BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Veranderingen in plassen na invasies: voedselwebrelaties

aan de hand van stabiele isotopen en vistrends

Onderzoekcentrum B-WARE, Radboud Universiteit Nijmegen, Nederland

In samenwerking met: Evides en AqWa

Yvon Verstijnen

Esther LucassenFons SmoldersArco WagenvoortGerard van der VeldeRien van der GaagHenk CastelijnsHenk Ketelaars

Inhoud

• Intro

• Opzet onderzoek

• Stabiele isotopen

• Resultaten

• Conclusie

• Toepassingen

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Intro

• Voedselwebstudies• Functioneren ecosystemen

• Interacties

• Invasieve soorten• Potentiële veranderingen in relaties

• Direct of indirect

• Impact inheemse soorten

• Recente exoten Biesbosch spaarbekkens• Quaggamossel (Dreissena rostriformis bugensis)

• Zwartbekgrondel (Neogobius melanostomus)

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Har

ka, A

. 20

08

Emm

erik

, W. 2

01

4

Intro

• Ponto-Kaspische oorsprong (Kaspische zee, Zwarte zee)

• Via de Rijn en Maas

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Naa

r: B

ij d

e V

aate

et a

l. 2

00

2

DOEL:

Impact recente invasies: structuur voedselweb & verandering

soortensamenstelling en trofische relaties

Quaggamossel• Verspreiding Europa sinds ± 1940

• Tegelijk met of na invasie

driehoeksmossel

Zwartbekgrondel• Quaggamossel als voedsel

• Invloed op vispopulaties

Opzet onderzoek

• Spaarbekkens Biesbosch• Petrusplaat, Honderd-en-Dertig, De Gijster

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Diepe, geschakelde bekkens (> 15 m diep)

• Inlaat maaswater

• Natuurlijke zuivering t.b.v. drinkwaterwinning

Opzet onderzoek

• Verzameling diverse monsters• Vissen, mosselen, waterplanten, plankton, macrofauna

• spoelen, vriesdrogen, malen, inwegen voor stabiele isotopen analyse (SIA)

• Isotopen vs. monitoringdata vis (Juza et al. 2018)

en globale maaginhouden

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Sid

agyt

e et

al 2

01

6

E. Lucassen

E. Lucassen

Stabiele isotopen

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Van een atoom kunnen verschillende isotopen bestaan• Verschillend aantal neutronen verschil in massa

Zoals koolstof (C) & stikstof (N)

++

+ +

++ ++

+ +

++

Koolstof-12

6 elektronen6 protonen6 neutronen

Koolstof-13

6 elektronen6 protonen7 neutronen

+-

Stabiele isotopen

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Isotopenverhouding in weefsel• δ13C, δ15N (‰)

• Locatie, dieet bepaalde verhouding tussen isotopen• ‘je bent wat je eet’

• Fractionering• Plaats in voedselweb

Stabiele isotopen

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Met betrekking tot voedselweb:• Structuur van een voedselweb

• Energie-flows

• Niet afhankelijk van maaginhoudanalyse• Integratie van tijd

• Niet-experimenteel: natuurlijke condities

• Tijd- en ruimtepatronen van organismen

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Isotopen plot:

3 ‘groepen’ te onderscheiden

1. Fytoplankton (pelagisch)

2. Waterplanten (bentisch)

3. Vissen

3

1 2

Verstijnen, YJM, Lucassen, ECHET, van der Gaag, M, Wagenvoort AJ, Castelijns, H, Ketelaars, HAM, van der Velde, G, Smolders, AJP. Trophic relationships in Dutch reservoirs recently invaded by Ponto-Caspian species: insights from fish trends and stable isotope analysis. Aquatic Invasions, in press

Verstijnen et al. in press

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

1. Fytoplankton vs. Waterplanten

• Verschil in C en N bron (bodemvocht vs. oppervlaktewater)

• Filterfunctie quaggamossel(plankton)

2. Geworteld in bodem• Benthische cyanobacteriën

• Vlokreeften• Detritus mosselbank

3. Hogere organismen• Trofisch niveau

• Snoekbaars vooral vis in maag

3

1 2

CO2 HCO3

Verstijnen et al. in press

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Grotere vissen doorgaans hogere stikstofratio

Hoger in de voedselketen

Afhankelijk van dieet

A. Wagenvoort

Verstijnen et al. in press

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Grotere vissen staan hoger in het voedselweb

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Opkomst quaggamossel 2008• Afname driehoeksmossel

• Veranderingen in chlorofyl-a en zooplankton

• Hoge filtratie: afname chlorofyl en zooplankton

Verstijnen et al. in press

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

• Toename Amphipoda• Leven van mossel-detritus

• Dikerogammarus sp. (tevens Ponto-Kaspische exoten)

• Opkomst zwartbekgrondel 2012

• Afname pos

• Competitie?

Gegevens bewerkt naar Jůza et al. 2018 Verstijnen et al. in press

Resultaten

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Dieet middels model (obv isotopen)

• Zwartbekgrondel• Grotendeels vlokreeft

• Ook quaggamosselen

• Pos• Quaggamossel, minder vlokreeft

• Competitie voor voedsel

• Zwartbekgrondel is vaak agressiever

• Superieur aan pos (ook bodemvis)

• Nestgelegenheid

• Maaginhouden• Zwartbekgrondel: vaak mosselen

• verteerbaarheid

• Pos: na invasie vaak lege magen

Verstijnen et al. in press

Conclusie

• SIA geeft inzicht in de structuur en onderlinge relaties in Biesbosch spaarbekkens

• Indicatie voor competitie tussen pos en zwartbekgrondel

• Quaggamossel minder belangrijk voor zwartbekgrondel dan vaak wordt gedacht

• Quaggamossel kan voedselwebrelaties beïnvloeden • Habitat (o.a. vlokreeften)

• Filterfunctie

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Toepassingen

• Verschil tussen juvenielen en volwassen vissen in mangrove vs. koraalrif of zeegras (Cocheret et al. 2003)

• Beren in Banff National Park: haaranalyse• Verschil beren die dichtbij treinrails foerageren vs.

ver weg hiervan (Hopkins et al. 2014)

• Dieet carnivoren met hoge of lage tolerantie m.b.t. mensen (Warsen et al. 2014)

• Aquatisch-terrestrische links• Effect kunstlicht op voedselkeuze tussen

terrestrisch en aquatisch dieet van spinnen (Manfrin et al.

2018)

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

C T C T C T

Toepassingen

• Oorsprong nutriënten in aquatisch systeem (Verstijnen et al. in prep.)

• Gebruik van type water (bv. grondwater of regenwater) en droogtestress• Variatie afhankelijk van vochtgehalte

bodem (Fessender & Ehleringer, 2003)

• Reconstructie van klimaat• Archaeobotanisch onderzoek:

veranderingen in atmosferische CO2 (Fiorentino et

al. 2015)

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Verstijnen et al. in prep.

Tijd voor vragen

BIO

GEO

CH

EM

ICAL W

ATER-M

AN

AG

EM

EN

T &

APPLIE

D R

ESEARCH

ON

ECO

SYSTEM

S

Bezoek ook gerust onze stand op de infomarkt!