Is pelagic top-down control in lakes augmented by benthic energy pathways?

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Abstract:

Modern food web studies are typically conducted from a trophic dynamic perspective that focuses on combined roles of top-down and bottom-up forces in regulating food web structure. Recognition of spatial food web subsidies in diverse ecosystems highlights the importance of energy flow as a foundation for understanding trophic dynamics. Here, we consider how different energy flow configurations might affect trophic dynamics in north-temperate lakes. A literature review revealed that littoral piscivores exert top-down control on prey fishes. In contrast, analysis of littoral predator diets indicated extensive omnivory and heavy reliance on zoobenthic prey. We explored this uncoupling between trophic dynamics (piscivores regulate prey fish) and energy flow (zoobenthos in piscivore diets) using a biomass dynamic model. This model compared top-down impacts of a piscivore on prey fishes under two scenarios: consumption of prey fish only and consumption of prey fish plus zoobenthos. The model predicted that elimination of zoobenthivory leads to a 50% reduction in piscivore standing stock and concomitant 2.5-fold increase in prey fish abundance (i.e., zoobenthivory plays a key role in mediating pelagic top-down control). These results highlight the role of benthic–pelagic linkages in regulating trophic dynamics and underscore the value of whole-ecosystem approaches to the study of food webs.

Les études modernes des réseaux alimentaires sont menées généralement dans une perspective trophodynamique qui se concentre sur les rôles combinés des forces descendantes et ascendantes dans la régulation de la structure du réseau. La reconnaissance des apports spatiaux dans les réseaux alimentaires des différents écosystèmes met en relief l'importance du flux énergétique comme base de la compréhension de la trophodynamique. Nous examinons ici comment différentes configurations du flux énergétique peuvent affecter la trophodynamique dans les lacs tempérés nordiques. Une revue de la littérature montre que les piscivores littoraux exercent un contrôle descendant sur les poissons proies. En revanche, l'analyse des régimes alimentaires des prédateurs littoraux indique une importante omnivorie et une forte dépendance des proies zoobenthiques. Nous avons analysé cette dissociation entre la trophodynamique (les piscivores contrôlent les poissons proies) et le flux d'énergie (le zoobenthos dans le régime alimentaire des piscivores) à l'aide d'un modèle dynamique de biomasse. Le modèle compare les impacts descendants d'un piscivore sur les poissons proies selon deux scénarios, la consommation de poissons proies seuls et la consommation à la fois de poissons proies et de zoobenthos. Le modèle prédit que l'élimination de la consommation de zoobenthos entraîne une réduction de 50 % de la biomasse des piscivores et une augmentation concomitante de 2,5 fois de l'abondance des poissons proies (c.-à-d., c'est donc dire que la consommation de zoobenthos joue un rôle clé dans la médiation du contrôle descendant pélagique). Ces résultats mettent en lumière le rôle des liens benthiques–pélagiques dans la régulation de la trophodynamique et soulignent la valeur des approches qui englobent tout l'écosystème dans l'étude des réseaux alimentaires.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2005

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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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