Sleutelen aan de invasiegevoeligheid van aquatische ecosystemen Macro-ecologische sleutelkennis: De regel van tien Lezing Themadag Werkgroep Exoten Naturalis, Leiden 2 december Rob Leuven 1 i.s.m. Hein van Kleef 2, Frank Spikmans 3, Laura Verbrugge 1 en Gerard van der Velde 1 1: Radboud Universiteit - IWWR; 2: Stichting Bargerveen; 3: RAVON; 4: SOVON Aantal high-impact soorten Y =.14 X Y = (.4.) X Totaal aantal exotische soorten Data: Ricciardi & Kipp (8). Diversity and Distributions 14: 374-38 Macro-ecologische sleutelkennis: Variabiliteit effecten bioinvasies is hoog Freshwater Fish Invasiveness Scoring Kit (FISK): vergelijking van eindscores voor drie landen Aantal regio s waarin die soort invasief is HI-vis 1 = 19 % y =.9329x + 6.7232 R² =.716 y = 1.1835x - 9.6512 R² =.4337 y = 1.729x - 9.6158 R² =.4193 BY vs FL BY vs UK FL vs UK Aantal gekoloniseerd regio s door een soort Data: Ricciardi & Kipp (8). Diversity and Distributions 14: 374-38 Scorebereik: 11 tot 54; Hoog risico, 19, 1 Matig risico < 19, Laag risico: < 1. Data: Copp et al. (9), Mastitsky et al. () and Verreycken et al. (9). Verbrugge et al. (11): Aquat. Invasions (in prep.) Drie verklaringen 1. Soort niet overal in hetzelfde invasiestadium; 2. Mismatch van life history traits en milieufactoren (geografisch / abiotisch); 3. Verschillen in biotische weerstand (zoals predatie, ziekten en concurrentie). Soortenpoel milieufilter hypothese (Eriksson, 1993; MacIsaac et al., 7) Regionale soortenpoel Biogeografische filter Fysiologische filter Biotische filter A B C D E F G H I F G H I Antropogene introductie - Scheepvaart (ballast water, romp) - Connectiviteit (kanalen) - Bewuste / onbedoelde introductie Vestiging bepaalt door: - Propagules druk, - Life history traits (dispersie, tolerantie, reproductie, gedrag, etc.) Multiple stressors - Temperatuur - Saliniteit - Debiet / stroomsnelheid - Turbulentie - Organische vervuiling - Etc. Biotische interacties - Predatie - Ziekten - Competitie (hulpbronnen, schuilplaatsen) - Etc. Lokale gemeenschap A B C? H I Rob Leuven 1
Themadag Exoten, 2 december 2/12/ Wat structureert de gemeenschap? Relatief belang Tolerantie of Verstoring Bioinvasies van rivierstroomgebieden Predatie Concurrentie Hoog Laag Milieudruk Menge & Sutherland (1987): Am. Nat. 1: 7-757 Cumulatieve aantal exotische macroevertebraten in de Rijn 5 34.599 y = 2E-113x R 2 =.9392 # species 1825 185 1875 19 1925 195 1975 25 Year Leuven et al. (9): Biological Invasions 11: 1989-8 Acid News /2 Maximale temperatuur en salaniteit van het Rijnwater bij Lobith 5 25 mg l-1 o C 15 5 year Temperature Salinity www.waterbase.nl Rob Leuven 2
Geschiktheid temperatuurregime van de Rijn bij Lobith voor exoten (n = 38) Faciliteren van exoten door klimaatverandering en warmtelozingen 18% 42% Suitable conditions Unsuitable conditions 24% 16% Potentially suitable conditions Very unsuitable conditions P otentially N ot Occurring Fraction % 8% 6% % Rb Cfa Af Al Ga P ac Bt Vp Dp Pam P p Dr Ac Up Fw Gt Vv Bl M d Pf Pan % Ra Ut Pca Ln Aa % 15 25 35 Tmax ( ) Verbrugge et al. (): Biol. Invasions (submitted) Predation rate Temperatuur afhankelijke predatie van exotische op inheemse kreeftachtigen 1.8.6.4.2 Females Males 5 15 25 35 Temperature ( o C) Van der Velde et al. (9): Biol. Invasions 11/9: 43-54. Saliniteit tolerantie van zoetwatermollusken Potentially Not Occurring Fraction % 8% 6% % % Uc Pca Ps Pm Gt Tf Pp Bt Rb Pan Pf Bc Cfs Ls Ra Bl Mf Cfa Sc Vp Ga Vc Pac Af Pn Ut Up Dp Pcm Aa Vv Pcs Dr Al Ac Ss Sr Ln Ph Fw Pam % 5 15 25 Smax ( ) Verbrugge et al. (): Biol. Invasions (submitted) Potentieel afwezige fractie van mollusken soorten op basis van maximale temperatuur en saliniteit PNOF 5% % % % % Aantalspercentage % 8% 6% % % % Plaagrisicoanalyse exotische riviervissen Inheems bodem Exoot bodem 1997 1998 1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 % 5 -% year (reference 196) Verbrugge et al. (): Biol. Invasions (submitted) Kesslers grondel: foto Martijn Dorenbosch Marmergrondel: foto Martijn Dorenbosch Zwartbekgrondel: foto Frank Spikmans RAVON, Bureau Natuurbalans, Stichting Bargerveen, IWWR-RU i.o.v. RWS-waterdienst & LNV-TIE Rob Leuven 3
Bioinvasies van stadswateren Relatie inheemse en uitheemse macroevertebraten en milieufactoren van stadswateren Vermonden et al. (9): Biological Conservation 142: 15-1115 C. pse., Crangonyx pseudogracilis; D tig., Dugesia tigrinus; G. tig., Gammarus tigrinus; L. ben., Limnomysis benedeni; P. ant., Potamopyrgus antipodarum; P. cox., Proasellus coxalis; P. mer., Proasellus meridianus. Vermonden et al. (): Diversity & Distributions 16: 9-21 25% % 15% Vissen in vennen met verschillende zuurgraad Periode < 197-1983 Abundantie van de Zonnebaars in relatie tot uitgevoerde beheersmaatregelen Abundant Frequent Zeldzaam % 5% Baggeren n = % % % % -3-2 -1 1 2 3 Aangelegd n = 8 5% 5% % Foto: Wilbert Bosman % Periode 1983 - > 35% % 25% % 15% % 5% % -3-2 -1 1 2 3 Verandering in ph Plaggen oevers n = 4 Geen beheer n = 5 25% % 75% % % 8% Foto: Wilco Verberk Leuven et al. (1986; 1987); Van Kleef et al. (): ongepubliceerde data Van Kleef et al. (9): Biological Invasions Gonadenontwikkeling (%) Dichtheidsafhankelijke groei en reproductie ecologie van de Zonnebaars 12 8 6 4 2 9 8 7 6 5,1,1,1 1 Zonnebaarsabundantie (aantal/m) Juveniele groei (mm) Foto: H van Kleef Van Kleef et al. (): ongepubliceerde data Foto: Ben Crombaghs Correlaties van dichtheid Zonnebaars met diverse omgevingscondities Spearman's rho Predatorendichtheid Beschikbaarheid voortplantingssubstraat Aantal groeidagen (temp > o C) Troebelheid Fosfor Zwavel Stikstof Dichtheid Correlation Coefficient -,643 ** Sig. (2-tailed),7 Correlation Coefficient,2 Sig. (2-tailed),37 Correlation Coefficient -,7 Sig. (2-tailed),819 N 7 Correlation Coefficient,35 Sig. (2-tailed),183 Correlation Coefficient,268 Sig. (2-tailed),316 Correlation Coefficient -,418 Sig. (2-tailed),7 Correlation Coefficient,253 Sig. (2-tailed),345 Van Kleef et al. (): ongepubliceerde data Rob Leuven 4
Conclusies Het aantal exoten in binnenwateren neemt exponentieel toe Preventie is nooit geheel afdoende Menselijke ingrepen faciliteren invasieve soorten (creëren van onnatuurlijk habitat, grootschalig herstel, lozingen en klimaatverandering) Exotenbeheer vereist inzicht in mechanismen en sleutelfactoren voor invasief gedrag en innovatieve beheerstrategieën Invasibiliteit vermindert door de reductie van warmtelozingen, eutrofiëring, verstoring en hard substraat en het bevorderen van habitatheterogeniteit, natuurlijke vegetatie en uitgekiende herstelmaatregelen Handhaven isolatie / beperken onnatuurlijke connectiviteit Rob Leuven 5