Research Paper

Effects of snails, submerged plants and their coexistence on eutrophication in aquatic ecosystems

Effets des escargots, des plantes submergées et de leur coexistence sur l'eutrophisation dans les écosystèmes aquatiques

¹ Department of Ecology and Institute of Hydrobiology of Jinan University, Guangzhou 510632, PR China
² State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, PR China
³ School of Geography, Earth and Environment Sciences, Edgbaston, Birmingham B152TT, UK

^* Corresponding author: wetlandxfz@163.com

Abstract

Eutrophication resulting from nutrient loading to freshwater habitats is a severe problem, leading to degradation of ecosystems, including deterioration of water quality, water clarity and loss of biodiversity. Measures enacted to restore degraded freshwater ecosystems often involve the reintroduction of submerged plants and aquatic animals with beneficial ecological functions. In a mesocosm experiment, three treatments (planting with Vallisneria natans, introduction of the snail Bellamya aeruginosa and a combined treatment with both plants and snails) were compared with controls to evaluate their effects on trophic state. The total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and chlorophyll a (Chl a) concentrations of planktonic and benthic algal samples were determined every two weeks, along with light intensity at the sediment surface. The plant-only treatment significantly reduced the TN levels and planktonic and benthic algal biomass and increased the light intensity at the sediment surface. The snail-only treatment reduced the concentrations of TN and reduced planktonic and benthic algal biomass. The combined treatment decreased the concentrations of TN and TP, reduced planktonic algal biomass and increased the light intensity on the sediment surface. The results indicate that while submerged plants and snails can both improve water quality, the most pronounced effect in aquatic ecosystems is achieved by their presence in combination. A combined reintroduction approach may provide enhanced benefits in restoring the eutrophic ecosystems, following the reduction of external nutrient loading.

Résumé

L'eutrophisation résultant de la charge nutritive dans les habitats d'eau douce est un problème grave, entraînant une dégradation des écosystèmes, y compris la détérioration de la qualité de l'eau, de la clarté de l'eau et la perte de biodiversité. Les mesures adoptées pour restaurer les écosystèmes d'eau douce dégradés impliquent souvent la réintroduction de plantes submergées et d'animaux aquatiques ayant des fonctions écologiques bénéfiques. Dans une expérience en mésocosme, trois traitements (plantation avec Vallisneria natans, introduction de l'escargot Bellamya aeruginosa et traitement combiné avec les plantes et les escargots) ont été comparés aux témoins pour évaluer leurs effets sur l'état trophique. Les concentrations d'azote total (TN), de phosphore total (TP) et de chlorophylle a (Chl a), des échantillons d'algues planctoniques et benthiques ont été déterminées toutes les deux semaines, ainsi que l'intensité de la lumière à la surface des sédiments. Le traitement aux plantes seules a réduit significativement les niveaux de TN et la biomasse d'algues planctoniques et benthiques et a augmenté l'intensité lumineuse à la surface des sédiments. Le traitement avec l'escargot seul a réduit les concentrations de TN et réduit la biomasse d'algues planctoniques et benthiques. Le traitement combiné a diminué les concentrations de TN et TP, réduit la biomasse d'algues planctoniques et augmenté l'intensité de la lumière sur la surface des sédiments. Les résultats indiquent que si les plantes submergées et les escargots peuvent améliorer la qualité de l'eau, l'effet le plus prononcé dans les écosystèmes aquatiques est obtenu par leur présence en combinaison. Une approche de réintroduction combinée peut apporter des avantages accrus dans la restauration des écosystèmes eutrophes, après réduction de la charge nutritive externe.