Landscape-controlled chemistry variation affects communities and ecosystem function in headwater streams Zlatko Petrin, Brendan McKie, Ishi Buffam, Hjalmar Laudon, and Björn Malmqvist Abstract: We show that benthic freshwater communities of naturally acidic streams in boreal catchments differ depending on properties of the surrounding landscape. Although low pH usually is associated with negative impacts on species diver- sity and ecosystem function, here decomposition by insects and microbes as well as the abundance of leaf-eating insects were generally high at low pH and at humic sites influenced by mire-dominated compared with forest-dominated sur- roundings. Moreover, in situ growth experiments showed that the survival of two of the most abundant insect species was higher when they originated from mire-influenced sites, underscoring their tolerance to low pH. However, species diversity generally increased with pH and was greater at forest-influenced than at mire-influenced sites. Although less diverse, acidic and humic streams proved to be functional and supported distinct macroinvertebrate assemblages. Diversity and function in naturally acidic streams are apparently greatly influenced by the prevailing kinds of landscape-driven influ- ences on water chemistry. In conclusion, well-known negative impacts of anthropogenic acidity on diversity and function may not apply to naturally acidic systems that are chemically and biologically heterogeneous. Résumé : Nous démontrons que les communautés benthiques d’eau douce de cours d’eau naturellement acides dans des bassins versants boréaux diffèrent selon les caractéristiques du paysage environnant. Bien qu’un pH faible soit normale- ment associé à des impacts négatifs sur la diversité spécifique et le fonctionnement de l’écosystème, néanmoins dans notre étude, la décomposition par les insectes et les microorganismes, ainsi que l’abondance des insectes consommateurs de feuilles, sont généralement élevées aux valeurs basses de pH et dans les sites humiques influencés par un environnement dominé par les tourbières plutôt que par les forêts. De plus, des expériences de croissance in situ montrent que la survie des deux espèces d’insectes les plus abondantes est supérieure lorsque celles-ci proviennent des sites influencés par les tourbières, ce qui souligne leur tolérance aux pH bas. Toutefois, la diversité spécifique croît généralement en fonction du pH et elle est plus élevée aux sites dominés par les forêts qu’à ceux dominés par les tourbières. Bien que moins diversi- fiés, les cours d’eau acides et humiques s’avèrent fonctionnels et ils contiennent des peuplements distincts de macroinver- tébrés. La diversité et le fonctionnement dans les cours d’eau naturellement acides sont apparemment fortement influencés par les effets du type dominant de paysage sur la chimie de l’eau. En conclusion, les impacts négatifs bien documentés de l’acidité causée par l’activité humaine sur la diversité et le fonctionnement peuvent ne pas s’appliquer à des systèmes na- turellement acides qui sont hétérogènes des points de vue chimique et biologique. [Traduit par la Rédaction] Petrin et al. 1572 Introduction Anthropogenic acidity in fresh waters has generally been connected to detrimental impacts on ecosystem structural at- tributes, such as the diversity and composition of biological assemblages, and functional attributes related to important ecosystem processes (Otto and Svensson 1983; Rosemond et al. 1992; Guérold et al. 2000). Yet recent research indicates assemblages inhabiting naturally acidic systems can often be functional and diverse (Collier et al. 1990; Dangles et al. 2004a). However, little is presently known about what fac- tors allow organisms to thrive under naturally acidic condi- tions or how natural variation in acidic water chemistry af- fects function and structure. Such naturally acidic freshwater environments are widespread in northern Sweden — and probably widely across the boreal region — in a forest land- scape characterized by abundant wetlands rich in dissolved organic carbon (DOC). The acidity stems mainly from the lack of buffering bases in the bedrock (Laudon and Bishop 1999; Bishop et al. 2000) and the comparatively high con- tent of humic acids in streams and lakes (Laudon and Bishop 2002). Paleoecological studies suggest such naturally acidic systems have likely persisted in the region over several thousand years (Renberg et al. 1993; Korsman 1999), and Can. J. Fish. Aquat. Sci. 64: 1563–1572 (2007) doi:10.1139/F07-118 © 2007 NRC Canada 1563 Received 10 January 2007. Accepted 14 July 2007. Published on the NRC Research Press Web site at cjfas.nrc.ca on 27 October 2007. J19751 Z. Petrin, 1 B. McKie, and B. Malmqvist. Department of Ecology and Environmental Science, Umeå University, 90187 Umeå, Sweden. I. Buffam 2 and H. Laudon. Department of Forest Ecology, Swedish University of Agricultural Sciences, 90183 Umeå, Sweden. 1 Corresponding author (e-mail: zlatko.petrin@emg.umu.se). 2 Present address: Department of Ecology and Environmental Science, Umeå University, 90187 Umeå, Sweden.