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Simplification of seagrass food webs across a gradient of nutrient enrichment

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Abstract:

Anthropogenic nutrient enrichment has resulted in significant changes in food web structure. Although such changes have been associated with the loss of diversity and ecosystem services, little empirical work has been done to study food webs of similar systems across a nutrient enrichment gradient. We examined 11 seagrass beds along a gradient of increasing 15N of primary consumers, where 15N is used as an indicator of sewage-derived nutrients. Observations across this gradient revealed corresponding increases in consumer density and changes in distinct functional groups, whereas consumer diversity, seagrass canopy, and macrodetrital biomass decreased. However, maximum overall primary consumer diversity and minimum density occurred at intermediate levels along the nutrient gradient. We hypothesize that higher species diversity at low to moderate levels of nutrient enrichment depends on the persistence of grazer-resistant seagrass. This seagrass canopy, and the significant macrodetritus it generates, facilitates a variety of food and shelter resources. Overgrazed and simplified habitats may occur when densities of generalist urchins, capable of direct producer consumption, are no longer controlled through competition, predation, and intraguild predation. We hypothesize that high and stable urchin populations appear possible with the increased availability of allochthonous phytoplankton and associated particulate detritus that is a well-known consequence of nutrient enrichment in aquatic systems.

L'enrichissement anthropique en nutriments a produit des changements significatifs dans les réseaux alimentaires. Bien que de tels changements soient souvent associés à une perte de diversité et de services dans les écosystèmes, on a fait peu d'études empiriques sur les réseaux alimentaires de systèmes semblables le long d'un gradient d'enrichissement en nutriments. Nous avons examiné 11 herbiers marins dans un gradient de valeurs croissantes de 15N des consommateurs primaires, dans lequel 15N sert d'indice de l'importance des nutriments provenant des égouts. Des observations le long de ce gradient montrent des accroissements correspondants de la densité des consommateurs et des changements dans certains groupes fonctionnels, alors que la diversité des consommateurs, la couverture d'herbes marines et la biomasse du macrodétritus diminuent. Cependant, la diversité maximale et la densité minimale globales des consommateurs primaires se retrouvent dans les niveaux intermédiaires du gradient de nutriments. Nous émettons l'hypothèse selon laquelle la diversité spécifique plus élevée observée aux niveaux bas et intermédiaires d'enrichissement en nutriments dépend de la persistance d'herbes marines résistantes aux brouteurs. Cette couverture d'herbes marines et l'important macrodétritus qu'elle produit favorisent une variété de ressources alimentaires et de refuges. Des habitats surexploités et simplifiés peuvent se développer lorsque les oursins généralistes, capables de consommer directement les producteurs, ne sont plus contrôlés par la compétition, la prédation générale et la prédation à l'intérieur de leur guilde. Notre hypothèse veut qu'il soit possible d'obtenir des populations fortes et stables d'oursins lorsqu'il y a un accroissement de la disponibilité du phytoplancton allochtone et du détritus particulaire associé, ce qui est une conséquence bien connue de l'enrichissement en nutriments dans les écosystèmes aquatiques.[Taduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2007

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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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nrc/cjfas/2007/00000064/00000007/art00002
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