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Assessing and Restoring the Health of Urban Streams in the Puget Sound Basin

Authors

  • Sarah A. Morley,

    Corresponding author
    1. School of Aquatic and Fishery Sciences, and
      *Current address: Northwest Fisheries Science Center, National Marine Fisheries Service, 2725 Montlake Boulevard East, Seattle, WA 98112–2097, U.S.A., email sarah.morley@noaa.gov
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  • James R. Karr

    1. Department of Zoology, University of Washington, Box 355020, Seattle, WA 98195–5020, U.S.A.
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*Current address: Northwest Fisheries Science Center, National Marine Fisheries Service, 2725 Montlake Boulevard East, Seattle, WA 98112–2097, U.S.A., email sarah.morley@noaa.gov

Abstract

Abstract: Rapid urbanization threatens the biota of streams and rivers around the globe. Efforts to manage urban streams traditionally take an engineering approach focused on stormwater runoff, physical channel condition, and chemical water quality. Our objective was to use the biology of streams—measured with the multimetric benthic index of biological integrity ( B-IBI) based on benthic macroinvertebrates—to assess stream health. From 1997 to 1999, we sampled invertebrates at 45 sites in second- and third-order streams in the Puget Sound lowlands of Washington State. Land cover upstream of each site was characterized by analysis of a 1998 satellite image. We evaluated associations between five land cover categories and biological condition across three spatial scales. The relationships between B-IBI (and its component metrics) and stream substrate and hydrologic features were also analyzed at a subset of sites. Across all study sites, B-IBI declined as the percentage of urban land cover increased (r < −0.71, p < 0.001, n> 31). Most metrics were better predicted by sub-basin rather than local-scale urbanization. Within individual basins, however, local land-cover urbanization and B-IBI were strongly correlated (r = −0.91, p < 0.001, n = 9). The biological condition of a site was also related to measures of hydrologic alteration and stream substrate. The aquatic biota is sensitive to a variety of urban effects, expressed at both large and small spatial scales. Biological assessment tools such as B-IBI can identify areas of excellent biological condition for conservation and guide the design and evaluation of efforts to restore the biota of degraded streams.

Abstract

Resumen: La urbanización rápida amenaza la biota de los arroyos y ríos alrededor del mundo. Los esfuerzos para manejar arroyos urbanos requieren tradicionalmente una metodología de ingeniería enfocada en los escurrimientos torrenciales, las condiciones físicas de los canales y la calidad química del agua. Nuestro objetivo fue usar la biología de los arroyos—medida como un índice béntico multimétrico de la integridad biológica ( B-IBI ) basado en macroinvertebrados bénticos—para evaluar la salud del arroyo. De 1997 a 1999, muestreamos invertebrados en 45 sitios en arroyos de segundo y tercer grado de las tierras bajas del Puget Sound, Estado de Washington. La cobertura de tierra arroyo arriba para cada sitio fue caracterizada mediante un análisis de imagen satelital de 1998. Evaluamos las asociaciones entre cinco categorías de coberturas del suelo y las condiciones biológicas a lo largo de tres escalas espaciales. Las relaciones entre B-IBI ( y sus componentes métricos) y el substrato del arroyo y las características hidrológicas fueron también analizadas para un subconjunto de sitios. A lo largo de todos estos sitios de estudio, B-IBI disminuyó cuando el porcentaje de cobertura urbana incrementaba (r < −0.71, p < 0.001, n> 31). La mayoría de los componentes métricos fueron predichos mejor por las sub-cuencas que por la escala de urbanización local. Sin embargo, dentro de las cuencas individuales, la cobertura del suelo por urbanización y B-IBI estuvieron fuertemente correlacionadas (r = −0.91, p < 0.001, n = 9). La condición biológica en los sitios estuvo también relacionada con las medidas de alteración hidrológica y el substrato del arroyo. La biota acuática es sensible a una variedad de efectos urbanos—expresados tanto a escalas espaciales grandes como pequeñas. Las herramientas de evaluación biológica tales como B-IBI pueden identificar áreas de excelente condición biológica para la conservación y conducir el diseño y evaluación de los esfuerzos para restaurar la biota de arroyos degradados.

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