First study of food webs in a large glacial river: the trophic role of invasive trout

The aim of this study was to determine the food webs structure of a large Patagonian river in two river sections (Upstream and Midstream) and to evaluate isotopic overlap between native and introduced species. We used stable isotope analyses of δ15N and δ13C and stomach content. The Upstream section had a more complex food webs structure with a greater richness of macroinvertebrates and fish species than Midstream. Upstream basal resources were dominated by filamentous algae. Lake Trout were found to have a higher trophic position than all other fish species in that area although, the most abundant fish species, were Rainbow Trout. Depending on the life stage, Rainbow Trout shifted from prey to competitor/predator. In the Midstream section, the base of the food webs was dominated by coarse particulate organic matter, and adult Rainbow Trout had the highest trophic level. Isotopic values changed among macroinvertebrates and fish for both areas. The two most abundant native and invasive species — Puyen and Rainbow Trout — showed an isotopic separation in Midstream but did not in Upstream areas. The presence of invasive fish that occupy top trophic levels can have a significant impact on native fish populations that have great ecological importance in the region.(AU)

El objetivo de este estudio fue determinar la estructura trófica de un gran río de la Patagonia en dos secciones (río arriba y medio) y evaluar la superposición isotópica entre especies nativas e introducidas. Utilizamos análisis de isótopos estables δ15N y δ13C y contenido estomacal. La sección río arriba tuvo una estructura de trama trófica más compleja, con mayor riqueza de macroinvertebrados y peces respecto de la sección media. Los recursos basales dominantes río arriba fueron las algas filamentosas. En esta área, la trucha de lago tuvo la posición trófica más alta entre los peces, aunque, las especies de peces más abundantes fueron las truchas arcoiris. Dependiendo del estadio, la trucha arcoiris cambió su rol de presa a competidor/depredador. En la sección media del río, la base de la trama trófica estuvo dominada por materia orgánica particulada gruesa y la trucha arcoíris adulta fue el depredador tope. Los valores isotópicos variaron entre zonas para invetebrados y peces. Las dos especies nativas e invasoras más abundantes, Puyen y trucha arcoiris, mostraron una separación isotópica en la sección media, pero no en secciones de río arriba. La presencia de peces invasores que ocupan una posición tope en los niveles tróficos puede tener un impacto significativo sobre las poblaciones de peces nativos de gran importancia ecológica en la región.(AU)

Understanding trophic relationships among Caribbean sea urchins

ResumenLas especies Echinometra lucunter, Echinometra viridis, Lytechinus variegatus, Tripneustes ventricosus, and Diadema antillarum son los erizos de mar más comunes en los hábitat litorales del Caribe. Los erizos de mar T. ventricosus y L. variegatus habitan generalmente los pastos marinos mientras que las otras tres especies se encuentran asociadas a sustratos rocosos. Los hábitos alimentarios de estas especies han sido bien documentados y son reconocidas como herbívoros - omnívoros; sin embargo, pocas de estas especies han sido caracterizadas isotópicamente. Utilizamos los isótopos estables para caracterizar estas cinco especies de erizos y establecer las posiciones tróficas para las especies que cohabitan los mismos ecosistemas. También cuantificamos la contribución de los recursos alimentarios para E. lucunter. Los erizos T. ventricosus y D. antillarum mostraron los mayores valores de δ15N y valores similares de δ13C que variaron desde -11.6 ± 0.63 a -10.4 ± 0.99 %; donde el erizo E. lucunter mostró los valores más negativos con -15.40 ± 0.76 %. Las comunidades de algas no mostraron diferencias en valores promedio de δ15N (F= 1.300, df= 3, p= 0.301), pero sí mostraron variaciones en los valores de δ13C (F= 7.410, df= 3, p= 0.001). Los estudios de amplitud de elipses de nicho determinaron que las especies de los biotopos rocosos (D. antillarum, E. lucunter y E. viridis) no mostraron solapamiento de nicho. Similar resultado también se encontró en las especies de erizos que habitan en los pastos marinos. Sin embargo, la distancia entre estas dos especies fue menor respecto a la distancia entre las especies de erizos que habitan en los sustratos rocosos. Nuestros resultados muestran que las especies que habitan en los pastos marinos mostraron valores más elevados de δ13C en comparación con las especies de los sustratos rocosos. No se encontraron diferencias espaciales para E. lucunter en δ15N, pero sí en δ13C. Los modelos de mezcla bayesianos demuestran la plasticidad alimentaria de E. lucunter, especie capaz de utilizar múltiples recursos algales dependiendo de la disponibilidad por sitio. Semejanzas en δ15N entre D. antillarum y T. ventricosus parecen indicar similitudes tróficas entre ambas especies. Si bien T. ventricosus es reconocido como omnívoro, D. antillarum siempre ha sido considerado un herbívoro generalista. Finalmente, la falta de solapamiento entre las especies en los dos biotopos parece indicar una estrategia de partición de recursos para evitar la competencia de nicho entre especies concurrentes.

AbstractThe species Echinometra lucunter, Echinometra viridis, Lytechinus variegatus, Tripneustes ventricosus, and Diadema antillarum are the most common sea urchins of littoral habitats in the Caribbean. T. ventricosus and L. variegatus are associated with seagrass beds, while the other three species usually inhabit hardground substrates. Food preferences of these species are well documented and they are commonly accepted as being primarily herbivorous-omnivorous; nevertheless, few of them have previously been characterized isotopically. We used this approach for assessing the isotopic characterization of five echinoids. We established the trophic position of two groups of co-occurring species and quantified the contribution of food resources in the diet of Echinometra lucunter, considered the most common sea urchin in the Caribbean region. The species T. ventricosus and D. antillarum showed the highest values of δ15N. Sea urchins exhibited similar values of δ13C varying from -11.6 ± 0.63 to -10.4 ± 0.99%. The echinoid E. lucunter displayed the lowest values of carbon, from -15.40 ± 0.76%. Significant differences among species were found for δ15N and δ13C. Seaweed communities exhibited no differences among sites for overall δ15N (F= 1.300, df= 3, p= 0.301), but we found spatial differences for δ13C (F= 7.410, df= 3, p= 0.001). The ellipse-based metrics of niche width analysis found that the hardground biotope species (D. antillarum, E. lucunter, and E. viridis) did not overlap each other. Similar results were obtained for the co-occurring species of the seagrass biotope; however, the distance between these species was closer than that of the hardground biotope species. The Bayesian mixing models run for E. lucunter at all four localities found differences in food resources contribution. The algae D. menstrualis, C. crassa and B. triquetrum dominated in CGD; whereas C. nitens, Gracilaria spp., and D. caribaea represented the main contributor algae to the diet of E. lucunter at LQY. In Culebra Island, no dominance of any particular algae was detected in TMD, where six of the eight species exhibited a similar contribution. Similarities in δ15N between D. antillarum and T. ventricosus may hint towards a similar trophic level for these species, although T. ventricosus is widely accepted as an omnivore, while D. antillarum is considered a generalist herbivore. The lack of overlap among species in the two biotopes seems to indicate a resource partitioning strategy to avoid niche competition among co-occurring species. Rev. Biol. Trop. 64 (2): 837-848. Epub 2016 June 01.

Isotopic variation among Amazonian floodplain woody plants and implications for food-web research / Variación isotópica entre plantas leãosas de planicies de inundación del Amazonas e implicaciones para la investigación de red tróficas

Isotopic variation within food sources adds uncertainty to models intended to reconstruct trophic pathways. Understanding this variation is pivotal for planning sampling protocols for food-web research. This study investigates natural variation in C and N stable isotopes among plant species in two western Amazon flooded forests with contrasting watershed biogeochemistry (white-water várzea-forest and black-water igapó-forest). Our objectives were to compare δ13C and δ15N of leaves and fruits between sites; assess the magnitude of within-site variation in δ13C and δ15N of leaves (várzea: 28 spp., igapó: 10 spp.) and fruits (várzea: 22 spp., igapó: 22 spp.); determine within-plant variation in δ13C and δ15N of leaf, wood and fruit tissues; and test whether inter-specific variation in δ13C and δ15N influence the results of a mixing model predicting the contribution of terrestrial C sources to an aquatic consumer. Mean δ13C values of leaves and fruits were not statistically different between the two sites despite regional differences in biogeochemistry and floristic composition. In contrast, mean δ15N of leaves and fruits were significantly lower at the várzea than at the igapó site. The high floristic diversity of both forests was reflected in large within-site interspecific variation in both δ13C and δ15N. Paired comparisons revealed that δ13C of wood and fruits and δ15N of fruits were generally greater than values obtained for leaves from the same plant. The predicted contribution of different carbon sources to the consumer biomass changed between models as a function of source variability. We discuss implications of source variation for designing sampling protocols, interpreting isotopic signatures, and establishing trophic links between plants and consumers. Our findings highlight the importance of in situ sampling to establish reliable primary production baselines for local food webs.

La variación isotópica dentro de fuentes alimenticias aãade incertidumbre a los modelos destinados a reconstruir redes tróficas. La comprensión de esta variación es fundamental para la planificación de protocolos de muestreo para la investigación de redes alimentarias. Este estudio investiga la variación natural en isótopos estables de C y N entre especies de plantas en dos bosques inundables de la Amazonía noroccidental con biogeoquímica de cuenca contrastantes (várzea-bosques de aguas blanca e igapó-bosques de aguas negras). Nuestros objetivos fueron comparar las seãales isotópicas de δ13C y δ15N de hojas y frutos entre bosques; evaluar la magnitud de la variación en la composición isotópica de hojas (várzea: 28 spp., Igapó: 10 spp.) y frutas (várzea:. 22 spp, igapó: 22 spp.) a nivel local; determinar la variación en la composición isotópica de madera, hojas y frutas dentro de una planta; y evaluar si la variación inter-específica en los valores de δ13C y δ15N ejerce influencia sobre los resultados de modelos que predicen la contribución de fuentes de alimentos terrestres a un consumidor acuático. Los valores promedio de δ13C en hojas y frutos no fueron estadísticamente diferentes entre los dos tipos de bosque a pesar de las diferencias regionales en biogeoquímica y composición florística. Por el contrario, los valores promedio de δ15N en hojas y frutos fueron significativamente más bajos en la várzea que en el igapó. La alta diversidad florística de los dos bosques se reflejó en una gran variación inter-específica a nivel local en δ13C y δ15N. Comparaciones pareadas revelaron que los valores de δ13C de madera y frutas y δ15N de frutas fueron generalmente mayores que los valores obtenidos para las hojas de la misma planta. Los resultados sobre la contribución de diferentes fuentes de carbono a la biomasa del consumidor cambió de un modelo a otro en función a la variabilidad isotópica en las fuentes alimenticias. Discutimos las implicaciones de la variación en las fuentes alimenticias para el diseão de los protocolos de muestreo, la interpretación de las seãales isotópicas, y el establecimiento de relaciones tróficas entre plantas y consumidores. Nuestros resultados destacan la importancia de la toma de muestras in situ para establecer líneas de base fiables de producción primaria para las redes tróficas locales.

Los modelos de mezcla de la Teoría de respuesta al ítem

Se presentan los modelos de mezcla de la Teoría de respuesta al ítem y cómo estos pueden ser utilizados para identificar subagrupaciones no observadas de examinados denominadas como clases latentes. Asimismo se ejemplifica la utilidad del modelo de mezcla de la Teoría de respuesta al ítem de dos parámetros, mediante el cual se logra detectar la presencia de ítems en una escala de depresión que miden de manera distinta a los examinados en comparación con el resto de ítems que componen dicho instrumento. Finalmente, se presentan algunas recomendaciones generales en cuanto a la complementariedad que debe existir entre la teoría sustantiva que subyace al desarrollo de una escala y la aplicación de los modelos de mezcla de la Teoría de respuesta al ítem.

The Item Response Theory mixture models and how these can be used to identify unobserved sub-groups of examinees, known as latent classes, are presented. The usefulness of the two-parameter mixture model parameters is exemplified by detecting the presence of items in a depression scale that measure the examinees differently in comparison with the rest of items. Finally, some general recommendations regarding the complementarity that should exist between the substantive theory underlying the development of a scale and the use of these models are given.

Feeding and migration habits of white shark Carcharodon carcharias (Lamniformes: Lamnidae) from Isla Guadalupe inferred by analysis of stable isotopes δ15N and δ13C / Hábitos alimenticios y migratorios del tiburón blanco Carcharodon carcharias (Lamniformes: Lamnidae) de Isla Guadalupe inferidos por el análisis de isótopos estables de δ15N and δ13C

Stable isotope composition of marine top predator’s tissues provides insight information of its trophic ecology and migratory behavior. Previous reports have shown that dermal tissues could record longer patterns of hunting and movement. Based on this, the aim of this study was to describe the feeding and migratory habits of the white shark from Isla Guadalupe, using stable isotopic analysis of dermis. We considered a small subset of many possible prey taxa that the sharks could have eaten throughout their migration: pinnipeds, squid and tuna. We grouped the data in five focal areas: Gulf of California, Coast of California, Isla Guadalupe, SOFA and Hawaii. We performed a Bayesian mixing model to study the trophic ecology of this top predator. Average isotopic values for dermis tissue of white shark were δ13C (-14.5‰) and δ15N (19.1‰). Corrected white shark dermal mean values to resemble muscle were δ13C (-16.6‰) and δ15N (21.2‰). Mixing model data from dermis showed predation in offshore areas such the SOFA and a main importance of pinnipeds as prey of the white shark in Isla Guadalupe. Rev. Biol. Trop. 62 (2): 637-647. Epub 2014 June 01.

La composición isotópica de los tejidos de los depredadores tope en el ambiente marino provee información sobre su ecología trófica y su comportamiento migratorio. Estudios previos han mostrado que el tejido dérmico puede registrar patrones largos de movimiento y caza. El objetivo de este estudio fue describir los hábitos tróficos y migratorios de los tiburones blancos de Isla Guadalupe realizando un análisis de isótopos estables de su tejido dérmico. Consideramos un pequeño grupo de muchos posibles taxa que los tiburones pudieron haber comido a lo largo de su migración: pinípedos, calamares y atunes. Estas presas fueron agrupadas en cinco áreas focales: Golfo de California, Isla Guadalupe, Costa de California, SOFA y Hawái. Realizamos un modelo de mezcla bayesiano para estudiar la ecología trófica de este depredador tope. Los promedios del valor isotópico de la dermis del tiburón blanco fueron δ13C (-14.5‰) y δ15N (19.1‰). Los promedios del valor isotópico de la dermis transformada para semejar músculo fueron δ13C (-16.6 ‰) y δ15N (21.2‰). El modelo de mezcla mostró una probable depredación de los tiburones en áreas oceánicas como el SOFA y confirmó la importancia de los pinnípedos como presa principal del tiburón blanco en Isla Guadalupe.