Effects of introduced planktivorous fish on the seasonal dynamics of freshwater zooplankton

Abstract

Introdusert planktivore fisk i ferskvann kan ha en betydelig effekt på næringsnettet ved å fungere som en kontroll ovenfra og ned på zooplankton, med mulige kaskadeeffekter på lavere trofiske nivåer. Imidlertid er det usannsynlig at en slik effekt av introduserte planktivore vil være konstant gjennom hele sesongen og kan heller påvirke den sesongmessige dynamikken til byttet deres. Ettersom dyreplanktonet følger et sesongmessig suksesjonsmønster regulert av abiotiske og biotiske faktorer, er det avgjørende å forstå virkningene og konsekvensene introduksjon av ikke-naturlige planktivor fisk vil ha på den sesongmessige dynamikken til zooplankton, for å bedre kunne forvalte ferskvannsøkosystemer. For å studere dette dro jeg på seks feltturer i løpet av juni-oktober, hvor jeg gjennomførte vertikale dyreplanktontrekk, tok prøver av vann for klorofyll α-konsentrasjon i innsjøer og tok abiotiske målinger av 12 innsjøer med eller uten de introduserte planktivore artene europeisk sik (Coregonus lavaretus) og europeisk abbor (Perca fluviatilis), i Midt-Norge. Med disse dataene sammenlignet jeg mønstre av tetthetsavhengig populasjonsvekst og sesongmessige endringer i demografien til ferskvannskrepsdyret Daphnia spp. basert på innsjøenes fiskesamfunn. I tillegg, ved å bruke Bray-Curtis ulikhetsindeks, testet jeg for forskjeller i sesongdynamikken i dyreplanktonsamfunnets sammensetning mellom innsjøer med og uten de introduserte planktivore fiskene. Resultatene viser at det ikke var mulig å skille mellom de to innsjøkategoriene basert på styrken av tetthetsavhengighet i vekstraten hos Daphnia spp.. Derimot var det en klar forskjell i sesongsvingningene i Daphnia spp. kroppsstørrelse mellom innsjøtypene, med et større størrelsesspekter, gjennomsnittlig størrelse og svingninger i kroppsstørrelse ved fravær av planktivor fisk sammenlignet sjøene med planktivor fisk. Den sesongvariasjon i zooplanktonsamfunnets sammensetning i de ulike innsjøtypene viste en større endring mellom påfølgende feltrunder i innsjøene med planktivore sammenlignet med de ikke-planktivore innsjøene. Begge innsjøtypene endret seg mest om våren, og med avtagende endring gjennom sesongen. Likevel så jeg ikke en forskjell i sammensetning av zooplanktonsamfunnet basert på innsjøtype før mot slutten av sesongen. Ulikheten i zooplanktonsammensetningen ble da mindre innad i innsjøtypen sammenlignet med ulikheten mellom innsjøtyper. Mønstret tidligere i sesongen viste ingen effekt av innsjøtype på ulikheten i zooplanktonsammensetningen mellom innsjøtypene, noe som tyder på at andre faktorer enn predasjonstrykket fra planktivor fisk er en sterkere driver for suksesjon av zooplanktonet i starten av sesongen.

Introduced planktivorous fish in freshwater may have a substantial effect on the food-web by acting as a top-down controlling agent on zooplankton, with potentially cascading effects on lower trophic levels. However, such an effect of introduced planktivores is unlikely to be constant throughout the season and may rather influence the seasonal dynamics of their prey. As the zooplankton follows a seasonal succession pattern regulated by abiotic and biotic factors, it is crucial to understand the effects and consequences introducing non-native planktivorous fish will have on the seasonal dynamics of zooplankton, to better manage freshwater ecosystems. To study this, I went on six field trips during June-October, where I conducted vertical zooplankton hauls, sampled water for lake chlorophyll α concentration, and took abiotic measurements of 12 lakes with or without the introduced planktivorous species European whitefish (Coregonus lavaretus) and European perch (Perca fluviatilis), in Central Norway. With this data I compared patterns of density-dependent population growth and seasonal changes in demographics of the freshwater crustacean Daphnia spp. based on the lakes fish community. In addition, using the Bray-Curtis dissimilarity Index, I tested for differences in the seasonal dynamics of zooplankton community composition between lakes with and without the invasive planktivores. Results show that it was not possible to distinguish between the two lake types based on the apparent strength of density dependence in Daphnia spp. growth rates. In contrast, there was a clear difference in the seasonal fluctuation in Daphnia spp. body size between the lake types, with a larger size range, mean size and fluctuation in size in the absence of planktivorous fish. The seasonal change in zooplankton community composition in lakes based on fish community showed a bigger change between consecutive sampling events in the planktivorous lakes compared to the non-planktivorous lakes, with both lake types changing the most in spring, and with decreasing change through the season. However, only towards the end of the season did I see a difference between the zooplankton community composition based on the fish community, as the composition became more similar when compared within lake type than between lake types. Patters earlier in the season showed no effect of lake type on the differences in zooplankton community composition between lake types, indicating that other factors than planktivorous fish are stronger driver of succession of in the start of the season.