Research Paper

Megalobrama amblycephala grazes preferentially on Hydrilla verticillata but makes more efficient use of Vallisneria denseserrulata: implications for biological control of submerged macrophytes

¹ Shanghai Ocean University, College of Marine Ecology and Environment, Shanghai 201306, PR China
² State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, PR China
³ University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, PR China
⁴ Wuhan planning and Design Co., LT., Wuhan 430000, PR China
⁵ Belsun Aquatic Ecology Science and Technology Co., LT., Guangzhou 510000, PR China

^* Corresponding author: bhguan@niglas.ac.cn

Received: 28 February 2019
Accepted: 14 May 2019

Abstract

Growth of the meadow-forming macrophyte Vallisneria denseserrulata is often negatively impacted as result of shading by the canopy-forming Hydrilla verticillata. Grazing by the herbivorous cyprinid Megalobrama amblycephala is thought to control H. verticillata. We hypothesized that M. amblycephala would prefer H. verticillata over V. denseserrulata, and that where the latter is grazed, its growth will not be wholly compromised, due in part to the efficiency with which it is metabolized by the grazer. In a pond experiment, macrophytes were planted with monocultures of H. verticillata and V. denseserrulata, and in mixed cultures of the two species, with and without grazing by M. amblycephala. The results showed that in the absence of fish, the growth rate of V. denseserrulata was significantly reduced in the presence of H. verticillata. In the mixture, M. amblycephala had a significant negative effect on the growth of H. verticillata but not on V. denseserrulata. Grazing was associated with reductions in plant height, plant fresh weight and leaf fresh weight but the leaf number, maximum root length, maximum blade width, root weight and stem weight in V. denseserrulata increased. The food utilization ratio of M. amblycephala was significantly higher when grazing solely on V. denseserrulata than when grazing on H. verticillata or the mixture. Our results imply that V. denseserrulata is protected from overgrazing by the ability of M. amblycephala to make more effective metabolic use of ingested material than for H. verticillata. Furthermore, M. amblycephala is beneficial to V. denseserrulata in reducing competition from H. verticillata.

Résumé

La croissance du macrophyte tapissant Vallisneria denseserrulata est souvent affectée négativement par l'ombrage causé par Hydrilla verticillata qui forme une canopée. Le broutage par le cyprinidé herbivore Megalobrama amblycephala est censé contrôler H. verticillata. Nous avons émis l'hypothèse que M. amblycephala préférerait H. verticillata à V. denseserrulata, et que lorsque ce dernier est brouté, sa croissance ne sera pas entièrement compromise, en partie à cause de l'efficacité avec laquelle il est métabolisé par le brouteur. Dans une expérience en étang, des macrophytes ont été plantés en monocultures de H. verticillata et V. denseserrulata, et en cultures mixtes des deux espèces, avec et sans broutage par M. amblycephala. Les résultats ont montré qu'en l'absence de poisson, le taux de croissance de V. denseserrulata était significativement réduit en présence de H. verticillata. Dans le mélange, M. amblycephala a eu un effet négatif significatif sur la croissance de H. verticillata mais pas sur V. denseserrulata. Le broutage a été associé à une réduction de la taille des plantes, du poids frais des plantes et du poids frais des feuilles, mais le nombre de feuilles, la longueur maximale des racines, la largeur maximale du limbe, le poids des racines et le poids des tiges chez V. denseserrulata ont augmenté. Le taux d'utilisation de la nourriture de M. amblycephala était significativement plus élevé lorsqu'il broutait uniquement sur V. denseserrulata que lorsqu'il broutait sur H. verticillata ou le mélange. Nos résultats impliquent que V. denseserrulata est protégé du surbroutage par la capacité de M. amblycephala à faire un usage métabolique plus efficace du matériel ingéré que pour H. verticillata. De plus, M. amblycephala est bénéfique pour V. denseserrulata en réduisant la concurrence de H. verticillata.