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Simplified food webs lead to energetic bottlenecks in polluted lakes

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Abstract:

Very little is known about the consequence of human activities on the flow of energy through natural ecosystems. Here, we present a trophic-based approach to describing energy relationships in pollutant-disturbed lakes, emphasizing the importance of prey diversity in maintaining energy transfer to growing fish. Both diet and community analysis indicated that the food web leading to yellow perch (Perca flavescens) in metal-polluted lakes was extremely simplified compared with reference lakes. Through the application of an in situ marker for fish activity costs (muscle lactate dehydrogenase activity) and through bioenergetic modelling, we show how this has severe consequences on the efficiency of energy transfer to perch from their prey; premature energetic bottlenecks (zero conversion efficiency) occur when successively larger prey types are not available to growing perch. These observations provide a much needed ecological and physiological framework for assessing how energy transfer can be affected in polluted systems. Our approach need not be limited therein but should be applicable to any aquatic system where food web structure is variable and (or) disrupted.

Très peu est connu au sujet de la conséquence des activités humaines sur le transfert énergétique dans les écosystèmes. Cette étude présente une nouvelle approche pour décrire des relations énergétiques dans les lacs pollués, soulignant l'importance d'une diversité de proies pour la croissance des poissons. Les analyses de contenus stomacaux et de la communauté ont indiqué que la base de nourriture disponible aux perchaudes (Perca flavescens) provenant de lacs pollués par les métaux lourds a été extrêmement simplifiée comparativement aux lacs références. Par l'application d'un indicateur enzymatique pour les coûts d'activité (natation) chez les poissons, et par l'application d'un modèle bioénergétique, cette étude démontre que ceci a des conséquences graves sur l'efficacité du transfert énergétique de proies aux perchaudes; des entonnoirs énergétiques (aucune croissance) se produisent quand des proies de différentes tailles ne sont pas disponibles successivement aux perchaudes en croissance. Ces observations fournissent un cadre écologique et physiologique important pour évaluer comment le transfert énergétique peut être affecté dans les systèmes pollués. Cette approche n'a pas besoin d'être limitée spécifiquement aux systèmes pollués, mais pourrait être aussi appliquée à tous systèmes aquatiques où la chaîne alimentaire est variable et (ou) dérangée.

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-01-01

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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