Impacts of diffuse urban stressors on stream benthic communities and ecosystem functioning: a review

Abstract

Catchment urbanisation results in urban streams being exposed to a multitude of stressors. Notably, stressors originating from diffuse sources have received less attention than stressors originating from point sources. Here, advances related to diffuse urban stressors and their consequences for stream benthic communities are summarised by reviewing 92 articles. Based on the search criteria, the number of articles dealing with diffuse urban stressors in streams has been increasing, and most of them focused on North America, Europe, and China. Land use was the most common measure used to characterize diffuse stressor sources in urban streams (70.7 % of the articles characterised land use), and chemical stressors (inorganic nutrients, xenobiotics, metals, and water properties, including pH and conductivity) were more frequently reported than physical or biological stressors. A total of 53.3 % of the articles addressed the impact of urban stressors on macroinvertebrates, while 35.9 % focused on bacteria, 9.8 % on fungi, and 8.7 % on algae. Regarding ecosystem functions, almost half of the articles (43.5 %) addressed changes in community dynamics, 40.3 % addressed organic matter decomposition, and 33.9 % addressed nutrient cycling. When comparing urban and non-urban streams, the reviewed studies suggest that urbanisation negatively impacts the diversity of benthic organisms, leading to shifts in community composition. These changes imply functional degradation of streams. The results of the present review summarise the knowledge gained to date and identify its main gaps to help improve our understanding of urban streams.

La urbanización de las cuencas expone a los arroyos urbanos a multitud de factores de estrés. Destacan aquellos que tienen su origen en fuentes difusas, los cuales han recibido menos atención que aquellos estresores procedentes de fuentes puntuales. Este estudio resume los avances relacionados con los estresores urbanos difusos y sus consecuencias para las comunidades bentónicas fluviales, a partir de la revisión de 92 artículos. En base a los criterios de búsqueda, el número de artículos que tratan sobre estresores urbanos difusos en arroyos ha ido en aumento, la mayoría de ellos centrados en América del Norte, Europa y China. Los usos del suelo fueron la variable más utilizada para caracterizar las fuentes difusas de estrés (el 70.7 % de los artículos caracterizó los usos del suelo), y los factores de estrés químico (nutrientes inorgánicos o propiedades del agua, como pH o conductividad) se mencionaron con más frecuencia que los factores de estrés físico o biológico. El 53.3 % de los trabajos abordaron el impacto de los estresores urbanos difusos sobre los macroinvertebrados, mientras que el 35.9 % se centraron en bacterias, el 9.8 % en hongos y el 8.7 % en algas. En cuanto al funcionamiento de los ecosistemas, prácticamente la mitad de los trabajos (43.5 %) analizó cambios en la dinámica de las comunidades, el 40.3 % en la descomposición de materia orgánica y el 33.9 % en los ciclos de los nutrientes. Al comparar los arroyos urbanos y no urbanos, los trabajos revisados sugieren que la urbanización afecta negativamente a la diversidad de organismos bentónicos, provocando cambios en la composición de la comunidad. Estos cambios implican la degradación funcional de los arroyos. Los resultados de la presente revisión resumen los conocimientos adquiridos hasta hoy e identifican sus principales carencias a fin de ayudar a mejorar nuestra comprensión de los arroyos urbanos.