Podle nové studie vedené Michiganskou univerzitou pokračující oteplování Michiganského jezera zvyšuje jeho náchylnost k asijským kaprům, částečně tím, že snižuje schopnost mušlí quagga působit jako ekologická bariéra proti těmto nenasytným řasožravým rybám.
Asiští kapři a biliony škeblí quagga, které pokrývají dno Michiganského jezera, by soupeřili o stejnou potravu – řasy a jiné druhy planktonu. Někteří výzkumníci z oblasti Velkých jezer se domnívají, že by měkkýši velikosti nehtu mohli pomoci zabránit invazním rybám, aby se prosadily.
Nespoléhejte na to, uzavírají autoři nové studie počítačového modelování. I v nejlepším případě by schopnost mlžů pomoci odrazit asijského kapra byla časově a prostorově omezená a jak oteplování klimatu, tak znečištění živinami by mohly snížit jakoukoli ochrannou roli, kterou by mlži mohli hrát, zjistili vědci.
Novou studii vedli vědci z Kooperativního institutu pro výzkum Velkých jezer při U-M a Laboratoře pro výzkum životního prostředí Velkých jezer při Národním úřadu pro oceán a atmosféru a její zveřejnění je naplánováno na 7. července v časopise Biological Invasions. Zaměřuje se na dva druhy asijských kaprů, a to kapra velkého a kapra stříbřitého, které představují pro Velká jezera největší problém.
Nová práce navazuje na práci stejného týmu publikovanou v loňském roce v časopise Freshwater Biology, která zjistila, že kapr velký a kapr stříbřitý by byli schopni najít v Michiganském jezeře dostatek potravy a že představují vysoké riziko, že se zde usadí.
Peter Alsip
„Náš nový výzkum ukazuje, že přítomnost již zakořeněného potravního konkurenta – mlžů – má omezenou schopnost působit jako bariéra invaze kapra velkohlavého a stříbřitého a že oteplování klimatu a obohacování živinami by mohlo dále snižovat schopnost mlžů ovlivňovat stanoviště asijských kaprů,“ uvedl hlavní autor studie Peter Alsip z Cooperative Institute for Great Lakes Research.
Alsip, který byl také prvním autorem loňské práce Freshwater Biology, prováděl výzkum asijských kaprů v rámci své magisterské práce na School for Environment and Sustainability při U-M. V roce 2008 se mu podařilo získat titul PhDr.
Nová studie se zabývá tím, jak tři faktory – změna klimatu, hospodaření s živinami a příchod mlžů zebry a kangy – ovlivnily zranitelnost Michiganského jezera vůči kaprům velkým a stříbřitým, kteří v současnosti žijí v přilehlých povodích, ale ne v samotném jezeře.
Čtyři mapy ukazují, jak hladiny živin fosforu a přítomnost či nepřítomnost škeblí kvágů v jezeře Michigan ovlivňují roční změny hmotnosti kapra velkého a kapra stříbřitého. Mapy porovnávají podmínky v jezeře v sedmdesátých a osmdesátých letech 20. století – kdy se mihule quagga ještě neusadily a předtím, než byly realizovány snahy o snížení hladiny živiny fosfor, a byly tedy mnohem vyšší než dnes – se stavem v roce 2010. Obrázek: Peter Alsip. Z článku Alsipa a kol. v časopise Biological Invasions, červenec 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Simulace historických podmínek, které tým provedl, ukázaly, že jezero Michigan by bylo pro asijské kapry přívětivější v 70. a 80. letech 20. století, kdy byly hladiny živin fosforu mnohem vyšší a kdy se ještě neusadily mihule zebry a kvágry. Simulace ukazují, že kapr velký by v 80. letech rostl zhruba dvakrát až pětkrát rychleji ve srovnání se současnými podmínkami, přičemž vyšší hladiny fosforu měly větší vliv než nepřítomnost mlžů.
Když vědci simulovali úroveň oteplování klimatu očekávanou v příštích desetiletích, životní prostředí asijských kaprů se zlepšilo dvěma zásadními způsoby.
Ryba se na jaře aktivněji živila v teplejších vodách a každoroční letní „stratifikační období“ – kdy se jezerní vody v důsledku rozdílů teplot a hustoty rozdělují do tří odlišných vrstev – začínalo dříve a trvalo déle, což omezovalo dobu, po kterou asijští kapři živící se shora a mlži žijící u dna soupeřili o potravu v horních částech vodního sloupce.
Teplota povrchových vod Velkých jezer se již nyní otepluje rychleji, než je celosvětový průměrný nárůst, přičemž povrchové vody Michiganského jezera se oteplují rychlostí zhruba půl stupně Fahrenheita za desetiletí. Doba trvání a rozsah zimní ledové pokrývky ve Velkých jezerech se také zmenšuje a klimatické modely naznačují, že období letní stratifikace v Michiganském jezeře a dalších jezerech severního mírného pásu se v příštích letech prodlouží a začne dříve.
Dřívější stratifikace by podle nové modelové studie prospěla asijským kaprům, protože by zamezila přístupu mlžů k potravě v povrchových vodách a také by jim dříve otevřela dříve nevhodná pobřežní stanoviště. V simulacích týmu pod vedením U-M se v teplých letech zhruba zdvojnásobil objem vhodného prostředí dostupného na jaře pro kapra velkého a téměř o třetinu se zvýšil objem vhodného jarního prostředí pro kapra stříbřitého.
Jedním z našich klíčových zjištění je, že jaro je nejvíce ovlivněným obdobím, a právě tehdy má většina druhů ryb v Michiganském jezeře larvální stádia živící se planktonem
„Jedním z našich klíčových zjištění je, že jaro je nejvíce ovlivněným obdobím, a právě tehdy má většina druhů ryb v Michiganském jezeře larvální stádia živící se planktonem,“ řekl spoluautor studie Hongyan Zhang, vodní ekolog ze společnosti Eureka Aquatic Research v Ann Arbor.
„Změny klimatu a množství živin, které podporují usídlení kapra asijského, tak mohou také posílit negativní vliv kapra asijského na jiné druhy ryb,“ uvedla. Zhangová, která dříve působila na Škole pro životní prostředí a udržitelný rozvoj U-M a v Kooperativním institutu pro výzkum velkých jezer, byla vedoucí Alsipovy diplomové práce.
Hladina fosforu se ukázala jako nejvlivnější ze tří faktorů analyzovaných v nové studii vhodnosti stanovišť asijských kaprů v jezeře Michigan. Scénáře studie s „vysokým obsahem fosforu“ vedly k nejdelšímu období růstu asijských kaprů, největšímu množství vhodných stanovišť a nejvyšší konečné hmotnosti ryb.
Scénáře s vysokým obsahem fosforu vycházejí ze zatížení Michiganského jezera fosforem v 70. a 80. letech 20. století, kdy se začalo usilovat o snížení hladiny této živiny podporující růst řas v celém jezeře. Množství fosforu, které se do jezera Michigan dostává z jeho přítoků, se od té doby prudce snížilo a od 90. let 20. století si udržuje stabilní úroveň.
Předchozí výzkumy však naznačují, že změny ve využívání půdy a hydrologii řek v důsledku rozšiřování měst a zemědělství a klimatických změn by mohly v příštích desetiletích zvýšit množství fosforu v jezeře Michigan. V oblasti Velkých jezer již nyní dochází k častějším intenzivním jarním dešťům, které mohou vyplavovat fosfor z povrchu půdy do potoků a řek.
Každá mapa ukazuje simulované změny v počtu vegetačních dnů kapra velkého v jezeře Michigan při srovnání dvou různých klimatických podmínek. Mapa vlevo porovnává teplý rok (1998, který měl teplotu vody v rozmezí hodnot očekávaných v období 2030-2090 podle klimatických modelů) s chladným rokem (při simulacích byl použit rok 1997, který měl chladnější než průměrné zimní a jarní období). Prostřední mapa porovnává simulovaný teplý rok se současnými podmínkami v jezeře Michigan (pro účely této studie představuje rok 2010 současné podmínky). Mapa vpravo porovnává současné podmínky s chladným rokem. Obrázek: Peter Alsip. Z článku Alsipa a kol. v časopise Biological Invasions, červenec 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Jakékoli budoucí zvýšení hladiny fosforu v jezeře Michigan „by pouze vytvořilo příznivější prostředí“ pro asijské kapry, uzavírá nová studie.
„Nejzajímavějším aspektem této studie je pro mě to, že ze tří stresorů, které jsme zvažovali, snížení obsahu živin v jezeře – nařízené Dohodou o kvalitě vody ve Velkých jezerech – nejvíce snížilo vhodnost prostředí pro invazního kapra velkého a kapra stříbřitého,“ uvedl spoluautor studie Ed Rutherford, výzkumný rybářský biolog z Laboratoře pro výzkum životního prostředí ve Velkých jezerech NOAA.
Vliv asijských kaprů na již invadované ekosystémy, stejně jako blízkost invazní fronty k jezeru Michigan, zvýšily obavy z možné invaze do Velkých jezer prostřednictvím Chicago Area Waterway System, uměle vytvořeného spojení mezi řekou Illinois a jezerem Michigan. Velkou obavou je, že by asijští kapři mohli předstihnout ryby živící se planktonem Velkých jezer – mezi něž patří larvální stádia většiny druhů ryb – a zdevastovat rybářský průmysl v regionu v hodnotě 7 miliard dolarů.
V loňském roce poslal inženýrský sbor americké armády Kongresu plán na instalaci ochrany proti kaprům na zdymadle a přehradě Brandon Road poblíž města Joliet ve státě Illinois, asi 40 mil od jezera Michigan. Plán podpořilo osm amerických guvernérů a dva kanadští premiéři. Projekt, který by mohl stát více než 800 milionů dolarů, však čeká na schválení Kongresem.
Dalšími spoluautory dokumentu Biological Invasions jsou Mark Rowe a Doran Mason z Laboratoře pro výzkum životního prostředí Velkých jezer NOAA, Catherine Risengová ze Školy životního prostředí a udržitelného rozvoje U-M a Zhenming Su z Institutu pro výzkum rybolovu, což je kooperativní jednotka Michiganského ministerstva přírodních zdrojů a Michiganské univerzity.
Studii financoval Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship a Institut pro výzkum rybolovu poskytl odpovídající finanční prostředky. Další podporu poskytly Michigan Sea Grant, Institute for Fisheries Research, Cooperative Institute for Great Lakes Research a NOAA’s Great Lakes Environmental Research Laboratory.