Den igangværende opvarmning af Michigan-søen øger dens modtagelighed over for asiatiske karper, til dels ved at reducere quagga-muslingers evne til at fungere som en økologisk barriere mod de glubske algeædende fisk, ifølge en ny undersøgelse, der er ledet af University of Michigan.
Asiatiske karper og de trillioner af quagga-muslinger, der er et tæppe på bunden af Michigan-søen, konkurrerer om den samme føde – alger og andre typer plankton. Nogle forskere fra De Store Søer har foreslået, at de fingerneglestore bløddyr kunne hjælpe med at forhindre de invasive fisk i at få fodfæste.
Regn ikke på det, konkluderer forfatterne til den nye computermodelleringsundersøgelse. Selv i det bedste tilfælde vil muslingernes evne til at hjælpe med at afværge asiatiske karper være begrænset i tid og rum, og både klimaopvarmning og forurening med næringsstoffer kan mindske den beskyttende rolle, som muslingerne kan spille, fastslog forskerne.
Den nye undersøgelse blev ledet af forskere fra U-M’s Cooperative Institute for Great Lakes Research og National Oceanic and Atmospheric Administration’s Great Lakes Environmental Research Laboratory og skal efter planen offentliggøres den 7. juli i tidsskriftet Biological Invasions. Den fokuserer på de to arter af asiatiske karper, storhovedkarper og sølvkarper, som giver anledning til størst bekymring for de store søer.
Den nye artikel bygger på en artikel, som det samme hold offentliggjorde sidste år i Freshwater Biology, og som viste, at storhovedkarper og sølvkarper vil kunne finde tilstrækkelig føde i Michigan-søen, og at de udgør en høj risiko for at etablere sig der.
Peter Alsip
“Vores nye forskning viser, at tilstedeværelsen af en allerede forankret fødekonkurrent – muslingerne – har en begrænset evne til at virke som en barriere for en invasion af bighead- og sølvkarper, og at klimaopvarmning og næringsstofberigelse yderligere kan mindske muslingernes evne til at påvirke asiatiske karpes levesteder,” siger undersøgelsens hovedforfatter Peter Alsip fra Cooperative Institute for Great Lakes Research.
Alsip, som også var førsteforfatter til sidste års Freshwater Biology-artikel, gennemførte forskningen i asiatiske karper som led i sin kandidatafhandling på U-M’s School for Environment and Sustainability.
Den nye undersøgelse ser på, hvordan tre faktorer – klimaændringer, forvaltning af næringsstoffer og ankomsten af zebra- og quagga-muslinger – har påvirket Michigansøens sårbarhed over for storhoved- og sølvkarper, som i øjeblikket opholder sig i tilstødende vandområder, men ikke i selve søen.
De fire kort viser, hvordan niveauerne af næringsstoffet fosfor og tilstedeværelsen eller fraværet af quagga-muslinger i Lake Michigan påvirker den årlige vægtændring for storhovedkarper og sølvkarper. Kortene sammenligner forholdene i søen i 1970’erne og 1980’erne – da quagga-muslingerne endnu ikke havde etableret sig, og før indsatsen for at reducere niveauerne af næringsstoffet fosfor blev gennemført og derfor var meget højere, end de er i dag – med forholdene i 2010. Billedtekst: Peter Alsip. Fra Alsip et al. i Biological Invasions, juli 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Teamets simuleringer af historiske forhold viste, at Michigan-søen ville have været mere gæstfri for asiatiske karper i 1970’erne og 1980’erne, da niveauerne af næringsstoffet fosfor var meget højere, og zebra- og quagga-muslinger endnu ikke var blevet etableret. Simuleringerne viser, at storhovedkarper ville have vokset ca. to til fem gange hurtigere i 1980’erne sammenlignet med de nuværende forhold, idet højere fosforniveauer havde større indflydelse end fraværet af muslinger.
Når forskerne simulerede de niveauer af klimaopvarmning, der forventes i de kommende årtier, blev levestedet for asiatiske karper forbedret på to grundlæggende måder.
Fiskene spiste mere aktivt i varmere vand om foråret, og den årlige “stratificeringsperiode” om sommeren – når søens vand deler sig i tre forskellige lag på grund af temperatur- og tæthedsforskelle – startede tidligere og varede længere, hvilket begrænsede den tid, hvor de topfødende asiatiske karper og de bundlevende muslinger konkurrerede om føde i de øvre dele af vandsøjlen.
De store søers overfladetemperaturer opvarmes allerede hurtigere end den globale gennemsnitlige stigning, idet Michigan-søens overfladevand opvarmes med en hastighed på omkring en halv grad Fahrenheit pr. årti. Varigheden og omfanget af vinterens isdække i de store søer bliver også mindre, og klimamodeller tyder på, at sommerens stratificeringsperiode i Michigan-søen og andre nordlige tempererede søer vil blive længere og begynde tidligere i de kommende år.
Førre stratificering ville være til fordel for asiatiske karper ved at blokere muslingernes adgang til føde i overfladevand og ville også åbne tidligere uegnede kystnære levesteder for fiskene tidligere på året, ifølge den nye modelundersøgelse. I U-M-holdets simuleringer fordoblede varme år omtrent mængden af egnede levesteder, der var tilgængelige for storhovedkarper om foråret, og øgede mængden af egnede levesteder om foråret for sølvkarper med næsten en tredjedel.
Et af vores vigtigste resultater er, at foråret er den mest berørte årstid, og det er der, hvor de fleste fiskearter i Michigan-søen har deres planktonædende larvestadier
“Et af vores vigtigste resultater er, at foråret er den mest berørte årstid, og det er der, hvor de fleste fiskearter i Michigan-søen har deres planktonædende larvestadier”, siger medforfatter Hongyan Zhang, en akvatisk økolog ved Eureka Aquatic Research i Ann Arbor, der er medforfatter til undersøgelsen.
“Derfor kan klimaændringer og næringsstofniveauer, der begunstiger asiatiske karper, også forstærke de negative virkninger af asiatiske karper på andre fiskearter”, sagde hun. Zhang, tidligere fra U-M’s School for Environment and Sustainability og Cooperative Institute for Great Lakes Research, var Alsips afhandlingskonsulent.
Fosforniveauer viste sig at være den mest indflydelsesrige af de tre faktorer, der blev analyseret i den nye undersøgelse af asiatiske karpers egnethed som levested i hele Michigan-søen. Undersøgelsens “High P”-scenarier resulterede i de længste vækstsæsoner for asiatiske karper, den største mængde egnede levesteder og de højeste endelige fiskevægte.
Scenarierne med højt fosforindhold er baseret på Michigansøens fosforbelastning i 1970’erne og 1980’erne, da man begyndte at reducere niveauet af det algefremmende næringsstof i de store søer. Mængden af fosfor, der kommer ind i Michigansøen fra dens bifloder, er faldet kraftigt siden da og har holdt et stabilt niveau siden 1990’erne.
Men tidligere forskning tyder på, at ændringer i arealanvendelse og flodhydrologi som følge af by- og landbrugsekspansion og klimaændringer kan øge fosforindholdet i Michigansøen i de kommende årtier. De store søers område oplever allerede nu hyppigere intense forårsregnbyger, der kan skylle fosfor af jordoverflader og ud i vandløb og floder.
Hvert kort viser simulerede ændringer i antallet af vækstdage for bigheadkarper i Lake Michigan ved sammenligning af to forskellige klimaer. Kortet til venstre sammenligner et varmt år (1998, som havde vandtemperaturer inden for det interval af værdier, der forventes i perioden 2030-2090 ifølge klimamodellerne) med et køligt år (1997, et år med en koldere vinter-forårsperiode end gennemsnittet, blev anvendt i simuleringerne). På det midterste kort sammenlignes et simuleret varmt år med de nuværende forhold i Michigan-søen (i forbindelse med denne undersøgelse repræsenterer 2010 de nuværende forhold). På kortet til højre sammenlignes de nuværende forhold med et koldt år. Billedtekst: Peter Alsip. Fra Alsip et al. i Biological Invasions, juli 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
En eventuel fremtidig stigning i fosforniveauet i Michigan-søen “vil kun skabe et mere gæstfrit miljø” for asiatiske karper, konkluderer den nye undersøgelse.
“Det mest interessante aspekt af denne undersøgelse er for mig, at af de tre stressfaktorer, som vi har overvejet, er det reduktionen af næringsstoffer i søen – som er pålagt af Great Lakes Water Quality Agreement – der har sænket levestedets egnethed mest for invasive storhovedkarper og sølvkarper”, siger medforfatter Ed Rutherford, en forskningsfiskeribiolog ved NOAA’s Great Lakes Environmental Research Laboratory, som er medforfatter til undersøgelsen.
Den asiatiske karpes indvirkning på allerede invaderede økosystemer samt invasionsfrontens nærhed til Michigansøen har øget bekymringen om den potentielle invasion af De Store Søer via Chicago Area Waterway System, den menneskeskabte forbindelse mellem Illinois-floden og Michigansøen. En stor bekymring er, at asiatiske karper kan udkonkurrere planktonædende fisk fra De Store Søer – som omfatter larvestadierne af de fleste fiskearter – og ødelægge regionens fiskeindustri på 7 milliarder dollars.
Sidste år sendte U.S. Army Corps of Engineers en plan til Kongressen om at installere karpeforsvar ved Brandon Road Lock and Dam nær Joliet, Illinois, ca. 40 miles fra Lake Michigan. De otte guvernører i regionen i USA og to canadiske premierministre støttede planen. Men projektet, som kan koste mere end 800 millioner dollars, afventer kongressens godkendelse.
De andre medforfattere til artiklen om biologiske invasioner er Mark Rowe og Doran Mason fra NOAA’s Great Lakes Environmental Research Laboratory, Catherine Riseng fra U-M School for Environment and Sustainability og Zhenming Su fra Institute for Fisheries Research, en samarbejdsenhed under Michigan Department of Natural Resources og University of Michigan.
Undersøgelsen blev finansieret af Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship, og Institute for Fisheries Research leverede tilsvarende midler. Yderligere støtte blev ydet af Michigan Sea Grant, Institute for Fisheries Research, Cooperative Institute for Great Lakes Research og NOAA’s Great Lakes Environmental Research Laboratory.