Research Paper

Effects of co-occurrence of invading Procambarus clarkii and Pomacea canaliculata on Vallisneria denseserrulata-dominated clear-water ecosystems: a mesocosm approach

Effets de la co-occurrence des envahisseurs Procambarus clarkii et Pomacea canaliculata sur les écosystèmes d'eau claire dominés par Vallisneria denseserrulata: une approche en mésocosme

¹ Hubei Province Key Laboratory of Ecological restoration of Lakes and Rivers and Algal Utilization, School of Civil and Environmental Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, 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 Department of Bioscience, Aarhus University, 8600 Silkeborg, Denmark
⁴ Sino-Danish Centre for Education and Research (SDC), Beijing, PR China
⁵ Limnology Laboratory, Department of Biological Sciences and Centre for Ecosystem Research and Implementation, Middle East Technical University, Ankara, Turkey
⁶ Institute of Marine Sciences, Middle East Technical University, Mersin, Turkey

^* Corresponding author: jgao13@hotmail.com

Received: 14 April 2021
Accepted: 22 July 2021

Abstract

Single invaders often substantially alter ecosystems, but the potential impacts by multiple invaders remain understudied. The golden apple snail (Pomacea canaliculata) and the red swamp crayfish (Procambarus clarkii) are two widespread coinvaders. To test the effects of co-occurrence of the two species on a clear-water macrophyte state, we performed a 20-day experiment in 16 mesocosms (4 contained only two snails, 4 contained only two crayfishes, 4 contained two snails and two crayfishes, and 4 controls). Comparing with the control, the leaf length, number, and biomass of Vallisneria denseserrulata had decreased in the snail-only and crayfish-only treatments. In the crayfish-only treatment, total nitrogen, total phosphorus and total suspended solids had increased compared with the control, while they did not differ between the snail-only and the control treatment. Nutrients and turbidity concentrations did not differ between the snail + crayfish and the crayfish-only treatment, and plant biomass did not differ between the snail + crayfish and the snail-only treatment. These findings suggest that golden apple snails mainly affected the lake ecosystem by plant grazing, while red swamp crayfishes disturbed the sediment by increasing nutrients in the water and through resuspension. These snail and crayfish together had mainly additive effects on macrophyte and the physico-chemical variables studied.

Résumé

Les envahisseurs seuls modifient souvent de manière substantielle les écosystèmes, mais les impacts potentiels de plusieurs envahisseurs restent peu étudiés. L'escargot-pomme (Pomacea canaliculata) et l'écrevisse de Louisiane (Procambarus clarkii) sont deux co-envahisseurs très répandus. Pour tester les effets de la co-occurrence de ces deux espèces sur l'état des macrophytes en eau claire, nous avons réalisé une expérience de 20 jours dans 16 mésocosmes (4 contenant seulement deux escargots, 4 contenant seulement deux écrevisses, 4 contenant deux escargots et deux écrevisses, et 4 témoins). Par rapport au témoin, la longueur, le nombre et la biomasse des feuilles de Vallisneria denseserrulata ont diminué dans les tests avec escargots seulement et avec écrevisses seulement. Dans le test avec écrevisses uniquement, l'azote total, le phosphore total et les solides en suspension totaux ont augmenté par rapport au témoin, alors qu'ils ne différaient pas entre le test avec escargots uniquement et le test témoin. Les concentrations de nutriments et la turbidité ne différaient pas entre le test escargot+écrevisse et le test écrevisse seule, et les paramètres végétaux ne différaient pas entre le test escargot+écrevisse et le test escargot seul. Ces résultats suggèrent que les escargot-pomme ont principalement affecté l'écosystème du lac en broutant les plantes, tandis que les écrevisses de Louisiane ont perturbé les sédiments en augmentant les nutriments dans l'eau et la remise en suspension. L'ensemble de ces escargots et écrevisses ont principalement eu des effets additifs sur les macrophytes et les variables physico-chimiques étudiées.