Complementary effects of non-native and native organisms on the establishment and propagule pressure of the invasive macrophyte Hydrilla verticillata

Abstract

Resumo: Hydrilla verticillata (L.f.) Royle é uma das espécies de macrófitas invasoras mais críticas. Diversas características abióticas são relacionadas ao seu sucesso de invasão, porém ainda é incerto como as interações biológicas com a fauna residente podem afetar este sucesso. Na ecoregião do Alto Rio Paraná, a hydrilla invadiu com sucesso o canal principal do Rio Paraná, porém não obteve sucesso invadindo ambientes de lagos da planície de inundação do rio. Além de certo filtros abióticos a fauna nativa e não-nativa pode impor resistência a invasão da hydrila. Utilizando métodos empíricos, selecionamos três espécies de organismos aquáticos que potencialmente provem resistência ao estabelecimento da hydrilla em lagos da planície de inundação. Essas espécies foram selecionadas para representar as mais prováveis interações ecológicas que podem impactar negativamente o estabelecimento da hydrilla: um peixe herbívoro e um gastrópode herbívoro, ambos nativos, e um peixe fragmentador não nativo invasor. Ambos os efeitos isolados e em conjunto dessas espécies foram avaliados experimentalmente, utilizando tratamentos que afetam diferentes facetas da performance da hydrilla em escala local. O gastrópode nativo é o organismo que mais limita o crescimento devido a herbivoria; enquanto que o peixe fragmentador não-nativo invasor rompe as plantas do sedimento e previne o estabelecimento local. Nossos resultados sugerem que a resistência biótica e distúrbios em escala local são importantes fatores que reduzem o estabelecimento da macrófita invasora Hydrilla verticillata nos lagos dessa planície de inundação Neotropical. Entretanto, por romper as plantas em escala local, o peixe fragmentador não nativo invasor pode aumentar a pressão de propágulos, favorecendo o estabelecimento da planta em escalas maiores. Palavras-chave: invasão biológica, espécies exóticas, resistência biótica, ecologia animal-planta, interação entre espécies.

Abstract: Hydrilla verticillata (L.f.) Royle is one of the most critical invasive macrophytes. Several abiotic characteristics are related to its invasion success, but it is still uncertain how biological interactions affect this success. In the Upper Paraná Freshwater ecoregion, hydrilla has invaded the main channel of Parana river but has been unable to establish in floodplain lakes. Along with abiotic filters, native and non-native species in lakes can impose resistance to hydrilla invasion. Using empirical methods, we selected three species of aquatic organisms that potentially provide resistance to hydrilla establishment in floodplain lakes. These species were chosen to represent the most probable ecological interactions that can negatively impact hydrilla establishment: an herbivore fish and an herbivore gastropod, both natives; and an invasive non-native shredder fish. Both the isolated and joint effects of these species were evaluated experimentally using treatments that affect different facets of hydrilla performance on a local scale. The native gastropod was the organism that mostly limited plant growth due to herbivory; whereas the invasive non-native shredder fish disrupted plants from the sediment and prevent their local establishment. Our results suggest that biotic resistance and small-scale disturbance play an important role in reducing the establishment of the invasive macrophyte Hydrilla verticillata in lakes of this Neotropical floodplain. However, by disrupting plants at a local scale, the invasive non-native fish may increase propagule pressure, favoring plant establishment at a broad landscape scale. Keywords: biological invasion, exotic species, biotic resistance, animal-plant ecology, species interactions.