Trophic interactions in shallow lakes of the Pampa plain (Argentina) and their effects on water transparency during two cold seasons of contrasting fish abundance

Abstract

Trophic cascade interactions in shallow lakes have been studied extensively in the north temperate region mainly during the summer period. However, fewer studies have examined these interactions in warmer regions during the winter period. The aim of the present work was to study trophic cascade interactions and their effect on water transparency in small lakes in the Pampean Plain (Argentina) during the cold season. In addition, we examined whether low fish abundance would allow the appearance of key zooplankton genera such as Daphnia. Seven shallow lakes were studied during the autumn-winter period in 2000 and 2001. The dominance of the main primary producers varied between lakes. While five lakes were turbid and dominated by phytoplankton, two lakes were clear and dominated by macrophytes. In the autumn of 2000, fish abundance was reduced from six of these lakes. By the following year, the fish community had recovered naturally. In the phytoplankton dominated lakes, both zooplankton biomass and size were higher during the low fish abundance period. Moreover, large Daphnia were present, contributing to the decrease in algal biomass per unit of nutrients. Thus, Daphnia has the potential to increase water transparency in these lakes. On the other hand, in the vegetated lakes, zooplankton biomass was low and large Daphnia were scarce, probably because of the presence of macroinvertebrate predators. However, water transparency was still high in these ecosystems. From our results, we conclude that trophic interactions probably play a fundamental role in the determination of zooplankton structure and biomass in the small, temperate warm lakes of the Pampean Plain, even during the cold season. Moreover, the effects from fish would reach the lowest levels of the trophic chain, affecting water transparency. However, water transparency might be influenced by other factors as well. Transparency could be naturally elevated in the presence of macrophytes and greatly affected by the hydrology of the region.

Las interacciones tróficas en cascada han sido ampliamente estudiadas en los lagos someros del hemisferio norte, principalmente durante la temporada estival. Sin embargo, su estudio ha sido menos frecuente en los lagos de regiones mas cálidas durante la estación fría del año. El objetivo del presente trabajo fue estudiar las interacciones tróficas en cascada de los peces sobre el zooplancton y su posible efecto sobre la transparencia del agua en pequeñas lagunas de la región pampeana (Argentina) durante la estación fría del año. Además, investigamos si una disminución en la abundancia de los peces permitiría la presencia de géneros zooplanctónicos claves tales como Daphnia. Para ello se estudiaron siete lagunas durante el otoño e invierno de los años 2000 y 2001. Dos de estas lagunas lagunas fueron nombradas como “claras” pues estuvieron dominadas por la macrófita. En cambio, las otras cinco lagunas fueron nombradas “turbias” pues estuvieron dominadas por el fitoplancton. La abundancia de peces fue reducida en 6 lagunas durante el otoño de 2000. Sin embargo, al año siguiente la comunidad de peces estuvo naturalmente re establecida. En las lagunas dominadas por el fitoplancton, la biomasa y la talla de zooplancton fueron mayores durante el período correspondiente a la baja abundancia de peces. Durante este período, las Daphnia estuvieron presentes y contribuyeron a disminuir la biomasa de fitoplancton por unidad de nutrientes. Por lo tanto estos organismos tendrían la capacidad de incrementar la transparencia del agua de las lagunas. Por otro lado, la biomasa del zooplancton fue escasa y la abundancia de las Daphnia fue baja en las lagunas dominadas por la macrófita, probablemente por el efecto de la predación de organismos invertebrados. A pesar de esto, la transparencia del agua fue elevada en estos ecosistemas. A partir de nuestros resultados, concluimos que las interacciones tróficas determinarían la estructura y la biomasa del zooplancton en las pequeñas lagunas templado cálidas de la región Pampeana, incluso durante la estación mas fría del año. Este efecto en cascada, alcanzaría el eslabón más bajos de la cadena trófica, afectando entonces la transparencia del agua. Sin embargo, la transparencia del agua estaría también influenciada por otros factores. La misma sería naturalmente elevada en presencia de las macrófitas y además estaría altamente afectada por la hidrología de la región.