A review of the effects of Bythotrephes longimanus and calcium decline on zooplankton communities--can interactive effects be predicted?

Anthropogenic stressors including acid deposition, invasive species, and calcium (Ca) decline have produced widespread damage to Canadian Shield lakes, especially to their zooplankton communities. Here, we review current knowledge on the individual effects on zooplankton by the non-indigenous predator Bythotrephes longimanus and Ca decline; we identify knowledge gaps in this literature and examine the likely interactive impacts of Bythotrephes invasions and Ca decline on zooplankton. The negative impacts of Bythotrephes longimanus on zooplankton communities are well known, whereas current understanding of the effects of declining Ca on zooplankton is restricted to Daphnia spp.; hence, there is a large knowledge gap on how declining Ca may affect zooplankton communities in general. The co-occurring impacts of Bythotrephes and declining Ca have rarely been studied at the species level, and we expect daphniids, particularly Daphnia retrocurva and Daphnia pulicaria, to be the most sensitive to both stressors. We also expect a synergistic negative interaction on cladocerans in lakes with both stressors, leaving a community dominated by Holopedium glacialis and (or) copepods. Our predictions form testable hypotheses but since species and ecosystem response to multiple stressors are difficult to predict, we may actually see ecological surprises in Canadian Shield lakes as Bythotrephes continues to spread and Ca levels continue to fall. Key words: Cladocera, zooplankton, daphniids, Bythotrephes, multiple stressors, calcium decline. Les agents stressants anthropogenes incluant la deposition acide, les especes envahissantes et le declin du calcium generent des dommages largement repandus dans les lacs du Bouclier Canadien, surtout dans les communautes zooplanctoniques. Les auteurs passent en revue la connaissance des effets individuels sur le zooplancton du predateur non indigene Bythrotrephes longimanus et le declin du Ca sur le zooplancton; les auteurs identifient les manques de connaissances dans cette litterature et examinent les impacts interactifs probables des invasions du Bythotrephes et du declin du Ca sur le zooplancton. Les impacts negatifs du Bythotrephes longimanus sur les communautes de zooplancton sont bien connues, alors que la comprehension actuelle des effets du declin en Ca se limitent aux Daphnia spp.; par consequent, il existe un important manque de connaissance sur la facon selon laquelle le declin du Ca peut affecter les communautes de zooplancton en general. On a rarement etudie les impacts conjoints des Bythotrephes et du declin du Ca a l'echelle des especes, et l'on s'attend a ce que les daphnies, en particulier le Daphnia retrocurva et le Daphnia pulicaria soient les plus sensibles aux deux agents stressants. On s'attend egalement fi observer une interaction negative synergique sur les cladoceres dans les lacs avec les deux agents stressants conduisant a une communaute dominee par l'Holopedium glacialis et/ou les copepodes. Les predictions des auteurs constituent des hypotheses verifiables, mais puisque les reactions des especes et des ecosystemes fi de multiples agents stressants sont difficiles fi prevoir, on pourrait dans les faits rencontrer des surprises ecologiques dans le Bouclier Canadien, alors que les Bythotrephes continuent de s'etendre et les teneurs en Ca de chuter. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : cladoceres, zooplancton, daphnies, Bythotrephes, agents stressants multiples, declin du calcium.
Introduction Freshwater ecosystems cover only ~0.8% of the Earth's surface (Dudgeon et al. 2006), but they are hotspots of biodiversity and provide vital resources for humans (Strayer and Dudgeon 2010). [...]