Stoichiometric constraints in plankton communities of Patagonian lakes. Implications for Parabroteas sarsi distribution and conservation

Abstract

The Patagonian region, from the Andes to the steppe, includes a profuse hydrographic network 20 with deep and shallow lakes. Here, we analyze the stoichiometric constraints for the large predaceous copepod Parabroteas sarsi in fish and fishless lakes. For this purpose, we examined previous literature data on the composition of the zooplankton community in different Patagonianlakes with and without fish (introduced mainly in the XX century) and own laboratory and field experiments. The ecological stoichiometry theory predicts that consumers need to attain specific elemental ratios to achieve maximum growth, and the geometric framework of nutrition proposes that consumers may need to combine food items to fulfill nutrient requirements. We show that the predaceous copepod does not necessarily encounter prey that fulfills their stoichiometric requirements, thus growth is impaired. However, through the combination of different prey, this predator can fulfill its requirements. In the presence of fishes, food webs change towards smaller-sized zooplankton species with the loss of low C:nutrient ratio species. In this sense, we demonstrate the direct and indirect impact of fish introduction on the stoichiometric balances and the disappearance of this invertebrate predator in lacustrine food webs.

La Región Patagónica, que incluye desde los Andes hasta la estepa, posee una red hidrográfica profusa, con lagos profundos y someros. En este trabajo analizamos las restricciones estequiométricas en redes tróficas con la presencia del copépodo depredador Parabroteas sarsi. Para ello, examinamos datos previos sobre la composición de la comunidad del zooplancton en lagos patagónicos con y sin peces (introducidos principalmente en el siglo XX) y experimentos propios de laboratorio y de campo. La estequiometría ecológica predice que los consumidores necesitan obtener relaciones elementales específicas para alcanzar máximas tasas de crecimiento. Por su parte, el marco geométrico de la nutrición propone que los consumidores pueden necesitar incluir diferentes ítems alimentarios para cumplir con sus requerimientos nutricionales. En este sentido, demostramos que el copépodo depredador no necesariamente encuentra presas que cumplan con sus requisitos estequiométricos, por lo que su crecimiento poblacional se ve limitado. Sin embargo, la combinación de diferentes presas le permite a este copépodo alcanzar sus requerimientos elementales. En presencia de peces, las redes alimentarias cambian hacia especies del zooplancton de menor tamaño y se pierden especies con menor relación carbono:nutrientes. En tal sentido, señalamos el impacto directo e indirecto de la introducción de peces en los balances estequiométricos y en la desaparición de este depredador invertebrado en las redes tróficas lacustres.