Effect of catchment characteristics on dietary resource use and condition of freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera)

Abstract

Valuma-alueen ominaisuudet yhdessä maankäytön kanssa voivat vaikuttaa jokien ravinnekuormitukseen ja suodattajien ravinnon laatuun ja saatavuuteen. Uhanalainen jokihelmisimpukka elää vähäravinteisissa latvajoissa, joihin päätyy tyypillisesti paljon terrestristä orgaanista ainesta. Tutkin väitöskirjassani rasvahappojen, vakaiden isotooppien, kuoren kasvun ja kuorensulkijalihasten voimakkuuden avulla, miten valuma-alueen ominaisuudet ja vedenlaatu vaikuttivat jokihelmisimpukan ravinnonlähteisiin, ravinnonvalintaan ja kuntoon 29 pohjoissuomalaisessa joessa. Joista ja valuma-alueilta määritettiin 26 erilaista ympäristömuuttujaa; esimerkiksi klorofylli, ravinnepitoisuus, metsätalouden intensiteetti, ojitetun maan osuus, suojellun alueen osuus ja leveysaste. Jokihelmisimpukka valikoi aktiivisesti ravinnokseen kasviplanktonia (esimerkiksi piileviä); kasviplanktonrasvahapot hallitsivat sekä valitussa ravinnossa (vatsan sisältö) että saatavilla olevassa ravinnossa (seston). Ihmisvaikutuksen kasvaessa 1) sestonin kasviplanktonrasvahappojen osuus lisääntyi terrestristen rasvahappojen osuuden vähentyessä; ja 2) kasviplanktonrasvahappojen osuus vatsan sisällössä lisääntyi bakteeriperäisten rasvahappojen osuuden vähentyessä. Jokihelmisimpukat näyttivät valikoivan välttämättömiä monityydyttymättömiä rasvahappoja kudoksiinsa. Vakaiden isotooppien perusteella terrestrinen orgaaninen aines oli simpukoiden tärkein energian lähde. Tämä viittaa siihen, että raakulla on vahva yhteys ympäröivään terrestriseen ekosysteemiin. Isotooppitulokset osoittivat, että tämä yhteys kuitenkin heikentyy ihmistoiminnan lisääntyessä. Myös kuoren kasvu ja sulkijalihasten voimakkuus heikkenivät ihmistoiminnan lisääntyessä valuma-alueella. Tulokset korostavat luonnontilaisen ympäristön ja jokea ympäröivän terrestrisen ekosysteemin merkitystä sekä ihmistoiminnan vaikutusten minimoimisen tärkeyttä jokihelmisimpukan suojelussa.

Anthropogenic pressures can increase nutrient load in rivers and affect the availability and quality of food sources for filter feeders, such as the freshwater pearl mussel (FPM), a long-lived and critically endangered species. FPM inhabits oligotrophic headwater rivers, which receive large inputs of terrestrial organic matter (t-OM). Fatty acid (FA) and stable isotope (SI) analyses, as well as growth rate and strength of adductor muscle of FPM were used to study how catchment characteristics and water quality affected the availability of food sources, dietary habits, and condition of FPM in 29 rivers across northern Finland. Environmental variables (26 in total) mirroring the anthropogenic pressure, for example, chlorophyll-a, nutrient concentrations, forestry intensity, proportion of ditched area, proportion of conservation area and latitude were determined. FPM selectively fed on phytoplankton (i.e., diatoms); phytoplankton-derived FAs dominated both the selected food (stomach content) and the available food (seston) of FPM. With increasing anthropogenic pressures, 1) the phytoplankton FAs increased in seston as terrestrial contribution decreased, and 2) reliance on phytoplankton FAs increased in stomach content while dependence on bacterial sources decreased. FPM retained some polyunsaturated fatty acids (PUFAs) in their muscle, likely to fulfil their nutritional requirements. SI results showed t-OM to be the major energy source of FPM, indicating a strong connection of FPM to terrestrial environment. However, the observed reduction in terrestrial contribution in SI results with increasing anthropogenic pressure signaled breakage of terrestrial connectivity due to environmental degradation. Furthermore, shell growth rate and strength of adductor muscles of FPM decreased with increasing anthropogenic pressure. These results highlight the importance of pristine environments, aquatic-terrestrial connectivity, and mitigation of anthropogenic impacts in conservation and management of FPM.