Stream food web responses to a large omnivorous invader, Orconectes rusticus (Decapoda, Cambaridae)

Abstract

[We studied the effect of an invasive omnivore, the rusty crayfish ( Orconectes rusticus ), on multiple trophic levels of lotic food webs in the upper Midwest, U.S.A. To assess food web effects we (1) conducted a crayfish exclusion experiment in an invaded stream, and (2) surveyed fish populations to compare abundance and diversity across eight streams representing an invasion gradient. In the invaded stream, electrified hoops were used to exclude rusty crayfish from typical food sources (leaves, periphyton, and benthic invertebrates). Breakdown of sugar maple leaves and abundance of invertebrates were measured over 38 days. Leaves in control hoops exposed to rusty crayfish decayed significantly faster (decay coefficient k = 0.1061) than leaves where crayfish were excluded ( k = 0.0792). Fewer benthic invertebrates were found in control hoops compared to electric hoops. In contrast, periphyton standing stock on cobble was not altered by the exclusion of rusty crayfish. In the multi-stream survey, streams invaded by rusty crayfish had significantly lower fish abundance and biomass than non-invaded streams, although fish species richness did not differ between stream types. Our results suggest that invasion by rusty crayfish can have bidirectional effects on stream food webs by causing declines in food resources (e.g., detritus and invertebrates), thus indirectly affecting higher trophic levels (e.g., fish). Stream management and restoration strategies should include provisions for controlling or preventing invasions by large benthic consumers such as crayfish. Les effets d'un omnivore invasif, l'ecrevisse d'Ohio ( Orconectes rusticus ) ont ete etudies sur les reseaux trophiques multiples de la chaine alimentaire lotique dans le nord du Midwest, U.S.A. Pour tester les effets sur la chaine alimentaire nous avons (1) conduit une experience d'exclusion d'ecrevisses dans un ruisseau envahi, et (2) echantillonne les populations de poissons pour comparer l'abondance et la diversite de huit ruisseaux presentant un gradient d'invasion. Dans les ruisseaux envahis des cerceaux electrifies ont ete utilises pour exclure les ecrevisses de leurs sources alimentaires typiques (feuille, periphyton, invertebres benthiques). Les brisures de feuilles d'erable et l'abondance des invertebres ont ete mesurees sur 38 jours. Les feuilles dans les cerceaux temoins exposes aux ecrevisses se sont decomposees significativement plus vite (coefficient de decomposition k = 0,1061) que les feuilles dont les ecrevisses ont ete exclues ( k = 0,0792). Moins d'invertebres benthiques ont ete trouves dans les cerceaux temoins par comparaison aux cerceaux electrifies. Par contre le stock de periphyton sur les galets n'a pas ete altere par l'exclusion des ecrevisses. Dans l'echantillonnage des ruisseaux, ceux envahis par l'ecrevisse presentaient une abondance et une biomasse de poissons significativement plus basse que les ruisseaux non envahis, bien que la richesse specifique en poissons ne differe pas entre les ruisseaux. Nos resultats suggerent que l'invasion par l'ecrevisse O. rusticus peut avoir des effets bidirectionnels sur la chaine alimentaire en provoquant des declins dans les ressources alimentaires (e.g., detritus et invertebres), affectant ainsi indirectement les niveaux trophiques superieurs (e.g., poissons). La gestion et la restauration des ruisseaux devrait inclure des dispositions pour controler ou prevenir les invasions par des grands consommateurs benthiques comme les ecrevisses. , We studied the effect of an invasive omnivore, the rusty crayfish ( Orconectes rusticus ), on multiple trophic levels of lotic food webs in the upper Midwest, U.S.A. To assess food web effects we (1) conducted a crayfish exclusion experiment in an invaded stream, and (2) surveyed fish populations to compare abundance and diversity across eight streams representing an invasion gradient. In the invaded stream, electrified hoops were used to exclude rusty crayfish from typical food sources (leaves, periphyton, and benthic invertebrates). Breakdown of sugar maple leaves and abundance of invertebrates were measured over 38 days. Leaves in control hoops exposed to rusty crayfish decayed significantly faster (decay coefficient k = 0.1061) than leaves where crayfish were excluded ( k = 0.0792). Fewer benthic invertebrates were found in control hoops compared to electric hoops. In contrast, periphyton standing stock on cobble was not altered by the exclusion of rusty crayfish. In the multi-stream survey, streams invaded by rusty crayfish had significantly lower fish abundance and biomass than non-invaded streams, although fish species richness did not differ between stream types. Our results suggest that invasion by rusty crayfish can have bidirectional effects on stream food webs by causing declines in food resources (e.g., detritus and invertebrates), thus indirectly affecting higher trophic levels (e.g., fish). Stream management and restoration strategies should include provisions for controlling or preventing invasions by large benthic consumers such as crayfish. Les effets d'un omnivore invasif, l'ecrevisse d'Ohio ( Orconectes rusticus ) ont ete etudies sur les reseaux trophiques multiples de la chaine alimentaire lotique dans le nord du Midwest, U.S.A. Pour tester les effets sur la chaine alimentaire nous avons (1) conduit une experience d'exclusion d'ecrevisses dans un ruisseau envahi, et (2) echantillonne les populations de poissons pour comparer l'abondance et la diversite de huit ruisseaux presentant un gradient d'invasion. Dans les ruisseaux envahis des cerceaux electrifies ont ete utilises pour exclure les ecrevisses de leurs sources alimentaires typiques (feuille, periphyton, invertebres benthiques). Les brisures de feuilles d'erable et l'abondance des invertebres ont ete mesurees sur 38 jours. Les feuilles dans les cerceaux temoins exposes aux ecrevisses se sont decomposees significativement plus vite (coefficient de decomposition k = 0,1061) que les feuilles dont les ecrevisses ont ete exclues ( k = 0,0792). Moins d'invertebres benthiques ont ete trouves dans les cerceaux temoins par comparaison aux cerceaux electrifies. Par contre le stock de periphyton sur les galets n'a pas ete altere par l'exclusion des ecrevisses. Dans l'echantillonnage des ruisseaux, ceux envahis par l'ecrevisse presentaient une abondance et une biomasse de poissons significativement plus basse que les ruisseaux non envahis, bien que la richesse specifique en poissons ne differe pas entre les ruisseaux. Nos resultats suggerent que l'invasion par l'ecrevisse O. rusticus peut avoir des effets bidirectionnels sur la chaine alimentaire en provoquant des declins dans les ressources alimentaires (e.g., detritus et invertebres), affectant ainsi indirectement les niveaux trophiques superieurs (e.g., poissons). La gestion et la restauration des ruisseaux devrait inclure des dispositions pour controler ou prevenir les invasions par des grands consommateurs benthiques comme les ecrevisses. ]