 25% of the available patches in 2090 for RCP 8.5. Consequently, the mussel's dispersal probability decreases to 44.3%–75.6% of the maximum theoretical value, with the highest drops for short dispersal distances, impacting metapopulation dynamics. Synthesis and applications. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats. Zusammenfassung Die Flussperlmuschel Margaritifera margaritifera bewohnt die Fließgewässersohle, und ist gegenüber Veränderungen des hydrologischen Regimes und der durch übermäßige Feinsedimentablagerung (FSA) verursachten Lebensraumzerstörung empfindlich. Beide Probleme werden durch den Klimawandel potenziell verschärft. Das Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf zukünftig verfügbaren Lebensraum und das Verbreitungspotential (abhängig von der Bachforelle als Fischwirt) kann die Planung effektiver Schutzmaßnahmen unterstützen. Um die Auswirkungen des Klimawandels auf diese Muschelart zu prognostizieren, wurde eine semi‐mechanistischer Modellierungsansatz für das Aist‐Einzugsgebiet in Österreich (630 km2) umgesetzt, welche ein hydrologisches Modell, ein hydraulisches Modell, ein Random Forest Klassifikationsverfahren zur Bestimmung des Risikos von Feinsedimentablagerungen und ein Artenverteilungsmodell beinhaltet. Dieser Ansatz wurde dann mit zwei Klimawandelmodelle (RCPs 4.5 und 8.5) für zwei Zukunftshorizonte (2060 und 2090) gekoppelt. Eine spezielle mathematische Analyse der Konnektivität (basierend auf der Graphentheorie) wurde verwendet, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Ausbreitung zu ermitteln. Die Ergebnisse der Klimawandelszenarien zeigen eine Reduzierung des Spitzenabflusses, die zu einer Reduktion der Sohlschubspannungen bei hohem Durchfluss führt. Die durch die Hydraulik definierten verfügbaren Lebensräume der Muschel (d. h. Bereiche mit geringen Sohlschubspannungen bei hohem Durchfluss) werden in den simulierten Szenarien als stabil vorhergesagt. Es wird prognostiziert, dass der Druck von Feinsedimentablagerungen auf die abgegrenzten Lebensraumbereiche in Zukunft aufgrund der reduzierten Transportkapazität zunehmen wird und bis zu 25% der verfügbaren Lebensraumbereiche im Jahr 2090 beim Szenario RCP 8.5 zusätzlich reduziert werden. Folglich sinkt die Ausbreitungswahrscheinlichkeit der Muschel auf 44,3–75,6% des maximalen theoretischen Wertes, mit den stärksten Abnahmen bei kurzen Ausbreitungsdistanzen. Synthese und anwendungen. Das weit verbreitete Problem der erhöhten Feinsedimentablagerung wird für Einzugsgebiete verschärft, in denen der Klimawandel den Abfluss und damit die Transportkapazität von Flüssen verringert, was sich auf geeignete Lebensräume von Süßwasserarten wie der Flussperlmuschel auswirkt. In diesen Einzugsgebieten sollte sich ein Managementplan zum Schutz der Art und vitaler Metapopulationen auf die Minderung von Feinsedimentablagerungen konzentrieren und den Teilgebieten Priorität einräumen, die das höchste Potenzial für die Erhaltung der Konnektivität zwischen geeigneten Lebensraumbereichen bieten. Die Entwicklung integrierter Modelle ist zwar datenintensiv und erfordert eine interdisziplinäre Integration, ermöglicht jedoch die Verknüpfung von hydrologischen Belastungen und ökologischen Reaktionen und unterstützt die Identifizierung angepasster Managementpraktiken. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats.</description><subject>Bed material</subject><subject>Catchments</subject><subject>Climate change</subject><subject>Climate change models</subject><subject>Climate models</subject><subject>Computational fluid dynamics</subject><subject>Conservation</subject><subject>Deposition</subject><subject>Dispersal</subject><subject>Dispersion</subject><subject>ecohydrological modelling cascade</subject><subject>Environmental degradation</subject><subject>Environmental impact</subject><subject>fine sediments deposition</subject><subject>Flood peak</subject><subject>Fluid flow</subject><subject>freshwater biodiversity conservation</subject><subject>freshwater habitat modelling</subject><subject>freshwater pearl mussel</subject><subject>Geographical distribution</subject><subject>Graph theory</subject><subject>Habitat loss</subject><subject>Habitats</subject><subject>High flow</subject><subject>Hydraulic models</subject><subject>Hydraulics</subject><subject>Hydrologic models</subject><subject>Hydrologic regime</subject><subject>Hydrology</subject><subject>Margaritifera margaritifera</subject><subject>Mathematical models</subject><subject>metapopulation connectivity</subject><subject>Metapopulations</subject><subject>Mitigation</subject><subject>Mollusks</subject><subject>Reduction</subject><subject>Salmo trutta</subject><subject>Sedimentation &amp; deposition</subject><subject>Shear flow</subject><subject>Shear stress</subject><subject>Streambeds</subject><subject>Stresses</subject><subject>Substrates</subject><issn>0021-8901</issn><issn>1365-2664</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2021</creationdate><recordtype>article</recordtype><sourceid>24P</sourceid><recordid>eNqFUE1LAzEQDaJgrZ69Bjxvm4_dmB6lVK0U9KDnME1m2y37ZbJr6b8364pXB4aBmffe8B4ht5zNeKw5lypLhFLpjMtFys7I5G9zTiaMCZ7oBeOX5CqEA2NskUk5IV_r2nqEgI7GLiqsO-qwbULRFU1NO1_sdujjdXuitiwq6JDaPdQ7pEXVgu0CzT2G_TEePG0RfEmrPgQs6R62RQcRALWjFXbQNm1fwqAbrslFDmXAm985JR-Pq_flc7J5fVovHzaJlTxjCSBoru6tEqnSWQpKS1SQCxS5Elpr7sA6seUydU5JjWnOhFUuOmPKpQLklNyNuq1vPnsMnTk0va_jSyOyKJnxBWMRNR9R1jcheMxN66NVfzKcmSFcM0RphijNT7iRkY2MY1Hi6T-4eXlbjbxvYO59tQ</recordid><startdate>202109</startdate><enddate>202109</enddate><creator>Baldan, Damiano</creator><creator>Kiesel, Jens</creator><creator>Hauer, Christoph</creator><creator>Jähnig, Sonja C.</creator><creator>Hein, Thomas</creator><general>Blackwell Publishing Ltd</general><scope>24P</scope><scope>WIN</scope><scope>AAYXX</scope><scope>CITATION</scope><scope>7SN</scope><scope>7SS</scope><scope>7T7</scope><scope>7U7</scope><scope>8FD</scope><scope>C1K</scope><scope>FR3</scope><scope>M7N</scope><scope>P64</scope><scope>RC3</scope><orcidid>https://orcid.org/0000-0001-9237-4883</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-7767-4607</orcidid></search><sort><creationdate>202109</creationdate><title>Increased sediment deposition triggered by climate change impacts freshwater pearl mussel habitats and metapopulations</title><author>Baldan, Damiano ; Kiesel, Jens ; Hauer, Christoph ; Jähnig, Sonja C. ; Hein, Thomas</author></sort><facets><frbrtype>5</frbrtype><frbrgroupid>cdi_FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3</frbrgroupid><rsrctype>articles</rsrctype><prefilter>articles</prefilter><language>eng</language><creationdate>2021</creationdate><topic>Bed material</topic><topic>Catchments</topic><topic>Climate change</topic><topic>Climate change models</topic><topic>Climate models</topic><topic>Computational fluid dynamics</topic><topic>Conservation</topic><topic>Deposition</topic><topic>Dispersal</topic><topic>Dispersion</topic><topic>ecohydrological modelling cascade</topic><topic>Environmental degradation</topic><topic>Environmental impact</topic><topic>fine sediments deposition</topic><topic>Flood peak</topic><topic>Fluid flow</topic><topic>freshwater biodiversity conservation</topic><topic>freshwater habitat modelling</topic><topic>freshwater pearl mussel</topic><topic>Geographical distribution</topic><topic>Graph theory</topic><topic>Habitat loss</topic><topic>Habitats</topic><topic>High flow</topic><topic>Hydraulic models</topic><topic>Hydraulics</topic><topic>Hydrologic models</topic><topic>Hydrologic regime</topic><topic>Hydrology</topic><topic>Margaritifera margaritifera</topic><topic>Mathematical models</topic><topic>metapopulation connectivity</topic><topic>Metapopulations</topic><topic>Mitigation</topic><topic>Mollusks</topic><topic>Reduction</topic><topic>Salmo trutta</topic><topic>Sedimentation &amp; deposition</topic><topic>Shear flow</topic><topic>Shear stress</topic><topic>Streambeds</topic><topic>Stresses</topic><topic>Substrates</topic><toplevel>peer_reviewed</toplevel><toplevel>online_resources</toplevel><creatorcontrib>Baldan, Damiano</creatorcontrib><creatorcontrib>Kiesel, Jens</creatorcontrib><creatorcontrib>Hauer, Christoph</creatorcontrib><creatorcontrib>Jähnig, Sonja C.</creatorcontrib><creatorcontrib>Hein, Thomas</creatorcontrib><collection>Open Access: Wiley-Blackwell Open Access Journals</collection><collection>Wiley Online Library Free Content</collection><collection>CrossRef</collection><collection>Ecology Abstracts</collection><collection>Entomology Abstracts (Full archive)</collection><collection>Industrial and Applied Microbiology Abstracts (Microbiology A)</collection><collection>Toxicology Abstracts</collection><collection>Technology Research Database</collection><collection>Environmental Sciences and Pollution Management</collection><collection>Engineering Research Database</collection><collection>Algology Mycology and Protozoology Abstracts (Microbiology C)</collection><collection>Biotechnology and BioEngineering Abstracts</collection><collection>Genetics Abstracts</collection><jtitle>The Journal of applied ecology</jtitle></facets><delivery><delcategory>Remote Search Resource</delcategory><fulltext>fulltext</fulltext></delivery><addata><au>Baldan, Damiano</au><au>Kiesel, Jens</au><au>Hauer, Christoph</au><au>Jähnig, Sonja C.</au><au>Hein, Thomas</au><format>journal</format><genre>article</genre><ristype>JOUR</ristype><atitle>Increased sediment deposition triggered by climate change impacts freshwater pearl mussel habitats and metapopulations</atitle><jtitle>The Journal of applied ecology</jtitle><date>2021-09</date><risdate>2021</risdate><volume>58</volume><issue>9</issue><spage>1933</spage><epage>1944</epage><pages>1933-1944</pages><issn>0021-8901</issn><eissn>1365-2664</eissn><abstract>The freshwater pearl mussel Margaritifera margaritifera is a benthic organism sensitive to hydrological regime alterations and habitat degradation driven by excessive fine bed material deposit (FBMD). Both issues are potentially exacerbated by climate change. Understanding how climate change affects future mussel habitats and the dispersal among them (dependent on the brown trout as fish host) can support the planning of effective conservation actions. To project the impacts of climate change on the mussel, a semi‐mechanistic modelling cascade was implemented for the Aist catchment in Austria (630 km2), including a hydrological model, a hydraulic model, Random Forest Models for FBMD accumulation risk and Species Distribution Models. Two climate change models (RCPs 4.5 and 8.5) for two future horizons (2060 and 2090) were considered. A graph‐based assessment of the structural connectivity was used to measure the probability of successful dispersal. Results show a reduction of peak discharge that cascades into a widespread reduction in shear stresses during high flow. The mussel's habitats, defined by hydraulics (i.e. patches with low shear stresses during high flow), are predicted to be stable over the simulated scenarios. The pressure of FBMDs over the delineated habitat patches is predicted to increase in the future due to the reduced stream transport capacity, reducing up to 25% of the available patches in 2090 for RCP 8.5. Consequently, the mussel's dispersal probability decreases to 44.3%–75.6% of the maximum theoretical value, with the highest drops for short dispersal distances, impacting metapopulation dynamics. Synthesis and applications. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats. Zusammenfassung Die Flussperlmuschel Margaritifera margaritifera bewohnt die Fließgewässersohle, und ist gegenüber Veränderungen des hydrologischen Regimes und der durch übermäßige Feinsedimentablagerung (FSA) verursachten Lebensraumzerstörung empfindlich. Beide Probleme werden durch den Klimawandel potenziell verschärft. Das Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf zukünftig verfügbaren Lebensraum und das Verbreitungspotential (abhängig von der Bachforelle als Fischwirt) kann die Planung effektiver Schutzmaßnahmen unterstützen. Um die Auswirkungen des Klimawandels auf diese Muschelart zu prognostizieren, wurde eine semi‐mechanistischer Modellierungsansatz für das Aist‐Einzugsgebiet in Österreich (630 km2) umgesetzt, welche ein hydrologisches Modell, ein hydraulisches Modell, ein Random Forest Klassifikationsverfahren zur Bestimmung des Risikos von Feinsedimentablagerungen und ein Artenverteilungsmodell beinhaltet. Dieser Ansatz wurde dann mit zwei Klimawandelmodelle (RCPs 4.5 und 8.5) für zwei Zukunftshorizonte (2060 und 2090) gekoppelt. Eine spezielle mathematische Analyse der Konnektivität (basierend auf der Graphentheorie) wurde verwendet, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Ausbreitung zu ermitteln. Die Ergebnisse der Klimawandelszenarien zeigen eine Reduzierung des Spitzenabflusses, die zu einer Reduktion der Sohlschubspannungen bei hohem Durchfluss führt. Die durch die Hydraulik definierten verfügbaren Lebensräume der Muschel (d. h. Bereiche mit geringen Sohlschubspannungen bei hohem Durchfluss) werden in den simulierten Szenarien als stabil vorhergesagt. Es wird prognostiziert, dass der Druck von Feinsedimentablagerungen auf die abgegrenzten Lebensraumbereiche in Zukunft aufgrund der reduzierten Transportkapazität zunehmen wird und bis zu 25% der verfügbaren Lebensraumbereiche im Jahr 2090 beim Szenario RCP 8.5 zusätzlich reduziert werden. Folglich sinkt die Ausbreitungswahrscheinlichkeit der Muschel auf 44,3–75,6% des maximalen theoretischen Wertes, mit den stärksten Abnahmen bei kurzen Ausbreitungsdistanzen. Synthese und anwendungen. Das weit verbreitete Problem der erhöhten Feinsedimentablagerung wird für Einzugsgebiete verschärft, in denen der Klimawandel den Abfluss und damit die Transportkapazität von Flüssen verringert, was sich auf geeignete Lebensräume von Süßwasserarten wie der Flussperlmuschel auswirkt. In diesen Einzugsgebieten sollte sich ein Managementplan zum Schutz der Art und vitaler Metapopulationen auf die Minderung von Feinsedimentablagerungen konzentrieren und den Teilgebieten Priorität einräumen, die das höchste Potenzial für die Erhaltung der Konnektivität zwischen geeigneten Lebensraumbereichen bieten. Die Entwicklung integrierter Modelle ist zwar datenintensiv und erfordert eine interdisziplinäre Integration, ermöglicht jedoch die Verknüpfung von hydrologischen Belastungen und ökologischen Reaktionen und unterstützt die Identifizierung angepasster Managementpraktiken. The widespread issue of fine sediment deposition in the streambed will be exacerbated for those catchments where climate change reduces the stream transport capacity. The impacts on the freshwater pearl mussel include habitat loss due to the formation of a new unsuitable substrate, and a decrease in the potential dispersal among the residual habitats. Thus, conservation plans that aim to protect the mussel in the future should focus on the mitigation of fine bed material deposits, prioritizing those subreaches that offer the highest potential for preserving connectivity among suitable habitats.</abstract><cop>Oxford</cop><pub>Blackwell Publishing Ltd</pub><doi>10.1111/1365-2664.13940</doi><tpages>12</tpages><orcidid>https://orcid.org/0000-0001-9237-4883</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-7767-4607</orcidid><oa>free_for_read</oa></addata></record>
fulltext fulltext
identifier ISSN: 0021-8901
ispartof The Journal of applied ecology, 2021-09, Vol.58 (9), p.1933-1944
issn 0021-8901
1365-2664
language eng
recordid cdi_proquest_journals_2568551900
source Wiley-Blackwell Read & Publish Collection
subjects Bed material
Catchments
Climate change
Climate change models
Climate models
Computational fluid dynamics
Conservation
Deposition
Dispersal
Dispersion
ecohydrological modelling cascade
Environmental degradation
Environmental impact
fine sediments deposition
Flood peak
Fluid flow
freshwater biodiversity conservation
freshwater habitat modelling
freshwater pearl mussel
Geographical distribution
Graph theory
Habitat loss
Habitats
High flow
Hydraulic models
Hydraulics
Hydrologic models
Hydrologic regime
Hydrology
Margaritifera margaritifera
Mathematical models
metapopulation connectivity
Metapopulations
Mitigation
Mollusks
Reduction
Salmo trutta
Sedimentation & deposition
Shear flow
Shear stress
Streambeds
Stresses
Substrates
title Increased sediment deposition triggered by climate change impacts freshwater pearl mussel habitats and metapopulations
url http://sfxeu10.hosted.exlibrisgroup.com/loughborough?ctx_ver=Z39.88-2004&ctx_enc=info:ofi/enc:UTF-8&ctx_tim=2025-01-13T06%3A07%3A14IST&url_ver=Z39.88-2004&url_ctx_fmt=infofi/fmt:kev:mtx:ctx&rfr_id=info:sid/primo.exlibrisgroup.com:primo3-Article-proquest_cross&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal&rft.genre=article&rft.atitle=Increased%20sediment%20deposition%20triggered%20by%20climate%20change%20impacts%20freshwater%20pearl%20mussel%20habitats%20and%20metapopulations&rft.jtitle=The%20Journal%20of%20applied%20ecology&rft.au=Baldan,%20Damiano&rft.date=2021-09&rft.volume=58&rft.issue=9&rft.spage=1933&rft.epage=1944&rft.pages=1933-1944&rft.issn=0021-8901&rft.eissn=1365-2664&rft_id=info:doi/10.1111/1365-2664.13940&rft_dat=%3Cproquest_cross%3E2568551900%3C/proquest_cross%3E%3Cgrp_id%3Ecdi_FETCH-LOGICAL-c3150-aea8167c6246854a683e6af2e2f628881dacd2b134dd638e4f02c6d53306d42a3%3C/grp_id%3E%3Coa%3E%3C/oa%3E%3Curl%3E%3C/url%3E&rft_id=info:oai/&rft_pqid=2568551900&rft_id=info:pmid/&rfr_iscdi=true