Asiatiske karper, der er i stand til at overleve i meget større områder af Lake Michigan end tidligere antaget

Asiatiske karper er i stand til at overleve og vokse i meget større dele af Lake Michigan, end videnskabsmænd tidligere troede og udgør en høj risiko for at blive etableret, ifølge et nyt modelleringsstudie fra University of Michigan-forskere og deres kolleger.

Nogle tidligere undersøgelser tydede på, at lave fødevareniveauer i Lake Michigan kunne være en barriere for etableringen af ​​bighead og sølvkarper, som typisk lever af alger og andre typer plankton. Storhoved og sølvkarper er de to asiatiske karpearter, der giver størst bekymring for De Store Søer.

Men tidligere undersøgelser tog ikke højde for det faktum, at bighead og sølvkarper er opportunistiske foderstoffer, der er i stand til at overleve på en bred vifte af diæter, herunder dødt organisk materiale kaldet detritus. I Lake Michigan, detritus omfatter stumper af resuspenderede fækale pellets fra utallige quagga- og zebramuslinger på søbunden.

Ud over, tidligere undersøgelser vurderede ikke potentielle karperhabitater mere end en meter under søens overflade.

Når kostfleksibilitet og habitat under overfladen blev indregnet, mængden af ​​passende levesteder for asiatiske karper i Lake Michigan steg dramatisk, ifølge undersøgelsens hovedforfatter Peter Alsip, der foretog researchen til sin kandidatafhandling på U-M's Skole for Miljø og Bæredygtighed.

På bestemte tidspunkter af året, modellen viste, at hele omfanget af Lake Michigan, som har et overfladeareal på mere end 22, 000 kvadrat miles og en gennemsnitlig dybde på 280 fod, indeholder passende storhovedkarpehabitat et sted i vandsøjlen, ifølge Alsip, som nu arbejder på det U-M-baserede Cooperative Institute for Great Lakes Research.

Sølvkarpers levested var begrænset til kystnært, næringsrige områder. Undersøgelsens resultater er planlagt til offentliggørelse den 12. august i tidsskriftet Ferskvandsbiologi .

"Undergrundshabitat og fiskenes kostfleksibilitet blev ikke evalueret i tidligere undersøgelser, og vores resultater indikerer, at disse overvejelser havde en mærkbar effekt på vores egnethedsvurdering, "Alsip sagde. "Lake Michigan's lave forsyning af plankton er måske ikke så stærk en barriere, som tidligere antaget."

Undersøgelsen fandt også, at:

At tillade fisken at fodre på den bredest mulige kost (fytoplankton, zooplankton og detritus) i hele vandsøjlen resulterede i passende habitatvolumener, der var 4,6 gange større end den smalleste kost (kun fytoplankton) for storhovedkarper og 2,3 gange større for sølvkarper.

Selvom omfanget af asiatisk karpehabitat af høj kvalitet over Michigan-søen er relativt lille, risikoen for lokaliserede etableringsbegivenheder er høj nær flodmundinger og i næringsrige dele af Green Bay. Holdets model fandt et passende levested året rundt (hvilket andre modeller tyder på er i stand til at understøtte gydning og ægudvikling) nær mundingen af ​​flere floder, herunder Milwaukee og St. Joseph.

Kort genereret af holdets model identificerede asiatiske karper-hot spots og potentialet for migrationskorridorer på tværs af søer, "der kan lette og accelerere sø-dækkende bevægelser, " skrev forfatterne. Disse kort kunne hjælpe overvågningsindsatsen ved at identificere områder, hvortil storhoved og sølvkarper kan sprede sig, når de kommer ind i søen.

Det relativt planktonrige "dybe klorofyllag", der dannes hver sommer i offshore Michigan-søens farvande, er i stand til at understøtte vækst af storhovede karper. Tidligere karpeundersøgelser evaluerede ikke vækstpotentiale i dette lag, som dannes i en gennemsnitlig dybde på omkring 100 fod.

Niveauer af plankton-understøttende næringsstoffer i Lake Michigan har været faldende i årtier, hovedsagelig på grund af reducerede fosforindhold i søen og spredning af invasive quagga- og zebramuslinger, som nu dækker søbunden, opsugning af plankton og opsamling af næringsstoffer i fækale pellets kaldet biologiske aflejringer.

Det progressive tab af næringsstoffer i Lakes Michigan's vandsøjle, en proces kaldet oligotrofiering, har skabt skepsis blandt nogle videnskabsmænd omkring sandsynligheden for, at asiatiske karper etablerer sig der. Men laboratorieforsøg har vist, at asiatiske karper er i stand til at overleve – og endda tage på i vægt – mens de kun lever af bioaflejringer af quaggamuslinger.

I deres undersøgelse, Alsip og hans kolleger brugte simulerede fødevaremængder og vandtemperaturværdier fra en tredimensionel biofysisk model af Lake Michigan til at studere væksthastighedspotentialet for storhoved og sølvkarpe.

De så på, hvor godt individuelle voksne af de to karpearter kunne vokse i Lake Michigan, når de fodrede på forskellige kombinationer af de tre fødevaretyper - fytoplankton, zooplankton og detritus - på forskellige dybder. Områder, hvor storhoved og sølvkarper enten kunne bevare eller øge deres kropsvægt, blev klassificeret som passende levesteder.

"Vi fandt ud af, at et passende levested for storhovedkarper er udbredt i Lake Michigan, og det er et resultat af grundlæggende økologisk betydning af mange grunde, " sagde undersøgelsens medforfatter Hongyan Zhang fra Eureka Aquatic Research i Ann Arbor. Zhang, tidligere fra U-M's School for Environment and Sustainability og Cooperative Institute for Great Lakes Research, var Alsips specialerådgiver.

Planteplankton er encellet, fotosyntetiske alger og cyanobakterier. Zooplankton er små dyr i bunden af ​​fødekæden, der lever af fytoplankton. En stor bekymring ved asiatiske karper er, at de kan udkonkurrere fastboende plankton-spisende fisk, herunder larvestadierne for de fleste fiskearter.

Den nye undersøgelse viste, at den udbredte tilgængelighed af quagga muslingefækale pellets i Lake Michigan sandsynligvis ville hjælpe med at holde asiatisk karper i live, sætter dem i stand til at migrere gennem plankton-udtømte åbne vand og til sidst spredes gennem søen. Bighead og sølvkarper er kollektivt kendt af videnskabsmænd som storhovedet karper, eller BHC.

"BHC's evne til fleksibelt at fodre på fytoplankton, zooplankton og detritus mindsker deres risiko for sult – selv i offshore farvande – og, derfor, øger deres sandsynlighed for etablering, " ifølge forfatterne. "Derfor, det virker sandsynligt, at BHC kunne overleve, etablere, og spredte sig til et gunstigt habitat i Lake Michigan og dens bifloder på trods af at skulle rejse på tværs af ekspansive områder med minimal planktonbiomasse."

Bighead og sølvkarper blev importeret til det sydlige USA i 1970'erne for at kontrollere algevækst i reservoirer og spildevandsbehandlingslaguner. De undslap og spredte sig hurtigt over hele Mississippi River Basin, etablering af tætte befolkninger på steder som Illinois-floden, hvor de nu udgør 63 % af den samlede vægt af alle fisk i åen.

I øjeblikket, storhoved og sølvkarper etableres i vandskel tæt på De Store Søer, men ikke i selve søerne.

Asiatisk karpers indvirkning på allerede invaderede økosystemer, samt invasionsfrontens nærhed til Lake Michigan, har øget bekymring over den potentielle invasion af De Store Søer via Chicago Area Waterway System, den menneskeskabte forbindelse mellem Illinois-floden og Lake Michigan.

I maj, chefen for U.S. Army Corps of Engineers sendte Kongressen en $778 millioner plan for at installere karpeforsvar ved Brandon Road Lock og Dam nær Joliet, Illinois, omkring 40 miles fra Lake Michigan. I juli, regionens otte amerikanske guvernører og to canadiske premierer støttede planen.

Det Ferskvandsbiologi undersøgelsen har titlen "Lake Michigan's Suitability for Bigheaded Carp:The Importance of Diæt Flexibility and Subsurface Habitat." DOI:10.1111/fwb.13382.

Ud over Alsip og Zhang, andre forfattere er Mark Rowe, Doran Mason og Edward Rutherford fra National Oceanic and Atmospheric Administration's Great Lakes Environmental Research Laboratory i Ann Arbor; Catherine Riseng fra U-M School for Environment and Sustainability og Michigan Sea Grant; og Zhenming Su fra Michigan Department of Natural Resources.

Projektet blev finansieret af Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship, med tilsvarende midler leveret af Institute for Fisheries Research ved Michigan Department of Natural Resources. Yderligere støtte blev leveret af Michigan Sea Grant, Institut for Fiskeriforskning, CIGLR, GLERL og de store søers informationssystem for akvatiske ikke-oprindelige arter.

Ved at bruge samme fremgangsmåde som beskrevet ovenfor, Alsip og kolleger studerer i øjeblikket, hvordan egnetheden af ​​asiatiske karper-habitater påvirkes af meteorologi, sødækkende fosforbelastninger, og quagga- og zebramuslinger. Deres fund kunne give et klarere billede af, hvordan et opvarmningsklima vil påvirke Lake Michigan's sårbarhed over for asiatiske karper, og hvordan habitatens egnethed har ændret sig over tid som reaktion på reduktion af næringsstofbelastning og muslingernes invasion.