Original title:
Interakce mezi invazními druhy raků a rybích predátorů
Authors:
MUSIL, Martin Document type: Doctoral theses
Year:
2024
Language:
eng Abstract:
[eng][cze] This Ph.D. thesis aims to deepen our understanding of biological invasions in freshwater ecosystems, focusing on invasive crayfish and their interactions with fish predators. The thesis is structured into four main chapters: 1) a general review of present knowledge regarding freshwater biological invasions, their impacts, and interactions between the two focus groups of species (freshwater fish and crayfish); followed by experimental work, which includes three studies: 2) an ethological examination of three-spined stickleback predation on three different invasive crayfish species; 3) an evaluation of the feeding behaviour of predator-na?ve marbled crayfish exposed to predator odours; and 4) a study investigating the trophic relationships and dietary patterns of co-occurring invasive fish and crayfish species. Chapter 2 quantifies the predatory potential of the invasive three-spined stickleback on juveniles of invasive crayfish species, using marbled crayfish, spiny-cheek crayfish, and signal crayfish as prey organisms. The results indicate that especially early juvenile marbled crayfish and spiny-cheek crayfish are more susceptible to predation due to their smaller size. Notably, the three-spined stickleback demonstrated the ability to prey on relatively large marbled crayfish juveniles compared to its size. This finding suggests that three-spined sticklebacks could significantly impact both non-native, but also native, crayfish populations in invaded ecosystems considering their individual sizes. Chapter 3 investigates the feeding behaviour of laboratory-cultured, predator-na?ve marbled crayfish exposed to odours from the round goby and/or conspecifics. The results show that predator odours alone significantly reduced crayfish feeding activity, indicating an innate recognition of potential predator threats. This change in behaviour highlights the complex dynamics of predator-prey interactions and the potential ecological impacts of reduced crayfish foraging activity, which could alter their influence on invaded ecosystems. Chapter 4 examines the trophic relationships and dietary patterns of three invasive crayfish species (marbled crayfish, spiny-cheek crayfish, and red swamp crayfish) and two invasive fish species (three-spined stickleback and mosquitofish) across different seasons at a temperature influenced locality. Using stable isotope analysis, the study revealed that crayfish exhibited an omnivorous trophic position with pronounced variations in their diet, including interspecific, seasonal, and monitored section-related differences. The three-spined stickleback showed the highest trophic level, preying on juvenile crayfish. These findings support the hypothesis from Chapter 2 regarding the potential impacts of predation on non-native, but also native, crayfish species. Additionally, the results suggest that these invasive species have established their roles within the ecosystem, minimizing direct competition but potentially altering food web structures through dynamic interactions. In conclusion, this thesis provides valuable insights into the interactions between invasive crayfish and fish species, highlighting the complex dynamics of biological invasions in freshwater ecosystems. Understanding these interactions is crucial for predicting ecological impacts and eventually developing effective management strategies to mitigate the effects of invasive species on native biodiversity, ecosystem functioning, and the conservation of freshwater biodiversity. Tato disertační práce si klade za cíl prohloubit naše porozumění biologickým invazím ve sladkovodních ekosystémech se zaměřením na invazivní raky a jejich interakce s rybími predátory. Tato práce je rozdělena do čtyř hlavních kapitol: 1) obecného shrnutí současných poznatků týkajících se sladkovodních invazí, jejich dopadu a obecně interakcí mezi dvěmi cílovými skupinami organismů (sladkovodními rybami a raky); následují kapitoly se věnují experimentální práci, která zahrnuje tři studie, 2) etologické zkoumání predace koljušky tříostné na ráčata tří různých druhů invazních raků; 3) hodnocení změn potravního chování naivních raků mramorovaných v přítomnost račího predátora; a 4) studii zkoumající trofické vztahy a potravní vzorce mezi společně se vyskytujícími invazními druhy ryb a raků. Kapitola 2 kvantifikuje predační potenciál nepůvodní koljušky tříostné na juvenilní jedince invazních druhů raků. Jako modelová kořist byla použita ráčata raka mramorovaného, raka pruhovaného a raka signálního. Výsledky ukazují, že především juvenilní raci mramorovaní a raci pruhovaní jsou náchylnější k predaci, kvůli své menší velikosti. Nejzajímavějším výstupem experimentu byla schopnost koljušky tříostné predovat na poměrně velkých jedincích raka mramorovaného ve srovnání s velikostí koljušky jako predátora. Schopnost koljušky tříostné lovit poměrně velké juvenilní jedince raků naznačuje její potenciál ovlivnit populace nepůvodních, ale i původních druhů raků v zasažených ekosystémech. Kapitola 3 zkoumá potravní chování raků mramorovaných z laboratorního chovu, kteří se nikdy předtím nesetkali s pachem predátora. Raci byli vystaveni pachům hlaváče černoústého a/nebo pachu jedince raka stejného druhu. Výsledky naznačují, že samotné pachy predátorů výrazně snížily počty raky ulovené kořisti, což naznačuje vrozené rozpoznávání hrozeb potenciálních predátorů. Tato změna chování zdůrazňuje složité dynamiky interakcí mezi predátory a kořistí a potenciální ekologické dopady snížené potravní aktivity raků, které by mohly změnit jejich vliv na invazními druhy osídlené ekosystémy. Kapitola 4 se zabývá trofickými vztahy a stravovacími vzorci společně se vyskytujících tří invazních druhů raků (raka mramorovaného, raka pruhovaného a raka červeného) a dvou invazních druhů ryb (koljušky tříostné a Gambusie Holbrookovi) v různých ročních obdobích na teplotně ovlivněné lokalitě. Pomocí analýzy stabilních izotopů tato studie odhaluje, že raci zde zastávají trofickou pozici všežravců s určitou sezónní proměnlivostí v jejich potravě, včetně mezidruhových rozdílů a změn mezi monitorovanými úseky a sledovanými ročními obdobími. Ukázalo se, že koljuška tříostná vykazovala nejvyšší trofickou úroveň, přičemž se běžně živila juvenilními raky. Tyto výsledky nám částečně potvrdily naší teorii z Kapitoly 2 o možných dopadech predace na nepůvodní, ale i původní druhy raků. Dále výsledky naznačují, že tyto invazní druhy si v ekosystému ustanovily své role, čímž minimalizují přímou konkurenci, ale potenciálně mění struktury potravního řetězce prostřednictvím dynamických interakcí. Lze shrnout, že tato práce poskytuje cenné poznatky o interakcích mezi invazními druhy raků a ryb a zdůrazňuje složitou dynamiku biologických invazí ve sladkovodních ekosystémech. Porozumění těmto interakcím je klíčové pro předpovídání ekologických dopadů a případný vývoj efektivních strategií řízení k minimalizaci vlivů invazních druhů na původní biodiverzitu, fungování ekosystémů a tím zachování sladkovodní biologické rozmanitosti.
Keywords:
behaviorální ekologie; biologické invaze; interakce predátor-kořist; nepůvodní raci a ryby; sladkovodní ekosystémy Citation: MUSIL, Martin. Interakce mezi invazními druhy raků a rybích predátorů. Vodňany, 2024. disertační práce (Ph.D.). JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH. Fakulta rybářství a ochrany vod
Institution: University of South Bohemia in České Budějovice
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Original record: http://www.jcu.cz/vskp/59530
guest ::
