Effects of the introduction of an omnivorous fish on the biodiversity and functioning of an upland Amazonian lake

The introduction of nonnative species is one of the main threats to freshwater ecosystems. Although omnivory and intraguild predation are common in those systems, little is known about the effects of introduced omnivorous fish on pelagic and littoral communities. This study tested predictions of food-web theory regarding the effects of omnivorous fish introduction on previously fishless lakes in the Amazonian uplands of Serra dos Carajás, Pará, Brazil. The trophic structure of two similar lakes, one with and the other without the introduced omnivorous fish Astyanax bimaculatus, was compared using a data series of biotic variables collected from both lakes twice a year from 2010 to 2013. Zooplankton was more abundant in the lake with fish, and the zooplankton composition differed between lakes. Phytoplankton richness and chlorophyll-a were higher in the lake with the introduced fish than in the fishless lake regardless of phosphorus limitation. For the benthic macroinvertebrate communities, species richness and biomass were higher in the fishless lake. Our results also indicate that A. bimaculatus has the potential to link pelagic and littoral habitats through nutrient cycling. The differences observed between the studied lakes are consistent with predictions from food-web theory regarding the effects of multichain omnivorous fish on trophic dynamics. Despite limitations regarding replication at the ecosystem level, it is possible to infer from our findings that the introduction of an omnivorous fish might have changed lake overall functioning. (AU)

Fragment edge and isolation affect the food web: effects on the strength of interactions among trophic guilds / Borda e isolamento dos fragmentos afetam a cadeia alimentar: efeitos sobre a força de interação entre guildas tróficas

Abstract Habitat loss and fragmentation are processes that may affect communities by changing species interactions. These changes occur because the strength of linkages between species is not exclusively dependent on predator and prey traits. Species interaction changes also depend on the spatial context in which they take place. We used structural equation modelling to evaluate effects of these processes at patch-scale on top-down and bottom-up controls in food webs in Atlantic Forest. The model was composed of multiple species, and trophic guilds responded differently to fragment edge and isolation. Changes in bottom-up and top-down controls were mainly related to intermediate predator interactions. Efforts to restore connectivity among fragments should help recover the equilibrium of the trophic interactions by benefiting intermediate predators.

Resumo A perda e fragmentação de habitats podem afetar as comunidades através das mudanças nas interações entre espécies. Isso ocorre porque a força das ligações entre espécies não depende exclusivamente das características das espécies envolvidas, mas mudam dependendo do contexto espacial em que elas ocorrem. Usamos modelagem de equações estruturais para avaliar efeitos destes processos sobre o controle top-down e bottom-up nas teias alimentares em Mata Atlântica, na escala das machas de habitats. O modelo foi composto com várias espécies, as guildas tróficas responderam de forma diferente ao efeito do isolamento e da borda dos fragmentos. Mudanças nos controles bottom-up e top-down foram principalmente relacionadas com as interações envolvendo os predadores intermediários. Esforços para restaurar a conectividade entre os fragmentos devem ajudar na recuperação do equilíbrio das relações tróficas, beneficiando predadores intermediários.

The inverted trophic cascade in tropical plankton communities: impacts of exotic fish in the Middle Rio Doce lake district, Minas Gerais, Brazil

The present study deals with the ecological impacts of the introduction of two alien species of piscivorous fish in several lakes of the Middle Rio Doce lake district in Minas Gerais, Brazil. It was demonstrated that these effects were not restricted only to the fish community. The introduction of the predatory red piranha Pygocentrus nattereri and the tucunaré Cichla cf. ocellaris caused not only a sharp decrease in the number of native fish species, but also major shifts in other trophic levels. Just after the fish were introduced, most lakes began to show conspicuous changes in phytoplankton species composition, in which Cyanophyceae gradually came to dominate. The zooplankton community lost several species, and in some cases, such as Lake Carioca, all the cladoceran species disappeared. On the other hand, invertebrate predators, represented by the dipteran Chaoboridae, boomed in the lake, with higher densities of exotic species, probably as a result of the "ecological release" by reduction of the original fish fauna. There was a general trend of species loss in different trophic levels. All these changes are apparently associated with decreases in water quality. The present situation in these lakes demands new approaches to the management and conservation of these ecosystems.

O presente estudo trata dos impactos ecológicos da introdução de duas espécies invasoras de peixes piscívoros em diversos lagos da região lacustre do médio rio Doce em Minas Gerais, Brasil. Demonstrou-se que estes efeitos não se restringiram às comunidade de peixes. A introdução dos predadores Pygocentrus nattereri (piranha-vermelha) e Cichla cf. ocelaris (tucunaré) não só causou uma forte redução no número de espécies de peixes nativos, como também mudanças nos níveis tróficos inferiores. Pouco depois das introduções, a maioria dos lagos começou a mostrar alterações na comunidade fitoplanctônica, tais como o aparecimento da dominância de Cyanophyceae. A comunidade zooplanctônica perdeu diversas espécies e, em alguns casos, houve o desaparecimento de todas as espécies de cladóceros limnéticos, como é o caso da lagoa Carioca. Por outro lado, predadores invertebrados, representados pelos dípteros da família Chaoboridae, floresceram nos lagos com maiores densidades de espécies exóticas de peixes, provavelmente como resultado da "liberação ecológica" causada pela redução da ictiofauna original. Além de uma tendência geral de perda de espécies em diferentes níveis tróficos, outras mudanças estão aparentemente associadas com a redução da qualidade de água. Dessa forma, esses ecossistemas estão necessitando urgentemente de novas abordagens nas estratégias de manejo e conservação.

The inverted trophic cascade in tropical plankton communities: impacts of exotic fish in the Middle Rio Doce lake district, Minas Gerais, Brazil / A cascata trófica invertida em comunidades planctônicas tropicais: impactos da introdução de peixes exóticos no distrito de lagos do médio rio Doce, MG

The present study deals with the ecological impacts of the introduction of two alien species of piscivorous fish in several lakes of the Middle Rio Doce lake district in Minas Gerais, Brazil. It was demonstrated that these effects were not restricted only to the fish community. The introduction of the predatory red piranha Pygocentrus nattereri and the tucunaré Cichla cf. ocellaris caused not only a sharp decrease in the number of native fish species, but also major shifts in other trophic levels. Just after the fish were introduced, most lakes began to show conspicuous changes in phytoplankton species composition, in which Cyanophyceae gradually came to dominate. The zooplankton community lost several species, and in some cases, such as Lake Carioca, all the cladoceran species disappeared. On the other hand, invertebrate predators, represented by the dipteran Chaoboridae, boomed in the lake, with higher densities of exotic species, probably as a result of the "ecological release" by reduction of the original fish fauna. There was a general trend of species loss in different trophic levels. All these changes are apparently associated with decreases in water quality. The present situation in these lakes demands new approaches to the management and conservation of these ecosystems.

O presente estudo trata dos impactos ecológicos da introdução de duas espécies invasoras de peixes piscívoros em diversos lagos da região lacustre do médio rio Doce em Minas Gerais, Brasil. Demonstrou-se que estes efeitos não se restringiram às comunidade de peixes. A introdução dos predadores Pygocentrus nattereri (piranha-vermelha) e Cichla cf. ocelaris (tucunaré) não só causou uma forte redução no número de espécies de peixes nativos, como também mudanças nos níveis tróficos inferiores. Pouco depois das introduções, a maioria dos lagos começou a mostrar alterações na comunidade fitoplanctônica, tais como o aparecimento da dominância de Cyanophyceae. A comunidade zooplanctônica perdeu diversas espécies e, em alguns casos, houve o desaparecimento de todas as espécies de cladóceros limnéticos, como é o caso da lagoa Carioca. Por outro lado, predadores invertebrados, representados pelos dípteros da família Chaoboridae, floresceram nos lagos com maiores densidades de espécies exóticas de peixes, provavelmente como resultado da "liberação ecológica" causada pela redução da ictiofauna original. Além de uma tendência geral de perda de espécies em diferentes níveis tróficos, outras mudanças estão aparentemente associadas com a redução da qualidade de água. Dessa forma, esses ecossistemas estão necessitando urgentemente de novas abordagens nas estratégias de manejo e conservação.