Trophic Relationships in Freshwater Pelagic Ecosystems

McQueen, Donald J.; Post, John R.; Mills, Edward L.

doi:10.1139/f86-195

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“…Furthermore, it has often been reported that fish such as tilapia, by recycling nutrients through excretion, eventually promote the production of phytoplankton in ponds and lakes (McQueen et al, 1986;Drenner et al, 1987;Lazzaro, 1987;Northcote, 1988;Elser et al, 1990). Without algal biomass control, an excessive algal bloom may occur, followed by a collapse of the algal population, an increase in ammonia concentration and an oxygen depletion (Rimon and Shilo, 1982).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An integrated fish–plankton aquaculture system in brackish water

Gilles

Fargier

Lazzaro³

et al. 2013

Animal

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Integrated Multi-Trophic Aquaculture takes advantage of the mutualism between some detritivorous fish and phytoplankton. The fish recycle nutrients by consuming live (and dead) algae and provide the inorganic carbon to fuel the growth of live algae. In the meanwhile, algae purify the water and generate the oxygen required by fishes. Such mechanism stabilizes the functioning of an artificially recycling ecosystem, as exemplified by combining the euryhaline tilapia Sarotherodon melanotheron heudelotii and the unicellular alga Chlorella sp. Feed addition in this ecosystem results in faster fish growth but also in an increase in phytoplankton biomass, which must be limited. In the prototype described here, the algal population control is exerted by herbivorous zooplankton growing in a separate pond connected in parallel to the fish-algae ecosystem. The zooplankton production is then consumed by tilapia, particularly by the fry and juveniles, when water is returned to the main circuit. Chlorella sp. and Brachionus plicatilis are two planktonic species that have spontaneously colonized the brackish water of the prototype, which was set-up in Senegal along the Atlantic Ocean shoreline. In our system, water was entirely recycled and only evaporation was compensated (1.5% volume/day). Sediment, which accumulated in the zooplankton pond, was the only trophic cul-de-sac. The system was temporarily destabilized following an accidental rotifer invasion in the main circuit. This caused Chlorella disappearance and replacement by opportunist algae, not consumed by Brachionus. Following the entire consumption of the Brachionus population by tilapias, Chlorella predominated again. Our artificial ecosystem combining S. m. heudelotii, Chlorella and B. plicatilis thus appeared to be resilient. This farming system was operated over one year with a fish productivity of 1.85 kg/m 2 per year during the cold season

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An integrated fish–plankton aquaculture system in brackish water

Gilles

Fargier

Lazzaro³

et al. 2013

Animal

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“…2). McQUEEN et al (1986) ont proposé que les effets des herbivores sont maximums dans les milieux oligotrophes et s'atténuent avec l'augmentation de l'eutrophie, notamment du fait du développement d'algues peu consommables et de cyanobactéries filamenteuses, tandis qu'ELSER et GOLDMAN (1991) appuient l'hypothèse d'effets maximums des cascades trophiques en milieux mésotrophes où la prédation des poissons planctonophages et l'abondance des herbivores sont suf-…”

Section: Interactions Entre Les Ressources Et La Structure Des Réseauunclassified

“…Effets descendants des prédateurs atténués dans les lacs eutrophes du fait de la présence d'algues peu consommables (cyanobactéries filamenteuses ou coloniales) (a) effets en cascade des poissons maximal dans les lacs mésotrophes (b) faibles probabilités de rencontre entre prédateurs et proies dans les lacs oligotrophes (c) algues peu consommables empêchant le contrôle du phytoplancton par le zooplancton dans les lacs eutrophes (a) apports en nutriments déstabilisant les interactions trophiques (b) en présence de grand zooplancton herbivore, apports plus intenses nécessaires à la déstabilisation (a) phytoplancton contrôlé par le zooplancton si charge externe en PT < 0,6 g/m 2 /an (en liaison avec la taille maximale des colonies d'algues consommables) (b) efficacité des biomanipulations dépendante de la dynamique de P mobilisé dans macrophytes et poissons (a) proportion de poissons planctonophages augmentant avec l'eutrophie des lacs (de 50 % des poissons de plus de 10 cm à 22 p.gPT/L à 80 % à plus de 100 ug PT/L) (b) à long terme, élimination des planctonophages -» réduc-tion des algues uniquement si P = 0,5-2,0 g/m 2 /an (ou P = 80-150 ugP/L en été) (c) restauration plus efficace dans les lacs plats (à algues vertes) que dans les lacs profonds (avec blooms de cyanobactyéries), du fait du rôle épurateur des macrophytes submergés et des algues microbenthiques McQUEEN et al, 1986ELSER et GOLDMAN,1991CARPENTER étal., 1992BENND0RF, 1990 JÈPPESENefa/., 1990 fisamment importantes pour exercer un contrôle du phytoplancton. Les modèles proies-dépendants (PERSSON étal.…”

Section: Tableauunclassified

Les réseaux trophiques lacustres: structure, fonctionnement, interactions et variations spatio-temporelles

Pinel‐Alloul¹,

Mazumber²,

Lacroix³

et al. 2005

rseau

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L'analyse comparative des réseaux trophiques lacustres est d'un grand intérêt pour le développement de la limnologie contemporaine et l'aménagement des lacs. L'analyse des mécanismes écologiques déterminant la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques dans les lacs tempérés a permis l'émergence de plusieurs modèles, souvent contradictoires, et suscité d'intenses débats sur le rôle respectif des ressources et des prédateurs. Par contre, dans les lacs tropicaux, les études sont en majorité descriptives et la recherche de principes généraux et de concepts unificateurs y est rare. Cette synthèse présente l'état des connaissances, les approches méthodologiques, les modèles de régulation concernant la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques lacustres. Les réseaux trophiques semblent varier selon un gradient de situations intermédiaires entre deux modèles extrêmes : (a) les milieux à cascades trophiques intenses et à effet atténué des ressources (lacs tempérés oligo-mésotrophes) caractérisés par la présence de poissons piscivores et de zooplancton herbivore de grande taille (tels Daphnia spp.) et (b) les milieux à régulation intermédiaire (lacs tempérés méso-eutrophes et la plupart des lacs tropicaux), caractérisés par la présence de poissons filtreurs microphages omnivores et de zooplancton herbivore de petite taille. Notre synthèse souligne aussi l'importance d'allier les approches expérimentales en enceintes ou par biomanipulation à des suivis à long terme et des modélisations pour avoir une bonne compréhension et des prédictions précises du fonctionnement des écosystèmes lacustres à différentes échelles spatiales et temporelles et pour différentes conditions climatiques, géographiques ou trophiques.

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“…So the observed cascading effects give only a birds eye view of interplay and feed backs actually operating in an ecosystem. According to McQueen's (1986) model the interactions in the food chain gradually, weaken downwards in the chain but this can only be seen when just a small part of the food web is considered. For example in shallow, eutrophic Dutch lakes, which have virtually no macro-vegetation, it is, as regards fish, difficult to determine a planktivorous and a piscivorous fish.…”

Section: Biomanipulation and Ecosystem Researchmentioning

confidence: 99%

The first biomanipulation conference: a synthesis

Lammens¹,

Gulati²,

Meijer

et al. 1990

Biomanipulation Tool for Water Management

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At the First Biomanipulation Conference held in Amsterdam (8-11 August 1989), studies presented considered mainly trophic interactions in lakes, enclosures and laboratory systems. Studies on the interactions between phytoplankton and zooplankton emphasized the edibility of the phytoplankton in relation to the zooplankton size structure and the trophic state. Most lake experiments involved 50-100 reduction in fish standing stock or alternatively heavy stocking with piscivorous fish. The most dramatic effects of biomanipulation were found in shallow, eutrophic lakes which exhibited radical changes in ecosystem structure because of changes in light climate and consequently, luxuriant development of macrophytes. There was still much controversy about the top-down effects in relation to trophic state, especially those concerning the role of fish and zooplankton in the development and succession of phytoplankton. Many experiments showed indirect effects within the food web, emphasizing the importance of feedbacks and the complexity of the food web rather than the simplicity of the food chain. The stabilizing effects of refugia for zooplankton and fish on the ecosystem were stressed. Shallow lakes responded generally more rapidly to biomanipulation and this was most successfully accomplished when TP concentration was < 50/~g 1-', even though in a few cases at 10-20 fold higher TP concentrations (mostly PO4-P lakes) the results achieved could be maintained for two or more summers. For a guaranteed success of the measures an almost complete removal of fish appeared to be indispensible; moreover in many cases removal of benthivorous fish appeared to be even more important than that of planktivorous fish.

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Trophic Relationships in Freshwater Pelagic Ecosystems

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An integrated fish–plankton aquaculture system in brackish water

An integrated fish–plankton aquaculture system in brackish water

Les réseaux trophiques lacustres: structure, fonctionnement, interactions et variations spatio-temporelles

The first biomanipulation conference: a synthesis

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