Aziatische karpers zijn in staat om te overleven en te groeien in veel grotere delen van Lake Michigan dan wetenschappers eerder dachten en lopen een hoog risico om zich te vestigen, volgens een nieuwe modelstudie van onderzoekers van de Universiteit van Michigan en hun collega's.

Sommige eerdere studies suggereerden dat lage voedselniveaus in Lake Michigan een barrière zouden kunnen zijn voor de vestiging van grootkop- en zilverkarper, die zich doorgaans voeden met algen en andere soorten plankton. Grootkop- en zilverkarper zijn de twee Aziatische karpersoorten die het meest zorgen baren voor de Grote Meren.

Maar eerdere studies hielden geen rekening met het feit dat grootkop- en zilverkarpers opportunistische voeders zijn die in staat zijn te overleven op een breed scala aan diëten, inclusief dood organisch materiaal dat afval wordt genoemd. In het Michiganmeer, afval omvat stukjes geresuspendeerde fecale pellets van talloze quagga- en zebramosselen op de bodem van het meer.

In aanvulling, eerdere studies evalueerden geen potentiële karperhabitat meer dan een meter onder het oppervlak van het meer.

Wanneer rekening werd gehouden met de flexibiliteit van het dieet en de ondergrondse habitat, de hoeveelheid geschikte leefgebieden voor Aziatische karpers in Lake Michigan nam dramatisch toe, volgens hoofdauteur Peter Alsip, die het onderzoek deed voor zijn masterscriptie aan de UM's School for Environment and Sustainability.

In bepaalde tijden van het jaar, het model toonde aan dat de gehele omvang van Lake Michigan, met een oppervlakte van meer dan 22, 000 vierkante mijl en een gemiddelde diepte van 280 voet, bevat ergens in de waterkolom geschikt leefgebied voor grootkopkarpers, volgens Alsip, die nu werkt bij het UM-gebaseerde Cooperative Institute for Great Lakes Research.

Het leefgebied van de zilverkarper was beperkt tot nearshore, voedselrijke gebieden. De bevindingen van de studie zijn gepland voor publicatie op 12 augustus in het tijdschrift Zoetwaterbiologie .

"Ondergrondse habitat en de dieetflexibiliteit van de vissen werden niet geëvalueerd in eerdere studies, en onze bevindingen geven aan dat deze overwegingen een merkbaar effect hadden op onze geschiktheidsbeoordeling, "Zei Alsip. "Het lage aanbod van plankton in Lake Michigan is misschien niet zo'n sterke barrière als eerder werd gedacht."

De studie vond ook dat:

De vissen laten voeden met een zo breed mogelijk dieet (fytoplankton, zoöplankton en afval) in de waterkolom resulteerden in geschikte habitatvolumes die 4,6 keer groter waren dan het smalste dieet (alleen fytoplankton) voor grootkopkarpers en 2,3 keer groter voor zilverkarpers.

Hoewel de omvang van hoogwaardige Aziatische karperhabitats over Lake Michigan relatief klein is, het risico van plaatselijke vestigingsgebeurtenissen is hoog in de buurt van riviermondingen en in voedselrijke delen van Green Bay. Het model van het team vond een geschikte habitat het hele jaar door (waarvan andere modellen suggereren dat het paaien en de ontwikkeling van eieren kan ondersteunen) in de buurt van de mondingen van verschillende rivieren, waaronder de Milwaukee en St. Joseph.

Kaarten gegenereerd door het model van het team identificeerden hotspots voor de vestiging van Aziatische karpers en het potentieel voor migratiecorridors over het meer "die bewegingen over het meer kunnen vergemakkelijken en versnellen, " schreven de auteurs. Die kaarten zouden de bewakingsinspanningen kunnen ondersteunen door gebieden te identificeren waarnaar grootkop- en zilverkarpers zich zouden kunnen verspreiden bij het betreden van het meer.

De relatief planktonrijke "diepe chlorofyllaag" die zich elke zomer vormt in de offshore-wateren van Lake Michigan, is in staat de groei van grootkopkarpers te ondersteunen. Eerdere karperstudies evalueerden het groeipotentieel in deze laag niet, die zich vormt op een gemiddelde diepte van ongeveer 100 voet.

Niveaus van plankton-ondersteunende voedingsstoffen in Lake Michigan zijn al tientallen jaren aan het afnemen, grotendeels te wijten aan verminderde fosforniveaus die het meer binnendringen en de verspreiding van invasieve quagga- en zebramosselen, die nu de bodem van het meer bedekken, het opzuigen van plankton en het vastleggen van voedingsstoffen in fecale pellets, biodeposits genaamd.

Het progressieve verlies van voedingsstoffen in de waterkolom van Lakes Michigan, een proces genaamd oligotrofiëring, heeft geleid tot scepsis bij sommige wetenschappers over de waarschijnlijkheid van vestiging van Aziatische karpers daar. Maar laboratoriumexperimenten hebben aangetoond dat Aziatische karpers in staat zijn te overleven - en zelfs aan te komen - terwijl ze zich alleen voeden met biodeposito's van quagga-mossel.

In hun studie hebben Alsip en zijn collega's gebruikten gesimuleerde voedselovervloed en watertemperatuurwaarden van een driedimensionaal biofysisch model van Lake Michigan om het groeipotentieel van grootkop- en zilverkarper te bestuderen.

Ze keken hoe goed individuele volwassenen van de twee karpersoorten konden groeien in Lake Michigan wanneer ze zich voedden met verschillende combinaties van de drie soorten voedsel:fytoplankton, zoöplankton en afval - op verschillende diepten. Gebieden waar grootkop- en zilverkarpers hun lichaamsgewicht konden behouden of vergroten, werden geclassificeerd als geschikt leefgebied.

"We ontdekten dat een geschikt leefgebied voor grootkopkarpers wijdverbreid is in Lake Michigan, en dat is om vele redenen een resultaat van fundamenteel ecologisch belang, " zei co-auteur Hongyan Zhang van Eureka Aquatic Research in Ann Arbor. Zhang, voorheen van UM's School for Environment and Sustainability en het Cooperative Institute for Great Lakes Research, was Alsip's scriptieadviseur.

Fytoplankton is eencellig, fotosynthetische algen en cyanobacteriën. Zooplankton zijn kleine dieren aan de basis van de voedselketen die zich voeden met fytoplankton. Een grote zorg over Aziatische karpers is dat ze de lokale planktonetende vissen kunnen overtreffen, inclusief de larvale stadia van de meeste vissoorten.

De nieuwe studie toonde aan dat de wijdverbreide beschikbaarheid van quagga-mossel-fecale pellets in Lake Michigan waarschijnlijk zou helpen om Aziatische karpers in leven te houden, waardoor ze kunnen migreren door plankton-verarmd open water en zich uiteindelijk over het meer verspreiden. Grootkopkarper en zilverkarper zijn bij wetenschappers gezamenlijk bekend als grootkopkarper, of BHC.

"Het vermogen van BHC om zich flexibel te voeden met fytoplankton, zoöplankton en afval verminderen hun risico op verhongering - zelfs in offshore wateren - en, daarom, vergroot hun kans op vestiging, " volgens de auteurs. "Daarom, het lijkt waarschijnlijk dat BHC zou kunnen overleven, tot stand brengen, en verspreidde zich naar een gunstig leefgebied in Lake Michigan en zijn zijrivieren, ondanks dat ze door uitgestrekte gebieden moesten reizen met minimale planktonbiomassa."

Grootkop- en zilverkarper werden in de jaren zeventig geïmporteerd naar de zuidelijke Verenigde Staten om de algengroei in reservoirs en lagunes voor afvalwaterbehandeling te beheersen. Ze ontsnapten en verspreidden zich snel over het stroomgebied van de Mississippi, het vestigen van dichte populaties in plaatsen zoals de rivier de Illinois, waar ze nu 63% van het totale gewicht van alle vissen in de rivier uitmaken.

Momenteel, Grootkop- en zilverkarpers worden gevestigd in stroomgebieden dicht bij de Grote Meren, maar niet in de meren zelf.

De impact van Aziatische karpers op reeds binnengedrongen ecosystemen, evenals de nabijheid van het invasiefront tot Lake Michigan, bezorgdheid hebben geuit over de mogelijke invasie van de Grote Meren via het Chicago Area Waterway System, de kunstmatige verbinding tussen de Illinois River en Lake Michigan.

In mei, het hoofd van het US Army Corps of Engineers stuurde het Congres een plan van $ 778 miljoen om karperverdediging te installeren bij de Brandon Road Lock and Dam bij Joliet, Illinois, ongeveer 40 mijl van Lake Michigan. In juli, de acht Amerikaanse gouverneurs van de regio en twee Canadese premiers keurden het plan goed.

De Zoetwaterbiologie studie is getiteld "Lake Michigan's Geschiktheid voor Bigheaded Carp:The Importance of Diet Flexibility and Subsurface Habitat." DOI:10.1111/fwb.13382.

Naast Alsip en Zhang, andere auteurs zijn Mark Rowe, Doran Mason en Edward Rutherford van het Great Lakes Environmental Research Laboratory van de National Oceanic and Atmospheric Administration in Ann Arbor; Catherine Riseng van de UM School for Environment and Sustainability en Michigan Sea Grant; en Zhenming Su van het Michigan Department of Natural Resources.

Het project werd gefinancierd door de Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship, met bijpassende fondsen van het Institute for Fisheries Research van het Michigan Department of Natural Resources. Aanvullende ondersteuning werd verleend door Michigan Sea Grant, het Instituut voor Visserijonderzoek, CIGLR, GLERL en het informatiesysteem voor niet-inheemse soorten van de Grote Meren.

Met dezelfde aanpak als hierboven beschreven, Alsip en collega's bestuderen momenteel hoe de geschiktheid van Aziatische karperhabitats wordt beïnvloed door meteorologie, fosforladingen over het hele meer, en quagga- en zebramosselen. Hun bevindingen zouden een duidelijker beeld kunnen geven van hoe een opwarmend klimaat de kwetsbaarheid van Lake Michigan voor Aziatische karpers zal beïnvloeden en hoe de geschiktheid van de habitat in de loop van de tijd is veranderd als reactie op de vermindering van de nutriëntenbelasting en de invasie van mosselen.