Lack of evidence for indirect effects from stonefly predators on primary production under future climate warming scenarios

ABSTRACT

Consumptive and non-consumptive interactions of predators and prey can have strong direct and indirect effects on primary producers, such as stream algae. Increasing water temperatures may alter these interactions and thus influence productivity in streams. For each of 3 temperature treatments (‘ambient’, +2°C and +4°C), we measured the amount of algal biomass removed by grazing mayflies from 91 mesocosms after a 24-hour test period under 3 grazing treatments: lethal predators, non-lethal predators, and no predators. At all temperatures, grazers reduced algal biomass (p < 0.01), and the presence of lethal predators effectively dampened mayfly consumption of algae (p < 0.01). However, differences in algal biomass between lethal and non-lethal predator treatments were not significant, indicating that predators had no indirect behaviorally mediated effects on grazer consumption. Grazer removal of algal biomass marginally increased with increasing temperature (p = 0.051). We analyzed video data for changes in grazer foraging and drift behavior. Mayflies increased drift in the presence of lethal predators (p < 0.01) but not non-lethal predators, and no behavioral changes were seen with temperature increases. Mesocosms can help elucidate possible future shifts in trophic interactions due to climate warming. Yet, we found no evidence of indirect stonefly predator effects on grazing mayflies under these warming scenarios.

Résumé

Les interactions prédateur-proie de consommation et non liées à la consommation peuvent avoir de forts effets directs et indirects sur les producteurs primaires comme les algues de ruisseaux. L’augmentation de la température de l’eau peut altérer ces interactions et influencer la productivité des ruisseaux. En fonction de trois traitements de température (‘ambiante’, +2°C et +4°C), nous avons mesuré la quantité totale de biomasse algale retirée par le broutement d’éphémères dans 91 mésocosmes, après une période test de 24 h, sous trois traitements de broutement: prédateurs létaux, prédateurs non létaux et sans prédateur. Le broutement a réduit la biomasse algale à toutes les températures (p < 0,01), et la présence de prédateurs létaux a réduit la consommation d’algues par les éphémères (p < 0,01). Par contre, la différence de biomasse algale entre les traitements avec prédateurs létaux et non létaux n’était pas significative, suggérant que la prédation n’a pas d’effet indirect associé au comportement sur la consommation des brouteurs. L’enlèvement de biomasse algale par le broutement a légèrement augmenté avec la température (p = 0,051). Nous avons analysé des vidéos pour déceler des changements de comportement de broutement et de mouvement de la part des brouteurs. Les éphémères ont augmenté leur mouvement en présence de prédateurs létaux (p < 0,01) mais pas en présence de prédateurs non létaux. L’augmentation de température n’a pas induit de changement comportemental. Les mésocosmes peuvent aider à comprendre les possibles modifications futures d’interactions trophiques dues au réchauffement climatique. Toutefois, nous n’avons observé aucun effet indirect des plécoptères prédateurs sur les éphémères sous nos scénarios de réchauffement.

KEYWORDS:

• Food webs
• non-lethal predation
• indirect effects
• temperature-mediated interactions

MOTS CLÉS:

• réseaux trophiques
• prédation non létale
• effets indirects
• interactions influencées par la température

Acknowledgments

We thank the U.S. Geological Survey Fort Collins Science Center permitted volunteer use of facilities and equipment. We would also like to thank Lisa Angeloni, Alex Flecker, Bradley Boedeker, Janet Miller, Alisha Shah and Tomas Pickering for their many contributions.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors. Any use of trade, firm, or product names is for descriptive purposes only and does not imply endorsement by the U.S. Government.

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Additional information

Funding

This research was supported by the U.S. National Science Foundation DEB-1046408 through a collaborative Dimensions of Biodiversity grant, awards DEB-104640, DEB-1045960, and DEB-1045991, as well as a collaborative Division of Environmental Biology RAPID grant, DEB-1434782.