Trophic control of the Daphnia longispina/galeata complex in lakes containing the invasive European whitefish (Coregonus lavaretus)

Abstract

Miljøtilstanden i ferskvannsøkosystemer endrer seg raskt i en negativ retning. Hovedårsaken er menneskelig aktivitet, og spesielt bekymringsverdig er den pågående nedgangen i biodiversitet. Ferskvannsarter dør ut i økende tempo, og en av hovedårsakene er introduksjonen av invasive fremmede arter. En fremmed art kan innføre store ødeleggende effekter på alle organisasjonsnivåer dersom den lykkes i å invadere en innsjø. Dette vil igjen svekke de naturressursene som er essensielle for vår menneskelige sivilisasjon. En av de mulig innvirkningene en fremmed art kan påføre et ferskvannsøkosystem er modifikasjoner av det naturlige trofiske nettverket i innsjøen, og trofisk kontroll har en sterkt strukturerende effekt i ferskvannsøkosystemer. For eksempel, introduksjonen av en topp-predator kan forårsake store endringer i næringsnettet i en innsjø ved å øke styrken på «ovenfra-og-ned»-kontrollen. I denne studien undersøkte jeg om introduksjonen av en effektiv zooplanktivor fisk ville forårsake endringer i den trofiske kontrollen av zooplanktonsamfunnet i østsentrale Norge ved å sammenligne morfologien av forsvarsstrukturer og fekunditet i Daphnia longispina/galeata i innsjøer med introdusert, invasiv sik (Coregonus lavaretus) og innsjøer med kun ørret. Prediksjonen om et skifte mot «ovenfra-og-ned»-kontroll i innsjøer med introdusert sik ble ikke støttet av resultatene. For det første, Daphnia av gjennomsnittsstørrelse i innsjøer med introdusert sik hadde like lange eller litt kortere forsvarsstrukturer (hjelm og halepigg) enn Daphnia i innsjøer med kun ørret. Dette kan forklares av at hjelm og halepigg ikke er en effektiv forsvarsmekanisme mot predasjon fra sik, samt at det trolig var sterkere predasjon fra evertebrater i innsjøer med kun ørret. For det andre, fekunditeten var høyere i Daphnia av gjennomsnittsstørrelse tidlig i sesongen i innsjøer med introdusert sik, men det var også en distinkt sesongbasert variasjon i fekunditet med en betraktelig reduksjon under sommer og høst. Høyere fekunditet tidlig i sesongen er ofte assosiert med høy predasjon fra fisk, men den sesongbaserte variasjonen tyder på en effekt av ressursbegrensning og dermed «nedenfra-og-opp»-kontroll av Daphnia selv i nærværet av introdusert, invasiv sik.

Freshwater ecosystems are changing rapidly in a devastating direction due to unsustainable human activity, and of special concern is the ongoing biodiversity loss. Freshwater species are going extinct at an alarming rate, with one of the main drivers being the introduction of invasive alien species. If an alien species successfully invade a lake, it may have detrimental effects on all organizational levels of the ecosystem, ultimately deteriorating the natural resources that are essential for human civilization. Modification of native trophic networks is one of the possible impacts induced by an alien species, and trophic control has a major structuring effect on freshwater ecosystems. For example, the introduction of a top predator might cause major changes in a lake’s food web by increasing the strength of the top-down control. In this study, I examined whether the introduction of a highly efficient zooplanktivorous fish would cause shifts in the trophic control of the zooplankton community in East-Central Norway by comparing the morphology of defence structures and fecundity in Daphnia longispina/galeata in lakes with introduced, invasive European whitefish (Coregonus lavaretus) to lakes with only native brown trout. However, the prediction of a shift towards top-down control in lakes with introduced whitefish was not supported by the results. First, Daphnia of mean size in lakes with introduced whitefish were found to have equally long or slightly shorter defence structures (helmet and tail spines) than Daphnia in lakes with only native brown trout. This could be explained by helmet and tail spines not being an efficient defence mechanism against whitefish predation combined with a higher level of predation by invertebrates in the trout lakes. Second, fecundity was higher in Daphnia of mean size early in the season in lakes with introduced whitefish, but there was also pronounced seasonal variation in fecundity, with a substantial reduction during summer and autumn. Higher fecundity early in the season is often associated with high fish predation, however the seasonal variation in fecundity suggested an effect of resource limitation and hence bottom-up control of Daphnia even in the presence of introduced whitefish.