Độ nhạy cảm với nhiệt độ của phân bố theo chiều dọc của động vật phù du và cá ăn phù du trong một hồ phân tầng

Oecologia - Tập 151 - Trang 322-330 - 2006
Ingeborg Palm Helland1, Jörg Freyhof2, Peter Kasprzak3, Thomas Mehner2
1Department of Biology and Ecology of Fishes, Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Berlin, Germany
2Department of Biology and Ecology of Fishes, Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Berlin, Germany
3Department of Limnology of Stratified Lakes, Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Stechlin-Neuglobsow, Germany

Tóm tắt

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự không đồng bộ theo thời gian giữa các quần thể tương tác có thể bị ảnh hưởng bởi những hậu quả của sự ấm lên toàn cầu, ví dụ như nhiệt độ mùa xuân tăng cao. Tuy nhiên, còn ít thông tin về tác động của các gradient nhiệt độ không gian, độ dễ bị tổn thương của chúng trước sự ấm lên toàn cầu, và tầm quan trọng của chúng đối với các quần thể tương tác. Ở đây, chúng tôi đã nghiên cứu sự phân bố theo chiều dọc của hai loài cá ăn phù du (Coregonus spp.) và con mồi động vật phù du của chúng trong hồ Stechlin sâu, có nước trong, tại Đức. Tâm trọng lực theo chiều dọc vào ban đêm của cả hai quần thể cá và của hai nhóm con mồi là daphnids và copepods có mối tương quan đáng kể với nhiệt độ nước thay đổi theo mùa từ tháng 3 đến tháng 12 năm 2005. Trong những tháng ấm hơn, cá và động vật phù du xuất hiện gần bề mặt hồ và trải nghiệm nhiệt độ cao hơn. Các quần thể Coregonus khác biệt rõ rệt về tâm trọng lực; do đó, nhiệt độ mà các quần thể trải qua cũng khác nhau. Tương tự, daphnids và copepods xuất hiện ở những độ sâu nước khác nhau và do đó trải qua nhiệt độ khác nhau ít nhất trong các tháng mùa hè. Chúng tôi kết luận rằng mọi thay đổi trong gradient nhiệt độ theo chiều dọc của hồ do sự ấm lên toàn cầu tiềm năng trong tương lai có thể ảnh hưởng đến hai quần thể cá khác nhau, và có thể hình thành sức mạnh và thời điểm tương tác giữa cá và con mồi động vật phù du của chúng.

Từ khóa

#ấm lên toàn cầu #gradient nhiệt độ #quần thể tương tác #cá ăn phù du #động vật phù du #hồ Stechlin

Tài liệu tham khảo

Axenrot T, Hansson S (2003) Predicting herring recruitment from young-of-the-year densities, spawning stock biomass, and climate. Limnol Oceanogr 48:1716–1720 Beaugrand G, Brander KM, Lindley JA, Souissi S, Reid PC (2003) Plankton effect on cod recruitment in the North Sea. Nature 426:661–664 Benndorf J, Kranich J, Mehner T, Wagner A (2001) Temperature impact on the midsummer decline of Daphnia galeata: an analysis of long-term data from the biomanipulated Bautzen reservoir (Germany). Freshw Biol 46:199–211 Burns CW, Mitchell SF (1980) Seasonal succession and vertical distribution of zooplankton in Lake Hayes and Lake Johnson. NZ J Mar Freshw Res 14:189–204 Casper J (1985) Lake Stechlin - a temperate oligotrophic lake. Monogr Biol 58:883 Chavez FP, Ryan S, Lluch-Cota SE, Niquen M (2003) From anchovies to sardines and back: multidecadal change in the Pacific Ocean. Science 299:217–222 Chouinard A, Bernatchez L (1998) A study of trophic niche partitioning between larval populations of reproductively isolated whitefish (Coregonus sp.) ecotypes. J Fish Biol 53:1231–1242 Cushing DH (1995) The long-term relationship between zooplankton and fish. ICES J Mar Sci 52:611–626 DeStasio BT, Hill DK, Kleinhans JM, Nibbelink NP, Magnuson JJ (1996) Potential effects of global climate change on small north- temperate lakes: physics, fish, and plankton. Limnol Oceanogr 41:1136–1149 Edwards M, Richardson AJ (2004) Impact of climate change on marine pelagic phenology and trophic mismatch. Nature 430:881–884 Gerten D, Adrian R (2000) Climate-driven changes in spring plankton dynamics and the sensitivity of shallow polymictic lakes to the North Atlantic oscillation. Limnol Oceanogr 45:1058–1066 Gerten D, Adrian R (2002) Effects of climate warming, north atlantic oscillation, and El Nino-southern oscillation on thermal conditions and plankton dynamics in northern hemisphere lakes. Sci World J 2:586–606 Hamrin SF (1986) Vertical distribution and habitat partitioning between different size classes of vendace, Coregonus albula, in thermally stratified lakes. Can J Fish Aquat Sci 43:1617–1625 Harrington R, Woiwod I, Sparks T (1999) Climate change and trophic interactions. Trends Ecol Evol 14:146–150 Hays GC, Richardson AJ, Robinson C (2005) Climate change and marine plankton. Trends Ecol Evol 20:337–344 Kasprzak P, Schwabe W (1987) Some observations on the diurnal vertical migration of crustacean zooplankton in a stratified oligotrophic clear water lake (Lake Stechlin, GDR). Limnologica 18:297–311 Kasprzak P, Reese C, Koschel R, Schulz M, Hambaryan L, Mathes J (2005) Habitat characteristics of Eurytemora lacustris (POPPE, 1887) (Copepoda, Calanoida): the role of lake depth, temperature, oxygen concentration and light intensity. Int Rev Hydrobiol 90:292–309 Kessler K, Lampert W (2004) Depth distribution of Daphnia in response to a deep-water algal maximum: the effect of body size and temperature gradient. Freshw Biol 49:392–401 Koschel R, Adams DD (2003) Lake Stechlin: an approach to understanding an oligotrophic lowland lake. Schweizerbart, Stuttgart Lampert W, Sommer U (1999) Limnoökologie. Thieme, Stuttgart MacKenzie BR, Köster FW (2004) Fish production and climate: sprat in the Baltic Sea. Ecology 85:784–794 Magnuson JJ, Webster KE, Assel RA, Bowser CJ, Dillon PJ, Eaton JG, Evans HE, Fee EJ, Hall RI, Mortsch LR, Schindler DW, Quinn FH (1997) Potential effects of climate changes on aquatic systems: Laurentian Great Lakes and Precambrian shield region. Hydrol Processes 11:825–871 Marcogliese DJ, Esch GW (1992) Alterations of vertical distribution and migration of zooplankton in relation to temperature. Am Midl Nat 128:139–155 Mehner T (2000) Influence of spring water warming on predation rate of underyearling fish on Daphnia—a deterministic simulation approach. Freshw Biol 45:253–265 Mehner T (2006) Individual variability of diel vertical migrations in vendace (Coregonus albula) explored by stationary vertical hydroacoustics. Ecol Freshw Fish 15:146–153 Mehner T, Schulz M (2002) Monthly variability of hydroacoustic fish stock estimates in a deep lake and its correlation to gillnet catches. J Fish Biol 61:1109–1121 Mehner T, Hölker F, Kasprzak P (2005) Spatial and temporal heterogeneity of trophic variables in a deep lake as reflected by repeated singular samplings. Oikos 108:401–409 Northcote TG, Rundberg H (1970) Spatial distribution of pelagic fishes in Lambarfjarden (Malaren, Sweeden) with particular reference to interaction between Coregonus albula and Osmerus eperlanus. Rep Inst Freshw Res Drottningholm 50:133–167 Parker HH, Noonburg EG, Nisbet RM (2001) Models of alternative life-history strategies, population structure and potential speciation in salmonid fish stocks. J Anim Ecol 70:260–272 Platt T, Fuentes-Yaco C, Frank KT (2003) Spring algal bloom and larval fish survival. Nature 423:398–399 Riget F, Jeppesen E, Landkildehus F, Lauridsen TL, Geertz-Hansen P, Christoffersen K, Sparholt H (2000) Landlocked Arctic charr (Salvelinus alpinus) population structure and lake morphometry in Greenland—is there a connection? Polar Biol 23:550–558 Schulz M, Freyhof J (2003) Coregonus fontanae, a new spring-spawning cisco from Lake Stechlin, northern Germany (Salmoniformes: Coregonidae). Ichthyol Explor Freshw 14:209–216 Schulz M, Kasprzak P, Anwand K, Mehner T (2003) Diet composition and food preference of vendace (Coregonus albula (L.)) in response to seasonal zooplankton succession in Lake Stechlin. Arch Hydrobiol Spec Issues Adv Limnol 58:215–226 Schulz M, Freyhof J, Saint-Laurent R, Ostbye K, Mehner T, Bernatchez L (2006) Evidence for independent origin of two spring-spawning ciscoes in Germany (Salmoniformes: Coregonidae). J Fish Biol 68(Suppl A):119–135 Sokal RR, Rohlf FJ (1995) Biometry, 3rd edn. Freeman, New York Sommer U, Gliwicz ZM, Lampert W, Duncan A (1986) The PEG-model of seasonal succession of planktonic events in fresh waters. Arch Hydrobiol 106:433–471 Straile D (2002) North Atlantic Oscillation synchronizes food-web interactions in central European lakes. Proc R Soc Lond B 269:391–395 Straile D, Livingston DM, Weyhenmeyer GA, George DG (2003) The response of freshwater ecosystems to climate variability associated with the North Atlantic oscillation. In: Hurrell JW, Kushnir Y, Ottersen G, Visbeck M (eds) The North Atlantic oscillation: climatic significance and environmental impact AGU geophysical monograph series, Washington, pp 263–279 Sydänoja A, Helminen H, Sarvala J (1995) Vertical migrations of vendace (Coregonus albula) in a thermally unstratified lake (Pyhäjärvi, SW Finland). Arch Hydrobiol Spec Issues Adv Limnol 46:277–286 Thackeray SJ, George DG, Jones RI, Winfield IJ (2005) Vertical heterogeneity in zooplankton community structure: a variance partitioning approach. Arch Hydrobiol 164:257–275 Thackeray SJ, George DG, Jones RI, Winfield IJ (2006) Statistical quantification of the effect of thermal stratification on patterns of dispersion in a freshwater zooplankton community. Aquat Ecol 40:23–32 Visser ME, Both C (2005) Shifts in phenology due to global climate change: the need for a yardstick. Proc R Soc Lond B 272:2561–2569 Wagner AR, Seitz A (1992) Qualitative and quantitative investigations on the cladoceran zooplankton of oligotrophic maar lakes. Arch Hydrobiol Spec Issues Adv Limnol 38:171–182 Winder M, Schindler DE (2004) Climate change uncouples trophic interactions in an aquatic ecosystem. Ecology 85:2100–2106 Winder M, Buergi HR, Spaak P (2003) Seasonal vertical distribution of phytoplankton and copepod species in a high-mountain lake. Arch Hydrobiol 158:197–213