A life less ordinary. Foraging behaviour and predator avoidance in young-of-the-year perch

König, Ulrike (2009). A life less ordinary. Foraging behaviour and predator avoidance in young-of-the-year perch. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Foraging patterns can be flexible for generalists, which benefit from a wide range of food resources.. Optimal diet theory suggests a selected foraging strategy should maximise energetic income. Therefore, a prey type with less energetic value than its energetic return of the capture success is bound to be dropped. Learning improves prey cognition and handling efficiency of the individual and can alter the ratio of gains to costs related with foraging on previously consumed prey. If the uptake of food resources in a specific habitat is linked to a certain habitat-specific predation risk, a trade-off exists between foraging and predator avoidance that may severely affect behaviour and activity levels. Juvenile fish need habitats with high structural complexity as feeding grounds as well as a refuge against predators. Non-natural water bodies often differ immensely from natural lakes and most important repeatedly lack structural diversity in the littoral area. At steep banks lacking structural diversity, planted floatable textile mats may be thus an alternative to establish littoral elements to minimise structural deficiencies. The objective of this study was to analyse the functionality of such plant islands for the invertebrate fauna and the juvenile fish community. This study showed that artificial plant islands can enhance structural heterogeneity and food supply, therefore being beneficial for recruitment of juvenile fish in gravel pit lakes, when densely vegetated and connectivity between shoreline and the islands� root cavities is provided. As foraging behaviour and predator avoidance are dependent on size, two size classes of YOY perch were analysed in tank experiments, using a passive integrated transponder system. The fish were able to increase their potential food intake by entering a compartment in which small cyprinids were provided as prey fishes, but where also a predator (pike) was present. When prey fish were present, the large YOY perch significantly increased the activity level in the test tank while the small size class perch did not. Activity periods of small perch shifted to daylight under the threat of predation while large perch were more active during the twilight periods. These results provide evidence that small and large size YOY perch adjusted the trade-off between foraging and predator avoidance in dependence to size. To gain better understanding on the effect experience has on the behavioural consequences of food selection YOY perch were trained on different food resources. These trained perch and untrained specimen from the field were offered a fixed concentration of zooplankton with different levels of fish or a novel food resource, Limnomysis benedenii. The latter was selected only at high energetic values. Although fish was the preferred prey for all groups of YOY perch, only trained perch (piscivorous and planktivorous) positively selected fish at all energetic values offered. Not only experience in food resources, but also previously experienced predation pressure influenced perch behaviour. YOY perch exhibit a complex mode of behaviour with regards to feeding behaviour allowing them to change strategies when necessary. To conduct studies concerning the ecology of fish population it is essential to get fish samples which truly reflect the population structure. Capture success of different fishing techniques depends mainly on the activity of individuals, their abundance and the habitat where each method is applied. In shallow experimental ponds and gravel pit lakes the capture success of multi-mesh gillnetting and electrofishing was examined. Additionally, in the deep gravel pit lakes bongo-net fishing was used in spring to monitor perch larvae in the pelagic zone after hatching. The three methods were compared and recommendations how to improve fish stock assessment were given. It is then important to preserve and store caught fish as it is often not possible to analyse individuals in the field. In this study, juvenile perch were measured and frozen at -20°C, preserved in 70% ethanol or 4% formalin and remeasured after 24h, 3 days, 7 days and then on a weekly basis for eight weeks. Ethanol strongly decreased length and weight of preserved perch. Formalin preservation also led to comparable length reduction but increased the weight of preserved perch. In contrast, frozen perch showed less shrinkage and only moderate weight loss. In the morphometric analysis also freezing clearly revealed the lowest shape differences compared to fresh fish. Hence, freezing is recommended as the most preferable preservation method, especially in multi-disciplinary studies on fish ecology.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Ein ungewöhnliches Leben. Nahrungssuche und Räubervermeidung von juvenilen Flussbarschen.	German

Translated abstract:

Abstract

Language

Nach der optimal diet theory (ODT) soll die Nahrungssuche den energetischen Gewinn maximieren. Lerneffekte können das Erkennen und die Effizienz verbessern, somit das Kosten-Nutzen Verhältnis positiv beeinflussen. Tritt eine Kopplung habitatspezifischer Nahrungsressourcen mit habitatspezifischen Prädationsdruck auf, entsteht ein Trade-off zwischen Nahrungssuche und Prädationsvermeidung, der das Verhalten und die Aktivität der Organismen beeinflusst. Dieser Trade-off wurde bei juvenilen Flussbarschen untersucht. Jungfische sind auf einen komplexen Lebensraum angewiesen, der eine ausreichende Nahrungsgrundlage und Zuflucht vor Prädatoren bietet. In Flussauen sind durch Abgrabungen viele Baggerseen entstanden, die die Funktion der Auengewässer übernehmen könnten, aber strukturelle Defizite aufweisen. An den meist sehr steil angelegten Ufern könnten künstliche Pflanzeninseln adäquate Ersatzlebensräume schaffen. Sie erhöhten die Strukturvielfalt und das Nahrungsangebot lokal und könnten sich bei guter Anbindung an das natürliche Litoral und gut entwickeltem Wurzelraum positiv auf den Rekrutierungserfolg von Jungfischen auswirken. Die Aufnahme von Nahrungsressourcen ist verbunden mit einem Standort-spezifischen Fraßrisiko. Dieser Trade-off wurde mit zwei Größenklassen von juvenilen Flussbarschen weitergehend untersucht. Die potentielle Nahrungsaufnahme der Barsche konnte erhöht werden, indem sie ein Kompartiment aufsuchten, in welchem zeitweise Cyprenidenlarven angeboten wurden. Zeitgleich war ein Räuber (Hecht) anwesend. Waren Beutefische verfügbar, erhöhten nur die großen Barsche ihre Aktivität. Sie wurden stärker dämmerungsaktiv, während sich die Aktivität der kleinen Barsche in den Tag verlagerte. Der Trade-off von Futtersuche und Räubervermeidung ist abhängig von der Größe der Barsche. Um den Effekt der Erfahrung bei der Nahrungsselektion genauer zu verstehen, wurden junge Flussbarsche auf unterschiedliche Nahrungsquellen konditioniert. Diesen trainierten Barschen und untrainierten Freilandbarschen wurde eine fest definierte Menge Zooplankton mit verschiedenen Dichten von Beutefischen bzw. einem für alle Barsche neuen Beuteorganismus, die Schwebgarnele (Limnomysis benedenii), angeboten. Die unbekannte Nahrungsquelle wurde nur positiv selektiert, wenn sie in hoher Dichte verfügbar war. Beutefische wurden von allen Barschen unabhängig von der Vorbehandlung bevorzug gefressen, aber bei geringen Dichten (geringem Energiegewinn) nur von den trainierten Barschen positiv selektiert. Die Studie konnte zeigen, dass nicht nur die Erfahrungswerte bei der Auswahl einer Nahrungsquelle eine wichtige Rolle für das Verhalten der Barsche spielen, sondern auch der zuvor erfahrene Prädationsdruck. Barsche zeigen komplexe und flexible Verhaltensweisen im Hinblick auf die Futtersuche, welche es ihnen erlauben sich auf ihre Umgebung einzustellen und ihre Nahrungsstrategien den Umständen entsprechend zu verändern. Um die Ökologie von Fischpopulationen untersuchen zu können, sind repräsentative Fischfänge essentiell. Der Fangerfolg verschiedener Fangtechniken hängt hauptsächlich von der Aktivität der Individuen, ihrer Abundanz und dem Habitat ab, in welchem eine Methode angewendet wird. Diese Studie untersucht in flachen Experimentalteichen und tieferen Baggerseen den Fangerfolg von Multimaschennetzen und Elektrobefischung. In letzterem wurde zusätzlich im Frühjahr mit einem Bongonetz die Entwicklung der Barschlarven im Pelagial mitverfolgt. Der Vergleich der drei Methoden hat gezeigt, dass eine Methode allein nicht genügt, um ein repräsentatives Bild der Fischartengemeinschaft zu erhalten. Daher wird empfohlen, mindestens zwei Methoden anzuwenden, um die Abschätzung von Fischbeständen zu verbessern. Es ist in fischökologischen Studien meist nicht möglich die Fänge direkt zu analysieren, deshalb müssen gefangene Individuen konserviert und aufbewahrt können. In dieser Studie wurden deshalb juvenile Barsche vermessen und auf drei verschieden Arten konserviert: Einfrieren bei -20°C, Konservierung in 70% Ethanol und in 4% Formol. Die Barsche wurden nach 24 Stunden, drei Tagen, einer Woche und dann wöchentlich über einen Zeitraum von 60 Tagen gemessen. Barsche, die in Ethanol konserviert waren zeigten eine starke Abnahme in Länge und Gewicht. Formol führte zu einer Längenabnahme mit Anstieg des Gewichts. Im Gegensatz dazu zeigten die eingefrorenen Tieren die geringste Längen- und mäßige Gewichtsabnahme. In der Morphometrie zeigte sich ebenfalls, dass die eingefrorenen Tiere die geringsten Veränderungen im Vergleich mit den frischen Barschen aufwiesen. Deshalb sollte Einfrieren vor allem bei multidisziplinären Untersuchungen in der Fischökologie als bevorzugte Konservierungsmethode angewendet werden.

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