Ecological and behavioural factors determining relationships between native and invasive species of freshwater fish

Jednymi z największych zagrożeń dla różnorodności biologicznej wód słodkich są globalne ocieplenie i inwazje biologiczne, których silny, negatywny wpływ, jaki wywierają na rodzime ekosystemy i gatunki wykazano wielokrotnie. Co więcej, oba efekty wydają się być silnie powiązane. Niniejsza rozprawa doktorska dotyczy wybranych czynników behawioralnych i ekologicznych kształtujących relacje między inwazyjnymi i rodzimymi gatunkami ryb słodkowodnych. Opiera się na analizie eksperymentów behawioralnych na osobnikach chwytanych w terenie. Zbadano takie czynniki, jak: konkurencja międzygatunkowa, temperatura wody, różnice w efektywności uczenia się między osobnikami gatunków rodzimych a osobnikami konkurujących z nimi gatunków inwazyjnych, oraz sposób, w jaki indywidualne typy behawioralne osobników wpływają na relacje wewnątrz populacji i między populacjami. Na podstawie wyników badań autora czynniki te scharakteryzowano po raz pierwszyw tym kontekście. Inwazyjne gatunki ryb wygrywają z gatunkami rodzimymi konkurencję o pokarm. Zmiany temperatury spowodowane zmianami klimatu sprzyjają gatunkom inwazyjnym, które szybciej i lepiej reagują na wzrost temperatury wody niż rodzime. Gatunki inwazyjne lepiej reagują na zmieniające się warunki otoczenia. Istotne różnice w rozkładach typów behawioralnych wewnątrz grupy osobników stwierdzono dla wszystkich gatunków, jednak to gatunki inwazyjne wykazywały większą zmienność typów behawioralnych w obrębie grupy. Grupa, w której osobnik żyje i dorasta, wpływa istotnie na jego zachowanie, ale nie zmienia jego typu behawioralnego. Wydaje się, że odważne osobniki kształtują relacje wewnątrz grupy ryb, determinując zachowanie pozostałych. Co więcej, badania te pokazują po raz pierwszy, że: (i) Nie ma potwierdzenia, że inwazyjne gatunki ryb uczą się skuteczniej niż rodzime: jest to raczej kwestia różnic pomiędzy gatunkami w tempie i skuteczności uczenia się osobników, a nie kwestia inwazyjności . (ii) Nie ma potwierdzenia, że istnieje korelacja między typem behawioralnym poszczególnych osobników a ich zdolnością do uczenia się. (iii) Grupa wpływa na zachowanie pojedynczego osobnika, ale nie zmienia zakresu jego typu behawioralnego , co oznacza, że w badaniach behawioralnych w przypadku gatunków żyjących w grupach socjalnych właściwe jest wykorzystywanie więcej niż jednego osobnika. (iv) Inwazyjny gatunek N. fluviatilis stanowi szczególne zagrożenie dla rodzimych europejskich gatunków ryb: jest silniejszym konkurentem pokarmowym i jest bardziej agresywny, lepiej toleruje wzrost temperatury, wykazuje większe zróżnicowanie typów behawioralnych i wykazuje bardziej elastyczne reakcje na nowe sytuacje niż gatunki rodzime.

One of the bigger threats to freshwater biodiversity are global warming and biological invasions: the strong, negative impact they have on native ecosystems and species. Moreover, both effects seem to be strongly coupled. This doctoral dissertation deals with selected behavioural and ecological factors shaping the relationship between invasive and native freshwater fish species. It is based on the analysis of behavioural experiments on individuals caught in the field. Factors such as: inter-species competition, water temperature, differences in the learning efficiency between native species and the invasive competing with them, and how the personality traits of fish individual affect intra-population and inter-population relationships, were studied. Based on the Author’s studies results, for the first time, these factors were characterized. Invasive fish species present competitive advantage in food competition. Higher temperatures caused by climate change favors invasive species, which react more quickly and better to increasing temperatures than native ones. Invaders react better to changed environmental conditions. Significant within-group differences existed for all species in personality traits; invasive species showed more within-group variation in personality types. The group in which the individual had been raised affected the individual’s behaviour, but not changing its personality traits . It can be tentatively suggest that bold fish shape the relationships of fish within the social group by providing direction to group activities. Moreover, these studies show for the first time, that: (i) There is no confirmation that invasive fish species learn more efficiently than native ones: it is the matter of specific learning abilities of the particular species, not the matter of invasiveness. (ii) There is no confirmation that a correlation exists between the personality traits of an individual fish and its capacity for learning. (iii) The group in which the individual lives and grows up affected its behaviour, but did not change its personality traits, meaning that for social species it is proper to use more than one fish individual in behavioural studies. (iv) The invasive species N. fluviatilis presents a particularly dangerous threat to native European fish species for the following reasons: it is a stronger food competitor and is more aggressive, it better tolerates rising temperatures, its shows greater variation in personality traits and it shows more flexible reactions to novel situations than do native species.