Water chemistry and endangered white-clawed Crayfish: a literature review and field study of water chemistry association in Austropotamobius pallipes

Chimie de l’eau et écrevisse à pattes blanches en voie de disparition: une revue de la littérature et une étude sur le terrain de la chimie de l’eau associée à Austropotamobius pallipes

⁽¹⁾ Centre for Evidence-Based Conservation, Bangor University, Bangor, LL57 2UW, UK
⁽²⁾ School of Biology, University of Leeds, LS2 9JT, UK
⁽³⁾ School of Earth and Environment, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK
⁽⁴⁾ Environment Agency, Rivers House, 21 Park Square South, Leeds, West Yorkshire, LS1 2QG, UK

^⋆ Corresponding author: neal_haddaway@hotmail.com

Received: 9 October 2014
Revised: 11 November 2014
Accepted: 2 December 2014

Abstract

Populations of the endangered white-clawed crayfish (Austropotamobius pallipes) have rapidly declined in distribution and density in recent decades as a result of invasive crayfish, disease and habitat degradation. The species is thought to be particularly sensitive to water chemistry, and has been proposed as a bio-indicator of water quality. Here we detail the results of a systematic review of the literature regarding the chemistry of waterbodies inhabited by white-clawed crayfish, along with a wide-scale field study of the chemistry of crayfish-inhabited waterbodies in the UK. We use these data to examine potentially significant variables influencing crayfish distribution. Several variables appear to have thresholds that affect crayfish distribution; crayfish presence was associated with high dissolved oxygen, low conductivity, ammonium, sodium, and phosphate, and to a lesser extent low sulphate, nitrate, and total suspended solids. Some variables (magnesium, potassium, sodium, sulphate, nitrate, and total suspended solids) may be tolerated at moderate to high concentrations in isolation (indicated by the presence of some populations in high levels of these variables), but suites of chemical conditions may act synergistically in situ and must be considered together. Recent efforts to conserve white-clawed crayfish have included relocations to Ark Sites; novel protected habitats with reduced risk of the introduction of disease, invasive crayfish and habitat degradation. We use our findings to propose the first detailed guidelines for common water chemistry variables of potential Ark Sites for the conservation of the species throughout its European range.

Résumé

Les populations de l’écrevisse à pattes blanches (Austropotamobius pallipes) en voie de disparition, ont rapidement décliné dans leur distribution et leur densité au cours des dernières décennies à cause d’écrevisses invasives, de maladie et de la dégradation de l’habitat. L’espèce est supposée être particulièrement sensible à la chimie de l’eau, et a été proposée comme un bio-indicateur de la qualité de l’eau. Ici, nous détaillons les résultats d’une revue systématique de la littérature concernant la chimie des masses d’eau habitées par des écrevisses à pattes blanches, avec une étude de terrain à grande échelle de la chimie des masses d’eau abritant des écrevisses au Royaume-Uni. Nous utilisons ces données pour identifier les variables potentiellement importantes qui influent sur la distribution des écrevisses. Plusieurs variables semblent avoir des seuils qui affectent la distribution des écrevisses; la présence d’écrevisses a été associée à de l’oxygène dissous élevé, une faible conductivité, une faible concentration d’ammonium, de sodium et de phosphate, et dans une moindre mesure à une faible concentration en sulfate, nitrate, et matières en suspension. Certaines variables (le magnésium, le potassium, le sodium, le sulfate, le nitrate, et les matières en suspension) peuvent être tolérées à des concentrations modérées à élevées quand il n’y en a qu’une seule en concentration forte (indiqué par la présence de certaines populations à des niveaux élevés de ces variables), mais les conséquences de conditions chimiques peuvent agir en synergie in situ et l’ensemble de ces conséquences doit être considéré. Les récents efforts pour conserver l’écrevisse à pattes blanches comprennent les délocalisations vers des sites Ark; nouveaux habitats protégés avec un risque réduit d’introduction de maladie et d’écrevisses invasives et de dégradation de l’habitat. Nous utilisons nos résultats pour proposer les premières lignes directrices détaillées pour les variables de chimie de l’eau communes de sites Ark potentiels pour la conservation de l’espèce dans son aire européenne.