Phát hiện tác động của loài cá thuốc phiện không bản địa, Clarias gariepinus, trong các dòng sông đã xâm nhập và chưa xâm nhập

Biodiversity and Conservation - Tập 21 - Trang 1997-2015 - 2012
Wilbert T. Kadye1, Anthony J. Booth1
1Department of Ichthyology and Fisheries Science, Rhodes University, Grahamstown, South Africa

Tóm tắt

Trong các hệ sinh thái dưới nước, tác động của những loài cá xâm lấn có thể được so sánh với những rối loạn kéo dài mà ảnh hưởng đến cộng đồng. Nghiên cứu này đã xem xét sự xâm lấn bằng cách xác định mối quan hệ giữa cá da trơn sắc nhọn không bản địa Clarias gariepinus và các động vật không xương sống lớn trong nước ở Eastern Cape, Nam Phi. Một thiết kế thí nghiệm Nhiều Trước-Sau Kiểm Soát-Tác Động (MBACI) đã được sử dụng để khảo sát cộng đồng động vật không xương sống trong hai con sông: một con có cá da trơn và một con không có. Trong dòng sông bị xâm nhập, các động vật không xương sống cho thấy phản ứng ít đối với sự hiện diện của cá da trơn, trong khi việc loại bỏ các loài săn mồi lại có lợi cho cấu trúc cộng đồng. Điều này cho thấy cộng đồng động vật không xương sống trong dòng sông bị xâm nhập đã thích nghi với tác động săn mồi do sự thống trị của các thuỷ sinh có khả năng phục hồi, như Hirudinea, Oligochaeta và Chironomidae, chúng phong phú hơn trong điều trị Tác Động so với điều trị Kiểm Soát. Độ đa dạng và phong phú cao của động vật không xương sống được quan sát trong điều trị Kiểm Soát, nơi không có kẻ săn mồi, so với điều trị Tác Động cho thấy hành vi tránh kẻ săn mồi trong dòng sông bị xâm nhập. Ngược lại, trong dòng sông chưa bị xâm nhập, sự giới thiệu cá da trơn vào các ô thí nghiệm Tác Động cho thấy tác động tiêu cực đến cộng đồng động vật không xương sống, được phản ánh qua sự giảm độ đa dạng, sự phong phú và khối lượng sinh khối. Một tác động ở cấp độ cộng đồng cũng được phản ánh trong phân tích đa biến cho thấy sự đa dạng hơn trong thành phần động vật không xương sống trong điều trị Tác Động so với Kiểm Soát trong dòng sông chưa bị xâm nhập. Tác động của cá da trơn trong dòng sông chưa bị xâm nhập cho thấy sự thống trị của các thuỷ sinh dễ bị tổn thương, như Odanat, chúng ít phong phú hơn ở các ô thí nghiệm Tác Động sau khi giới thiệu cá da trơn. Từ góc độ rối loạn, nghiên cứu này đã tiết lộ các phản ứng khác nhau của động vật không xương sống đối với tác động của cá da trơn, và cho thấy rằng trong các môi trường đã xâm nhập, động vật không xương sống ít nhạy cảm hơn với sự hiện diện của cá da trơn, trong khi việc giới thiệu cá da trơn trong các môi trường chưa xâm nhập cho thấy tác động của sự xâm lấn qua sự giảm số lượng của các thuỷ sinh dễ bị tổn thương. Sự xuất hiện của cá da trơn sắc nhọn không bản địa trong nhiều dòng sông ở Eastern Cape là một mối quan tâm do tác động săn mồi và tiềm năng để ảnh hưởng đến các mối quan hệ dinh dưỡng, và nỗ lực nên được thực hiện để bảo vệ các dòng sông chưa bị xâm nhập, và, khi có thể, tiêu diệt kẻ xâm lấn.

Từ khóa

#cá xâm lấn #Clarias gariepinus #động vật không xương sống #tác động sinh thái #hệ sinh thái nước

Tài liệu tham khảo

Abjornsson K, Hansson L, Bronmark C (2004) Responses of prey from habitats with different predator regimes: local adaptation and heritability. Ecology 85:1859–1866 Angeler DG, Moreno JM (2007) Zooplankton community resilience after press-type anthropogenic stress in temporary ponds. Ecol Appl 17:1105–1115 Beugly J, Pyron M (2010) Temporal and spatial variation in the long-term functional organization of fish assemblages in a large river. Hydrobiologia 654:215–226 Bruton MN (1979) The food and feeding behaviour of Clarias gariepinus (Pisces: Clariidae) in Lake Sibaya, South Africa, with emphasis on its role as a predator of cichlids. Trans Zool Soc Lon 35:47–114 Bruton MN (1988) Systematics and biology of clariid catfish. In: Hecht T, Uys W, Britz PJ (eds) The culture of sharptooth catfish Clarias gariepinus in southern Africa. South African National Scientific Program Report No 153, pp 1–10 Cambray JA, Jubb R (1977) Dispersal of fishes via the Orange-Fish Tunnel, South Africa. J Limnol Socof S Afr 3:33–35 Carlisle DM, Hawkins CP (1998) Relationships between invertebrate assemblage structure, 2 trout species, and habitat structure in Utah mountain lakes. J N Am Benthol Soc 17:286–300 Collier KJ, Quinn JM (2003) Land-use influences macroinvertebrate community response following a pulse disturbance. Freshw Biol 48:1462–1481 De Graaf G, Janssen H (1996) Artificial reproduction and pond rearing of the African catfish Clarias gariepinus in Sub-Saharan Africa—a handbook, vol 362. FAO Fisheries Technical Paper, Rome de Moor I, Bruton MN (1988) Atlas of alien and translocated indigenous aquatic animals in southern Africa. South African National Scientific Program Report No 144, CSIR, Pretoria, South Africa, pp 414–423 Donald DB, Anderson SR (2003) Resistance of the prey-to-predator ratio to environmental gradients and to biomanipulations. Ecology 84:2387–2394 Douglas PL, Forrester GE, Cooper SD (1994) Effects of trout on the diel periodicity of drifting in baetid mayflies. Oecologia 98:48–56 Downes BJ, Barmuta LA, Fairweather PG, Faith DP, Keough MJ, Lake PS, Mapstone BD, Quinn GP (2002) Monitoring ecological impacts: concepts and practice in flowing waters. Cambridge University Press, Cambridge, UK Duxbury C, Holland J, Pluchino M (2010) Experimental evaluation of the impacts of the invasive catfish Hoplosternum littorale (Hancock, 1828) on aquatic macroinvertebrates. Aquat Invas 5:97–102 Effenberger M, Engel J, Diehl S, Matthaei CD (2008) Disturbance history influences the distribution of stream invertebrates by altering microhabitat parameters: a field experiment. Freshw Biol 53:996–1011 Englund RA, Polhemus DA (2001) Evaluating the effects of introduced rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) on native stream insects on Kauai Island, Hawaii. J Insect Conserv 5:265–281 Englund G, Cooper SD, Sarnelle O (2001) Application of a model of scale dependence to quantify scale domains in open predation experiments. Oikos 92:501–514 Flecker AS, Townsend CR (1994) Community-wide consequences of trout introduction in New Zealand streams. Ecol Appl 4:798–807 Gibbs HL, Gibbs KE, Siebenmann M, Collins L (1998) Genetic differentiation among populations of the rare mayfly Siphlonisca aerodromia Needham. J N Am Benthol Soc 17:464–474 Graf J, Kikuchi Y, Rio RVM (2006) Leeches and their microbiota: naturally simple symbiosis models. Trends Microbiol 14:365–371 Green RH (1979) Sampling design and statistical methods for environmental biologists. Wiley Interscience, Chichester, England, UK Grossman GD, Dowd JF, Crawford M (1990) Assemblage stability in stream fishes: a review. Environ Manage 14:661–671 Harper MP, Peckarsky BL (2005) Effects of pulsed and pressed disturbances on the benthic invertebrate community following a coal spill in a small stream in northeastern USA. Hydrobiologia 544:241–247 Hurlbert SH (1984) Pseudoreplication and design of ecological field experiments. Ecol Monogr 54:187–211 Huryn AD (1998) Ecosystem level evidence for topdown and bottom-up control of production in a grassland stream system. Oecologia 115:173–183 Johnson PTJ, Olden JD, Solomon CT, Vander Zanden MJ (2009) Interactions among invaders: community and ecosystem effects of multiple invasive species in an experimental aquatic system. Oecologia 159:161–170 Jongman RHG, ter Braak CJF, van Tongeren OFR (1995) Data analysis in community and landscape ecology. Cambridge University Press, Cambridge, UK Kadye WT, Booth AJ (2012) Integrating stomach content and stable isotope analyses to elucidate the feeding habits of non-native sharptooth catfish Clarias gariepinus. Biol Invas 14:779–795 Kadye WT, Magadza CHD (2008) Trout induces a shift from preferred habitat types for indigenous species: the example of the indigenous catfish, Amphilius uranoscopus (Pfeffer, 1889), on an African montane plateau. Hydrobiologia 614:329–337 Keough MJ, Mapstone BD (1997) Designing environmental monitoring for pulp mills in Australia. Water Sci Technol 35:397–404 Khan MF, Panikkar P (2009) Assessment of impacts of invasive fishes on the food web structure and ecosystem properties of a tropical reservoir in India. Ecol Model 220:2281–2290 Kitano J, Bolnick DI, Beauchamp DA, Mazur MM, Mori S, Nakano T, Peichel CL (2009) Reverse evolution of armor plates in the threespine stickleback. Curr Biol 18:769–774 Knapp RA, Matthews KR, Sarnelle O (2001) Resistance and resilience of alpine lake fauna to fish introductions. Ecol Monogr 71:401–421 Lake PS (2000) Disturbance, patchiness, and diversity in streams. J N Am Benthol Soc 19:573–592 Lal KK, Singh RK, Mohindra V, Singh B, Ponniah AG (2003) Genetic make up of exotic catfish Clarias gariepinus in India. Asian Fish Sci 16:229–234 Laurenson LB, Hocutt CH (1986) Colonisation theory and invasive biota: the Great Fish River, a case history. Environ Monit Assess 6:71–90 Legendre P, Legendre L (1998) Numerical ecology, 2nd English edn. Elsevier, Amsterdam Maezono Y, Miyashita T (2003) Community-level impacts induced by introduced largemouth bass and bluegill in farm ponds in Japan. Biol Conserv 109:111–121 Maezono Y, Kobayashi R, Kusahara M, Miyashita T (2005) Direct and indirect effects of exotic bass and bluegill on exotic and native organisms in farm ponds. Ecol Appl 15:638–650 Meissner K, Moutka T (2006) The role of trout in stream food webs: integrating evidence from field surveys and experiments. J Anim Ecol 75:421–433 Merron GS (1993) Pack-hunting in two species of catfish, Clarias gariepinus and C. ngamensis, in the Okavango Delta, Botswana. J Fish Biol 43:575–584 Miller SA, Crowl TA (2006) Effects of common carp (Cyprinus carpio) on macrophytes and invertebrate communities in a shallow lake. Freshw Biol 51:85–94 Muehlbauer JD, Doyle WM, Bernhardt ES (2011) Macroinvertebrate community response to a dewatering disturbance gradient in a restored stream. Hydrol Earth Syst Sci 15:1771–1783 Niemi GJ, DeVore P, Detenbeck N, Taylor D, Lima A, Pastor J, Yount JD, Naiman RJ (1990) Overview of case studies on recovery of aquatic systems to disturbance. Environ Manage 14:571–587 Nyström P, McIntosh AR (2003) Are impacts of an exotic predator on a stream food web influenced by disturbance history? Oecologia 136:279–288 Nyström P, Svensson O, Lardner B, Brönmark C, Granéli W (2001) The influence of multiple introduced predators on a littoral pond community. Ecology 82:1023–1039 O’Keeffe JH, de Moor FC (1988) Changes in the physico-chemistry and benthic invertebrates of the Great Fish River, South Africa, following an interbasin transfer of water. Regul Rivers: Res Manage 2:39–55 Parkyn SM, Collier KJ (2004) Interaction of press and pulse disturbance on crayfish populations: flood impacts in pasture and forest streams. Hydrobiologia 527:113–124 Phillips ID, Vinebrooke RD, Turner MA (2009) Experimental reintroduction of crayfish species Orconectes virilis into formerly acidified Lake 302S (Experimental Lakes Area, Canada). Can J Fish Aquat Sci 66:1892–1902 Quinn G, Keough M (2002) Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press, Cambridge, UK R Development Core Team (2011) R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna Rosenberg DM, Resh VH (1993) Freshwater biomonitoring and benthic macroinvertebrates. Chapman and Hall, New York, USA Ruetz CR, Newman RM, Vondracek B (2002) Top-down control in a detritus-based food web: fish, shredders, and leaf breakdown. Oecologia 132:307–315 Schilling EG, Loftin CS, Huryin AD (2009) Effects of introduced fish on macroinvertebrate communities in historically fishless headwater and kettle lakes. Biol Conserv 142:3030–3038 Shurin JB (2001) Interactive effects of predation and dispersal on zooplankton communities. Ecology 82:3404–3416 Simberloff D, Von Holle B (1999) Positive interaction of nonindigenous species: invasional meltdown. Biol Invas 1:21–32 Simon KS, Townsend CR (2003) Impacts of freshwater invaders at different levels of ecological organization, with emphasis on salmonids and ecosystems consequences. Freshw Biol 48:982–994 Sket B, Trontelj P (2008) Global diversity of leeches (Hirudinea) in freshwater. Hydrobiologia 595:129–137 Stewart-Oaten A, Bence JR (2001) Temporal and spatial variation in environmental impact assessment. Ecol Monogr 71:305–339 Stewart-Oaten A, Murdoch WW, Parker KR (1986) Environmental impact assessment: ‘‘pseudoreplication’’ in time? Ecology 67:929–940 Stoks R, McPeek MA, Mitchell JL (2003) Evolution of prey behavior in response to changes in predation regime: damselflies in fish and dragonfly lakes. Evolution 57:574–585 Suding KN, Gross KL, Houseman GR (2004) Alternative states and positive feedbacks in restoration ecology. Trends Ecol Evolut 19:46–53 Teugels G.G. (1986) A systematic revision of the African species of the genus Clarias (Pisces; Clariidae). Annales Musée Royal de l’Afrique Centrale 247 Underwood AJ (1991) Beyond BACI: experimental designs for detecting human impacts on temporal variations in natural populations. Aust J Mar Freshw Res 42:569–587 Underwood AJ (1992) Beyond BACI: the detection of environmental impacts on populations in the real, but variable, world. J Exp Mar Biol Ecol 161:145–178 Underwood AJ (1994) On Beyond BACI: sampling designs that might reliably detect environmental disturbances. Ecol Appl 4:3–15 Underwood AJ (1997) Experiments in ecology: their logical design and interpretation using analysis of variance. Cambridge University Press, Cambridge, UK Weyl PSR, de Moor FC, Hill MP, Weyl OLF (2010) The effect of largemouth bass Micropterus salmoides on aquatic macroinvertebrate communities in the Wit River, Eastern Cape, South Africa. Afr J Aquat Sci 35:273–281 Williams LR, Taylor CM (2003) Influence of fish predation on assemblage structure of macroinvertebrates in an intermittent stream. Trans Am Fish Soc 132:120–130 Winemiller KO, Kelso-Winemiller LC (1996) Comparative ecology of catfishes of the Upper Zambezi River floodplain. J Fish Biol 49:1043–1061 Yalçin S, Akyurt I, Solak K (2001) Stomach contents of the catfish (Clarias gariepinus Burchell, 1822) in the River Asi (Turkey). Turk J Zool 25:461–468