Importance of Terrestrial Arthropods as Subsidies in Lowland Neotropical Rain Forest Stream Ecosystems

Authors


Abstract

The importance of terrestrial arthropods has been documented in temperate stream ecosystems, but little is known about the magnitude of these inputs in tropical streams. Terrestrial arthropods falling from the canopy of tropical forests may be an important subsidy to tropical stream food webs and could also represent an important flux of nitrogen (N) and phosphorus (P) in nutrient-poor headwater streams. We quantified input rates of terrestrial insects in eight streams draining lowland tropical wet forest in Costa Rica. In two focal headwater streams, we also measured capture efficiency by the fish assemblage and quantified terrestrially derived N- and P-excretion relative to stream nutrient uptake rates. Average input rates of terrestrial insects ranged from 5 to 41 mg dry mass/m2/d, exceeding previous measurements of aquatic invertebrate secondary production in these study streams, and were relatively consistent year-round, in contrast to values reported in temperate streams. Terrestrial insects accounted for half of the diet of the dominant fish species, Priapicthys annectens. Although terrestrially derived fish excretion was found to be a small flux relative to measured nutrient uptake rates in the focal streams, the efficient capture and processing of terrestrial arthropods by fish made these nutrients available to the local stream ecosystem. This aquatic-terrestrial linkage is likely being decoupled by deforestation in many tropical regions, with largely unknown but potentially important ecological consequences.

Resumen

La importancia de los artrópodos terrestres ha sido bien documentada en estudios de quebradas en la zona templada pero muy poco se sabe sobre la magnitud de estos en quebradas tropicales. Atrópodos terrestres cayendo desde el dosel en bosques tropicales pueden ser un subsidio importante en las cadenas alimentarias de quebradas tropicales al igual que estos podrían representar una importante fuente de nutrientes en quebradas con bajas concentraciones de los mismos. En este estudio medimos la tasa de entrada (cayendo) de insectos terrestres en ocho quebradas de bosque tropical lluvioso localizadas en las zonas bajas de Costa Rica. En dos de estas quebradas también medimos la eficienca por parte de los peces de capturar las presas terrestres que caen y calculamos cuánto de los nutrientes excretados por los mismos son derivados del consumo de presa terrestre relativo a la tasa de retención de nutrientes de la quebrada. El promedio de insectos terrestres cayendo a las quebradas fluctuó entre 5–41 mg de masa seca/m2/d, lo cual excede mediciones anteriores de productividad secundaria de invertebrados acuáticos para estas mismas quebradas. Los insectos terrestres compusieron la mitad de la dieta de la especie de pez dominante, Priapicthys annectens. A pesar de que la excreción de los peces derivada directamente de insectos terrestres fue solo un pequeño flujo relativo a la tasa de retención medida en las dos quebradas principales, el capturar y procesar estos insectos eficientemente por parte de los peces hace que estos nutrientes estén disponibles en el ecosistema. Esta conectividad acuática-terrestre pudiera ser obstruida por la deforestación en muchas regiones tropicales lo cual podría resultar en consecuencias ecológicas muy importantes.

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