A Michigan-tó folyamatos felmelegedése növeli az ázsiai pontyra való érzékenységét, részben azáltal, hogy csökkenti a quagga kagylók ökológiai gátként való működését a falánk algaevő halakkal szemben – derül ki a Michigani Egyetem által vezetett új tanulmányból.
Az ázsiai ponty és a Michigan-tó fenekét szőnyegként borító kvagga-kagylók trilliói ugyanazért a táplálékért – algákért és más típusú planktonokért – versenyeznének. A Nagy-tavak egyes kutatói felvetették, hogy a körömnyi méretű puhatestűek segíthetnek megakadályozni, hogy az invazív halak megvethessék a lábukat.
Ne számítsunk erre, állapítják meg az új számítógépes modellezési tanulmány szerzői. Még a legjobb esetben is korlátozott lenne a kagylók azon képessége, hogy időben és térben segítsenek az ázsiai pontyok elleni védekezésben, és mind az éghajlat felmelegedése, mind a tápanyagszennyezés csökkentheti a kagylók esetleges védelmi szerepét, állapították meg a kutatók.
Az új tanulmányt az U-M Cooperative Institute for Great Lakes Research és a National Oceanic and Atmospheric Administration’s Great Lakes Environmental Research Laboratory kutatói vezették, és a tervek szerint július 7-én jelenik meg a Biological Invasions című folyóiratban. A tanulmány az ázsiai pontyok két fajára, a nagyfejű és az ezüst pontyra összpontosít, amelyek a Nagy-tavak szempontjából a legnagyobb aggodalomra adnak okot.
Az új tanulmány egy olyan tanulmányra épül, amelyet ugyanez a kutatócsoport tavaly publikált a Freshwater Biology című folyóiratban, és amely megállapította, hogy a nagyfejű és az ezüst ponty elegendő táplálékot találna a Michigan-tóban, és hogy nagy kockázatot jelentene a megtelepedésük.
Peter Alsip
“Új kutatásunk azt mutatja, hogy egy már meghonosodott táplálékkonkurens – a kagylók – jelenléte csak korlátozott mértékben képes gátként hatni a nagyfejű és ezüst pontyok inváziójára, és hogy az éghajlat felmelegedése és a tápanyagdúsítás tovább csökkentheti a kagylók képességét az ázsiai pontyok élőhelyére” – mondta a tanulmány vezető szerzője, Peter Alsip a Cooperative Institute for Great Lakes Research-től.
Alsip, aki a tavalyi Freshwater Biology című tanulmány első szerzője is volt, az ázsiai ponty kutatását a U-M School for Environment and Sustainability (U-M Környezetvédelmi és Fenntarthatósági Iskola) mesterszakos diplomamunkája keretében végezte.
Az új tanulmány azt vizsgálja, hogy három tényező – az éghajlatváltozás, a tápanyag-gazdálkodás és a zebra- és quagga-kagylók megjelenése – hogyan befolyásolta a Michigan-tó sebezhetőségét a nagyfejű és ezüst pontyokkal szemben, amelyek jelenleg a szomszédos vízgyűjtőkben élnek, de magában a tóban nem.
A négy térkép azt mutatja, hogy a Michigan-tó foszfor tápanyagszintje és a quagga kagylók jelenléte vagy hiánya hogyan befolyásolja a nagyfejű és az ezüst ponty éves súlyváltozását. A térképek összehasonlítják a tó 1970-es és 1980-as évekbeli állapotát – amikor a quagga kagylók még nem telepedtek meg, és mielőtt a tápanyag foszforszintjének csökkentésére tett erőfeszítéseket végrehajtották volna, és így sokkal magasabb volt, mint ma – a 2010-es állapotokkal. A kép forrása: Peter Alsip. From Alsip et al. in Biological Invasions, July 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
A csoport történelmi körülményekre vonatkozó szimulációi azt mutatták, hogy a Michigan-tó az 1970-es és 1980-as években, amikor a tápanyag-foszfor szintje sokkal magasabb volt, és a zebra- és quagga-kagylók még nem telepedtek meg, sokkal barátságosabb lett volna az ázsiai pontyok számára. A szimulációk azt mutatják, hogy a nagyfejű pontyok nagyjából két-ötször gyorsabban nőttek volna az 1980-as években, mint a jelenlegi körülmények között, a magasabb foszforszintnek nagyobb hatása volt, mint a kagylók hiányának.
Amikor a kutatók a következő évtizedekben várható klímamelegedés mértékét szimulálták, az ázsiai pontyok élőhelye két alapvető módon javult.
A halak tavasszal aktívabban táplálkoztak a melegebb vizekben, és az éves nyári “rétegződési időszak” – amikor a tó vize a hőmérséklet- és sűrűségkülönbségek miatt három különböző rétegre válik szét – korábban kezdődött és tovább tartott, korlátozva azt az időt, amikor a felül táplálkozó ázsiai pontyok és az alul élő kagylók a vízoszlop felső részein versenyeztek a táplálékért.
A Nagy-tavak felszíni hőmérséklete már most is gyorsabban melegszik, mint a globális átlagnövekedés, a Michigan-tó felszíni vize évtizedenként nagyjából fél Fahrenheit-fokos ütemben melegszik. A téli jégtakaró időtartama és kiterjedése is csökken a Nagy-tavakban, és az éghajlati modellek szerint a nyári rétegződési időszak a Michigan-tóban és más északi mérsékelt égövi tavakban az elkövetkező években meghosszabbodik és korábban kezdődik.
A korábbi rétegződés előnyös lenne az ázsiai ponty számára, mivel megakadályozná a kagylók táplálékhoz jutását a felszíni vizekben, és az új modellezési tanulmány szerint a korábban alkalmatlan tengeri élőhelyeket is megnyitná a halak előtt az év korábbi szakaszában. Az U-M által vezetett csoport szimulációi szerint a meleg évek nagyjából megduplázták a nagyfejű pontyok számára tavasszal rendelkezésre álló megfelelő élőhelyek mennyiségét, és közel egyharmadával növelték az ezüstpontyok számára alkalmas tavaszi élőhelyek mennyiségét.
Az egyik legfontosabb eredményünk az, hogy a tavasz a leginkább érintett évszak, és a Michigan-tó legtöbb halfajának ekkor van planktonevő lárvastádiuma
“Az egyik legfontosabb eredményünk az, hogy a tavasz a leginkább érintett évszak, és a Michigan-tó legtöbb halfajának ekkor van planktonevő lárvastádiuma” – mondta a tanulmány társszerzője Hongyan Zhang, az Ann Arbor-i Eureka Aquatic Research vízi ökológusa.
“Így az ázsiai ponty megtelepedésének kedvező éghajlati változások és tápanyagszintek az ázsiai ponty más halfajokra gyakorolt negatív hatásait is fokozhatják” – mondta. Zhang, aki korábban a U-M School for Environment and Sustainability és a Cooperative Institute for Great Lakes Research munkatársa volt Alsip szakdolgozatának tanácsadója.
A foszforszint bizonyult a legbefolyásosabbnak a három tényező közül, amelyeket az ázsiai ponty élőhelyi alkalmasságáról szóló új tanulmányban elemeztek a Michigan-tó egész területén. A tanulmány “High P” forgatókönyvei eredményezték a leghosszabb növekedési időszakot az ázsiai ponty számára, a legnagyobb mennyiségű megfelelő élőhelyet és a legnagyobb végső haltömeget.
A magas foszforszintű forgatókönyvek a Michigan-tó foszforterhelésén alapulnak az 1970-es és 1980-as években, amikor a Nagy-tavak algásodását elősegítő tápanyag szintjének csökkentésére irányuló erőfeszítések kezdődtek. A mellékfolyókból a Michigan-tóba jutó foszfor mennyisége azóta jelentősen csökkent, és az 1990-es évek óta stabilan tartja a szintet.
A korábbi kutatások azonban arra utalnak, hogy a városi és mezőgazdasági terjeszkedés és az éghajlatváltozás következtében a földhasználatban és a folyók hidrológiájában bekövetkező változások a következő évtizedekben növelhetik a Michigan-tó foszforszintjét. A Nagy-tavak régiójában már most is gyakrabban fordulnak elő intenzívebb tavaszi esőzések, amelyek lemossák a foszfort a földfelületekről a patakokba és a folyókba.
Az egyes térképek a Michigan-tóban a nagyfejű pontyok növekedési napjainak számában bekövetkező szimulált változásokat mutatják két különböző éghajlat összehasonlításakor. A bal oldali térkép egy meleg évet (1998, amelynek vízhőmérséklete az éghajlati modellek szerint a 2030-2090 közötti időszakban várható értékek tartományába esett) hasonlít össze egy hűvös évvel (1997, az átlagosnál hidegebb téli-tavaszi időszakkal rendelkező év szerepelt a szimulációkban). A középső térkép a szimulált meleg évet hasonlítja össze a Michigan-tó jelenlegi állapotával (e tanulmány szempontjából a 2010-es év jelenti a jelenlegi állapotot). A jobb oldali térkép a jelenlegi állapotokat hasonlítja össze egy hűvös évvel. A kép forrása: Peter Alsip. From Alsip et al. in Biological Invasions, July 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
A Michigan-tó foszforszintjének bármilyen jövőbeli növekedése “csak barátságosabb környezetet teremtene” az ázsiai ponty számára – állapítja meg az új tanulmány.
“A tanulmány számomra legérdekesebb aspektusa az, hogy az általunk vizsgált három stresszor közül a tó tápanyag-csökkentése – amelyet a Nagy-tavak vízminőségi megállapodása ír elő – csökkentette leginkább az élőhely alkalmasságát az invazív nagyfejű és ezüst pontyok számára” – mondta a tanulmány társszerzője, Ed Rutherford, a NOAA Nagy-tavak Környezetvédelmi Kutató Laboratóriumának halászati biológus kutatója.
Az ázsiai pontyok hatása a már behatolt ökoszisztémákra, valamint az inváziós frontnak a Michigan-tóhoz való közelsége fokozta az aggodalmakat a Nagy-tavakba való esetleges behatolással kapcsolatban a Chicago Area Waterway System-en, az Illinois folyó és a Michigan-tó közötti mesterséges kapcsolaton keresztül. Óriási aggodalomra ad okot, hogy az ázsiai pontyok túlszaporodhatnak a Nagy-tavak planktonevő halain – amelyek a legtöbb halfaj lárvaállapotát tartalmazzák -, és tönkretehetik a régió 7 milliárd dolláros halászati iparát.
Tavaly az amerikai hadsereg mérnöki testülete elküldött a Kongresszusnak egy tervet a pontyok elleni védelem telepítésére az Illinois állambeli Joliet közelében lévő Brandon Road zsilipnél és gátnál, mintegy 40 mérföldre a Michigan-tótól. A régió nyolc amerikai kormányzója és két kanadai miniszterelnök támogatta a tervet. A projekt, amely több mint 800 millió dollárba kerülhet, azonban a kongresszus jóváhagyására vár.
A Biológiai invázióról szóló tanulmány további társszerzői Mark Rowe és Doran Mason a NOAA Nagy-tavak Környezetvédelmi Kutató Laboratóriumától, Catherine Riseng az U-M School for Environment and Sustainability-től és Zhenming Su a Halászati Kutatóintézettől, amely a Michigani Természeti Erőforrások Minisztériumának és a Michigani Egyetemnek az együttműködő egysége.
A tanulmányt a Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship finanszírozta, a Halászati Kutatóintézet pedig a megfelelő forrásokat biztosította. További támogatást nyújtott a Michigan Sea Grant, a Halászati Kutatóintézet, a Cooperative Institute for Great Lakes Research és a NOAA Nagy-tavak Környezetvédelmi Kutató Laboratóriuma.