Research Paper

A small omnivore fish (Acheilognathus macropterus) reduces both growth and biomass of submerged macrophytes: implications for shallow lake restoration

Un petit poisson omnivore (Acheilognathus macropterus) réduit à la fois la croissance et la biomasse des macrophytes submergés : implications pour la restauration des lacs peu profonds

¹ State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China
² Department of Ecology and Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510630, China
³ Wuhan Zhiyue Water Ecological Technology Limited Company, Wuhan 430014, China
⁴ Sino-Danish Centre for Education and Research (SDC), University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

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

Received: 16 April 2020
Accepted: 1 July 2020

Abstract

Transplantation of submerged macrophytes has been widely used to improve water quality in restoring shallow lakes in China. However, in some lakes, small omnivorous fish predominated the fish assemblages and fed mainly on submerged macrophytes. Despite significant research examining grazing selectivity in herbivorous fishes, macrophyte feeding preferences of small omnivorous fishes are poorly understood. We conducted a mesocosm experiment to examine the effects of a prolific small omnivorous bitterling fish Acheilognathus macropterus on the relative growth rate (RGR) and biomass of submerged macrophytes (Ceratophyllum demersum, Myriophyllum spicatum, Vallisneria denseserrulata, and Hydrilla verticillata). Our results showed that the presence of A. macropterus significantly increased nutrient concentrations (e.g. total nitrogen and total phosphorus). The RGR of C. demersum in the bitterling-present treatment was significantly lower than the controls, in the presence of other macrophyte species. Further, total biomass of the four species of macrophytes in the fish-present mesocosms was markedly lower than in the fish-absent treatment, suggesting considerable consumption of macrophytes by bitterling. Moreover, the percent biomass of V. denserrulata and H. verticillata were significantly enhanced by the presence of bitterling. Our findings suggest that A. macropterus may increase nutrient concentrations through excretion and reduce the biomass and RGR of certain submerged macrophytes which may shift macrophyte community structure via selective grazing.

Résumé

La transplantation de macrophytes submergés a été largement utilisée pour améliorer la qualité de l'eau dans la restauration des lacs peu profonds en Chine. Cependant, dans certains lacs, les petits poissons omnivores ont dominé les communautés de poissons et se sont nourris principalement de macrophytes submergés. Malgré des recherches importantes examinant la sélectivité du broutage chez les poissons herbivores, les préférences alimentaires des petits poissons omnivores en matière de macrophytes sont mal comprises. Nous avons mené une expérience en mésocosme pour examiner les effets d'un petit poisson omnivore prolifique, Acheilognathus macropterus, sur le taux de croissance relatif (RGR) et la biomasse des macrophytes submergés (Ceratophyllum demersum, Myriophyllum spicatum, Vallisneria denseserrulata et Hydrilla verticillata). Nos résultats ont montré que la présence d'A. macropterus augmentait de manière significative les concentrations de nutriments (par exemple, l'azote total et le phosphore total). Le RGR de C. demersum en présence du poisson était significativement plus faible que celui des témoins, en présence d'autres espèces de macrophytes. En outre, la biomasse totale des quatre espèces de macrophytes dans les mésocosmes où se trouvent des poissons était nettement inférieure à celle du témoin en l'absence de poissons, ce qui suggère une consommation considérable de macrophytes par les poissons. En outre, le pourcentage de biomasse de V. denserrulata et H. verticillata a été considérablement augmenté par la présence du poisson. Nos résultats suggèrent que A. macropterus peut augmenter les concentrations de nutriments par l'excrétion et réduire la biomasse et le RGR de certains macrophytes submergés, ce qui peut modifier la structure de la communauté de macrophytes par un broutage age sélectif.