Nepůvodní druhy raků na Slovensku

Mgr. Boris LIPTÁK

Doctoral thesis

Non-indigenous crayfish species in Slovakia

Abstract:

Human activities have largely impacted the environment and its biota to the extent that biodiversity declines can be seen worldwide. Biological invasions significantly contribute to these processes. Slovakia is a rapidly developing country stretching along the northern parts of the Pannonian basin and western Carpathian Mountains. Geological characteristics predetermine its extraordinarily high species richness thanks to largely preserved regions and habitats of high biological and conservational value. As a result, a strong population of the stone crayfish occurs in the western part of the country, while there is a countrywide distribution of the noble crayfish. On the contrary, the country's narrow-clawed crayfish is on the edge of extinction. The main reason behind the decline of this species is the expansion of the non-indigenous crayfish species transmitting the crayfish plague pathogen. Although sites of the stone and the noble crayfish occur in the upper parts of the river basins, there is a high risk of crayfish plague outbreaks, since the established spiny-cheek crayfish population are confirmed chronic carriers of the causative agent. Aquarist trade is increasingly recognized as an important pathway for the non-indigenous species introductions, out of which some may establish and become invasive. Freshwater crayfish, shrimp and crab species were recorded in the aquarist trade in Slovakia, counting altogether 26 different species. The marbled crayfish was one of the most frequently traded species. We identified several new sites of the marbled crayfish occurrence with established reproducing populations in very close vicinity of major rivers in the country. One of the newly identified flourishing spiny-cheek crayfish populations is located close behind a bank with a pumping station, i.e. critically close to a sidearm of the Danube River, with a confirmed crayfish plague infection. Marbled crayfish can become a crayfish plague carrier acquiring the pathogen from the infected spiny-cheek population in the Danube and rapidly spreading the disease along the river, thereby endangering the remaining populations of the narrow-clawed crayfish. More sites with the marbled crayfish are expected to occur in the country. Given their parthenogenetic reproduction, theoretically, a single individual is sufficient to establish a new sustaining population. Considering the high availability of the marbled crayfish in the pet trade industry and the rising numbers of established populations in the wild, research clarifying its potential impacts on the invaded ecosystems was warranted. We provide the first study investigating the trophic position and food preferences of the marbled crayfish in its well-established populations. Based on carbon 13C and nitrogen 15N stable isotopes analysis marbled crayfish were identified in the middle of the trophic chain with polyphagic diets. Marbled crayfish were found to utilize algae, allochthonous and autochthonous detritus, zoobenthos and macrophytes, thus being a strong competitor to a wide scale of organisms depended on the same food sources. The marbled crayfish transmit the energy from the bottom of the trophic pyramid to higher trophic levels as it was found to be a prey for top fish predators. This species can form dense populations and become a dominant component of the benthic fauna, thus affecting the entire invaded ecosystem. Its trophic niche width confirms high plasticity of the species, sustaining its populations in a wide range of different habitats. The marbled crayfish is thus a highly adaptable invader that can threaten not only the indigenous crayfish species by means of competition and the spread of crayfish plague, but also entire freshwater ecosystems and their biota.

Abstract:

Lidská činnost významnou měrou změnila životní prostředí a jeho biotu do té míry, že můžeme celosvětově pozorovat pokles biodiverzity. Biologické invaze k těmto procesům významně přispívají. Slovensko je rychle se rozvíjející zemí nacházející se na severu Panonské pánve a západní části Karpat. Geologické charakteristik regionu předurčují jeho mimořádnou druhovou bohatost díky dosud zachovaných regionů s biotopy o vysoké biologické a ochranářské hodnotě. Díky tomu se na západě země stále vyskytují prosperující populace raka kamenáče a napříč zemí i populace raka říčního. Naopak rak bahenní je na Slovensku na pokraji vyhynutí. Hlavní příčinou poklesu jeho početnosti je šíření nepůvodních druhů raků přenášejících patogen račího moru. Přestože se populace raků kamenáčů a raků říčních nacházejí v horních částech povodí, riziko propuknutí račího moru je vysoké, jelikož etablované populace raka pruhovaného jsou potvrzenými chronickými přenašeči původce račího moru. Akvaristický obchod je stále více shledáván jako významná cesta introdukce nepůvodních druhů, z nichž některé se mohou etablovat a invazivně šířit. Ve slovenském akvaristickém obchodě bylo zaznamenáno 26 druhů sladkovodní druhy raků, krevet a krabů. Mramorovaný rak byl jedním z nejčastěji obchodovaných druhů. Identifikovali jsme několik nových lokalit výskytu mramorových raků s etablovanými rozmnožujícími se populacemi v těsné blízkosti významných slovenských řek. Jedna z nově nalezených populací leží jen za hrází s čerpací stanicí, tj. velmi blízko postranního ramene Dunaje, které je osídleno rakem pruhovaným infikovaný původcem račího moru. Díky kontaktu s infikovaným rakem pruhovaným se rak mramorový může snadno stát nositelem tohoto onemocnění a začít jej šířit, což by přispělo k ohrožení zbytkových populací raka bahenního v Dunaji. Lze očekávat, že se na Slovensku vyskytuje více doposud neobjevených lokalit s rakem mramorovaným. Vezmeme-li v úvahu jeho partenogenetickou reprodukci, je teoreticky i jediný jedinec dostačující pro založení nové populace. Vzhledem k vysoké dostupnosti raka mramorovaného v akvaristickém obchodě a rostoucímu počet volně žijících populací bylo důležité realizovat výzkum hodnotící potenciální dopady raka mramorovaného na invadované ekosystémy. Poskytujeme první studii zkoumající trofickou pozici a potravní preferenci raka mramorovaného v etablované populaci. Pomocí stabilních izotopů (13C a 15N) bylo zjištěno, že se rak mramorovaný vyskytuje ve středu potravního řetězce a je všežravý. Rak mramorovaný konzumoval řasy, allochthonní a autochtonní detrit, zoobentos a makrofyta, čímž je silným konkurentem pro širokou škálu organismů závislých na stejných potravních zdrojích. Rak mramorovaný přenáší energii ze základny potravinové pyramidy do vyšších trofických úrovní, jelikož je kořistí rybích predátorů. Tento druh může vytvářet početné populace a tvořit tak dominantní složkou bentické fauny, a tím ovlivňovat celý invadovaný ekosystém. Jeho široká trofická nika potvrzuje vysokou plasticitu druhu a podporuje výskyt jeho populací v širokém spektru habitatů. Rak mramorovaný je tedy vysoce adaptabilní invazivní druh, který může ohrožovat nejen původní druhy raků prostřednictvím kompetice a šíření račího moru, ale i celé sladkovodní ekosystémy a jejich biotu.

Keywords

akvarijní obchod, introdukce, biologické invaze, rak mramorovaný, stabilní izotopy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 9. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Antonín Kouba, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Doctoral programme / field:
Zootechnics / Fishery