A comparison of the physicochemical variables and zooplankton community of two Ethiopian Rift Valley Lakes: Chamo and Abaya

Arne Deriemaecker
Verontrustende bevindingen betreffende twee grote Ethiopische Riftvallei MerenDe Ethiopische Riftvallei meren Chamo en Abaya zijn zeer grote en economisch belangrijke meren met een hoge biodiversiteit ten opzichte van andere Ethiopische Rift meren. Abaya kan bij de grote meren van de wereld (>500km2) gerekend worden, en beide meren zijn economisch belangrijk qua visvangst en toerisme. Het bekken dat ze samen en met hun rivieren vormen bezit het hoogst aantal vissoorten van alle Ethiopische Riftvallei bekkens.

A comparison of the physicochemical variables and zooplankton community of two Ethiopian Rift Valley Lakes: Chamo and Abaya

Verontrustende bevindingen betreffende twee grote Ethiopische Riftvallei Meren

De Ethiopische Riftvallei meren Chamo en Abaya zijn zeer grote en economisch belangrijke meren met een hoge biodiversiteit ten opzichte van andere Ethiopische Rift meren. Abaya kan bij de grote meren van de wereld (>500km2) gerekend worden, en beide meren zijn economisch belangrijk qua visvangst en toerisme. Het bekken dat ze samen en met hun rivieren vormen bezit het hoogst aantal vissoorten van alle Ethiopische Riftvallei bekkens. Deze meren worden echter geteisterd door zware problemen zoals een achteruitgang van economische belangrijke vissoorten (bv: Nijlbaars), het voorkomen van toxische algenbloei, en het zakken van het waterpeil in Chamo. In Chamo werd in 1978 een algenbloei geregistreerd met een ongewoon grote vissterfte en de dood van 75 zebra’s als gevolg. Om de algenbloei en vispopulatie problemen aan te pakken is het nodig te weten hoe de meren fysisch en chemisch functioneren, en hoe de verschillende componenten van het voedselweb elkaar beïnvloeden. Wij zijn de eersten die zo uitgebreid het mesozoöplankton van deze meren onderzoeken, en deze zijn normaal de belangrijkste grazers van algen (= fytoplankton), en vormen zo een belangrijke schakel in het voedselweb naar andere organismen. Fysisch en chemisch hebben we de meren ook vergeleken met elkaar en in de tijd, en we vonden verontrustende patronen.

Een productief helder meer

Onder de inheemse bevolking staat Chamo bekend om zijn mooi gekleurd blauw water, hoge visvangsten, en mooie taferelen van nijlkrokodillen die zonnen op de oevers en nijlpaarden die baden in het water. Terwijl Abaya bekend staat om zijn troebel roodbruin water, met lagere visvangsten, en lagere nijlkrokodildensiteiten die gevaarlijker zouden zijn omdat ze meer moeten knokken om hun magen te vullen. Wij bevestigen de grote lijnen, en vonden dat Chamo minder troebel was, en een grotere fyto- en zoöplankton biomassa en fytoplanktonproductie had dan Abaya. Fytoplankton en zooplankton zijn twee belangrijke componenten van het voedselweb en hun hogere biomassa en productie zijn dan ook goede indicatoren voor de biomassa en productie van het voedselweb. Het is echter verontrustend dat Chamo vertroebelt en meer naar de waarden van Abaya blijkt te neigen. Waardoor de productie in dit meer waarschijnlijk zal achteruitgaan, of al is gegaan. Troebele meren werken ook oppervlakkig fytoplankton in de hand door lichtcompetitie, en deze geven een nog lagere lichtpenetratie. Cyanobacteriën zijn een welgekend en verspreid voorbeeld van oppervlakkig fytoplankton (niet allemaal) met veel problematische en toxische soorten. Deze troebelheid heeft niet alleen effect op algen maar ook op veel andere organismen, die bijvoorbeeld visueel jagen (veel vissen) of onder het wateroppervlak leven en afhankelijk zijn van licht zoals vele waterplanten.

 

Verzouting

Chamo is veel zouter dan Abaya en het vertoont een stijgende trend sinds de eerste metingen in 1940 die niet lijkt te stagneren. Verzouting van meren kan veroorzaakt worden door afspoeling van land, waardoor zouten uit de bodem mee worden gevoerd, wat in de hand gewerkt wordt door ontbossing en irrigatielandbouw. Maar verzouting wordt ook veroorzaakt door een verminderde instroom van water, en een gelijkblijvend verlies aan water door verdamping, waardoor de zouten, die niet mee verdampen, in een grotere concentratie achterblijven. Beide factoren spelen waarschijnlijk mee in het gebied rond Chamo, aangezien er grote ontbossing en irrigatielandbouw is (Arba Minch State farm) en er verminderde waterinstroom is, dit door een vermindering in rivierdebiet door irrigatie en doordat Abaya minder in Chamo overstroomt omwille van een grote afzetting van sedimenten tussen de twee meren die een barrière vormen tussen de twee meren. Dit is een verontrustend patroon, aangezien verzouting bekend staat om zijn grote invloed op gemeenschapsstructuur van organismen, waar dan vooral een verschuiving plaatsvindt naar meer zouttolerante soorten.

 

Nutriënten

Stikstof en fosfor zijn nutriënten die zeer belangrijk zijn voor organismen. Denk maar aan het hoge gebruik van deze twee nutriënten in landbouw om de productie te verhogen. Deze twee nutriënten kunnen in verschillende concentraties het verschil maken tussen troebele en heldere waterstaten, door de gemeenschapssamenstelling van organismen te veranderen. Natuurlijk zijn er ook nog andere nutriënten limiterend voor organismen, maar stikstof en fosfor blijken zeer grote drijvers te zijn van de eutrofiëring (voedingstaat) in systemen. En een te hoge eutrofiëring heeft vaak slechte gevolgen voor de biodiversiteit. Beide meren blijken een hoog fosforgehalte te hebben en een gemiddeld stikstofgehalte, en deze concentraties waren ongeveer gelijk in beide meren. Stikstof is het limiterende nutriënt in beide meren, en er was minder beschikbaar stikstof (opgelost en bruikbaar voor organismen) in Chamo dan in Abaya. Lage gehaltes aan beschikbaar stikstof kunnen leiden tot algensoorten die zelf hun stikstof fixeren, zoals cyanobacterieën.  Fosfor metingen in beide meren, en totale stikstof metingen in Chamo, zijn allen hoger sinds na 2005. Dit komt misschien door intensivering van de landbouw en moet opgevolgd worden om eutrofiëring van de meren te voorkomen.

 

Zooplankton

In de mesozoöplankton gemeenschap vonden we een zeer gelijkende taxonomische samenstelling tussen beide meren. Hoewel hun distributiepatronen verschillend waren. We vonden ook een typische soort van de gematigde streken, namelijk Daphnia magna, die normaalgezien niet voorkomt in de tropen en waar veel over geweten is. Dus deze soort zal misschien belangrijke ecologische patronen van deze meren kunnen blootleggen in de toekomst. Zooplankton abundantie en biomassa waren hoog in Chamo ten opzichte van de tropen, terwijl deze eerder laag waren in Abaya. We vonden ook dat, zoals in de meeste tropische meren, de watervlooien gemiddeld niet groter waren dan 1 mm. Verder vonden we dat beide meren gedomineerd werden door copepoden, die veel specifieker zijn in het kiezen van eten dan watervlooien, door gespecialiseerde mechano- en chemoreceptoren. En dit bevoordeelt dan weer de oneetbare toxische soorten.

 

Conclusie

We kunnen besluiten dat beide meren karakteristieken vertonen die problematische fytoplanktonsoorten in de hand werken, en dat beide meren aan het veranderen zijn. Daarom dringen we er op aan dat deze meren nauwgezet en wetenschappelijk gegrond in het oog moeten worden gehouden, en dat maatregelen genomen moeten worden betreffende de instroomrivieren en de visserij voor het welzijn van natuur en mens in het omringend gebied.

 

Bibliografie

Abebe, Y.D.; Geheb, K., ed., 2003. Ethiopian Wetlands. 1. Kenya: IUCN. Nairobi, Kenya

 

Alberta Environment, 2006 Aquatic Ecosystems Field Sampling Protocols [pdf]: Government of alberta. Available at: http://environment.gov.ab.ca/info/home.asp

 

Awulachew, S.B, 2006. Investigation of physical and bathymetric characteristics of Lakes Abaya and Chamo, Ethiopia, and their management implications. Lakes & Reservoirs: Research and Management, 11, 73–82

 

Awulachew, S.B, 2007. Abaya-Chamo Lakes Physical and Water Resources Characteristics, including Scenarios and Impacts. Siegen: University of Siegen.

 

Ayenuw, T., 2004. Environmental implications of changes in the levels of lakes in the Ethiopian Rift since 1970. Reg. Environ Change, 4, 192–204

 

Azevedo. F.,D., Dias, J.D., 2012. Length–weight regressions of the microcrustacean species from a tropical floodplain. Acta Limnologica Brasiliensia, 24 (1), 1-11

 

Baxter, R.M., 2002. Lake morphology and chemistry. ln: C. Tudorancea, W.D. Taylor, eds. 2002. Ethiopian rift valley lakes. Leiden: Backhuys Publishers. Ch.3

 

Bilotta, G.S., Brazier, R.E., 2008. Understanding the influence of suspended solids on water quality and aquatic biota. Water research, 42, 2849 – 2861

 

Blumberg, S., Schütt, B., 2004. Character of lake floor sediments from central Lake Abaya, South Ethiopia. Lake Abaya Research Symposium, 4,.

 

Boccaletti, M., Bonini, M., Mazzuoli, R., Abebe, B., Piccardi, L., Tortorici, L., 1998, Quatanary oblique extensional tectonics in the Ethiopian Rift (Horn of Africa). Tectonophysics, 287, 97-116

 

Bouillon, S., Gillikin, D., & Connolly, R. I. W. E., McLusky D. (Eds.), Treatise on Estuarine and Coastal Science Volume 7: Functioning of Ecosystems at the Land–Ocean Interface (pp. 143-173). Elsevier. (Eds.). (2012). Use of stable isotopes to understand food webs and ecosystem functioning in estuaries.

 

Boxshall, G.A., Halsey, S.H., 2004, An Introduction to Copepod Diversity (2 Vol. Set), Ray Society

 

Boxshall, G.A., Defaye, D., 2008. Global diversity of copepods (Crustacea: Copepoda) in freshwater. Hydrobiologia, 595,195–207

 

Dauchez, S., Legendre, L., Fortier, L., 1995, Assessment of simultaneous uptake of nitrogenous nutrients (15N) and inorganic carbon (13C) by natural phytoplankton populations. Marine Biology, 123, 651-666

 

Deas, M.L., Orlob, G.T., 1999. KLAMATH RIVER MODELING PROJECT, Center for Environmental and Water Resources Engineering, Report No. 99-04

 

Declerck, S., Vanderstukken, M., Pals, A., Muylaert, K., De Meester, L., 2007. Plankton biodiversity along a gradient of productivity and its mediation by macrophytes. Ecology, 88, 2199-2210

 

De Meester, L., 2012. Advanced Aquatic Ecology, B-KUL-I0D28A. KU Leuven, unpublished

 

Drenner, R.W., Strickler J.R., O'Brien W.J., 1978. Capture Probability: The Role of Zooplankter Escape in the Selective Feeding of Planktivorous Fish. Journal of the Fisheries Research Board of Canada, 35(10): 1370-1373

 

Flössner, D., 2000. Die Haplopoda und Cladocera Mitteleuropas Leiden: Backhuys Publishers.

 

Froese, R., Pauly, D., Editors. 2013. FishBase. World Wide Web electronic publication. www.fishbase.org, version (02/2013).

 

Golubtsov, A.S., Habteselassie, R., 2010. Fish faunas of the Chamo-Abaya and Chewbahir basins in southern portion of the Ethiopian Rift Valley: origin and prospects for survival, Aquatic Ecosystem Health & Management, 13(1), 47–55.

 

Golubtsov, A.S., Dgebuadze, Y.Y., Mina, M.V., 2002. Fishes of the Ethiopian Rift Valley. ln: C. Tudorancea, W.D. Taylor, eds. 2002. Ethiopian rift valley lakes. Leiden: Backhuys Publishers. Ch.10

 

Grove, A. T., Street, F. A., Goudie, A. S., 1975. Former lake levels and climatic change in the rift valley of southern Ethiopia, The Geographical Journal, 141 (2), 177-194.

 

Hama, T., Miyazaki, T., Ogawa, Y., Iwakuma, T., Takahashi, M., Otsuki, A., & Ichimura, S., 1983. Measurement of Photosynthetic Production of a Marine-Phytoplankton Population using a Stable C-13 Isotope. Marine Biology, 73(1), 31-36.

 

Hammer, U.T., 1986. Saline Lake Ecosystems of the World: Springer

 

Hart, R.C., 1988, zooplankton feeding rates in relation to suspended sediment content: potential influences on community structure in a turbid reservoir. Freshwater Biology, 19(1), 123–139

 

Helm, I., Jalukse, L., Leito, I., 2012. A highly accurate method for determination of dissolved oxygen: Gravimetric Winkler method. Analytica Chimica Acta, 741, 21– 31

 

Iglesias, C., Mazzeo, N., Meerhoff, M., Lacerot, G., Clemente, J.M., Scasso, F., Kruk, Car., Goyenola, G., 2011. High predation is of key importance for dominance of smallbodied zooplankton in warm shallow lakes: evidence from lakes, fish exclosures and surface sediments. Hydrobiologia 667: 133–147

 

Jeppesen, E., Jensen. J.P., Søndergaard, M., 2002, Response of phytoplankton, zooplankton, and fish to re-oligotrophication: An 11 year study of 23 Danish lakes. Aquatic Ecosystem Health & Management, 5:1, 31-43

 

Kebede, E., Zinabu G.M., Ahlgren, I., 1994, The Ethiopian Rift Valley lakes: chemical characteristics of a salinity-alkalinity series. Hydrobiologia 288, 1-12

Kebede, S., Travi Y., Rozanski K., 2009. The d18O and d2H enrichment of Ethiopian lakes. Journal of Hydrology, 365, 173–182.

 

Keranen, K., Klemperer, S.L., 2007. Discontinuous and diachronous evolution of the Main Ethiopian Rift: Implications for development of continental rifts. Earth and Planetary Science Letters, 265, 96–111

 

Klein, A.E., 1977, A study of heavy metals in lake Abbaya, Ethiopia, and the incidence of non-parasitic elephantiasis, water research. 11: 323-325.

 

Korinek, V., 2000. A guide to the limnetic Cladocera in African inland lakes ( Crustacea, Branchiopoda). Prague: Charles University

 

Koroleff, F., 1970, Determination of total phosphorus in natural waters by means of persulfate oxidation. International Council for the Exploration of the Sea (ICES), Report No. 3

 

Lewis, W.M., 1996. Tropical lakes, how latitude makes a difference. Perspectives in Tropical Limnology, 43-63

 

Mackay, A.W., 2007. Large Lakes, Encyclopedia of Quaternary Science, 548–557

 

McCauly, E., 1971. The Estimation of the Abundance and Biomass of Zooplankton in Samples. ln: J.A., Downing, F.H., Rigler, eds. 1984. A manual on methods for the Assessment of Secondary Productivity in Fresh Waters, Oxford, London, Edinburgh,

Boston, Melbourne: Blackwell Scientific Publications, Ch. 7.

 

Muschal, M., 2006. Assessment of risk to aquatic biota from elevated salinity—A case study from the Hunter River, Australia. Journal of Environmental Management 79, 266–278.

 

Pimenov, N., Zyakun, A., Prusakova, T., Lunina, O., Ivanov, M., 2008, Application of 13C mineral carbon for assessment of the primary production of organic matter in aquatic environments. Microbiology, 77(2), 224-227

 

Ryan, P.A., 1991, Environmental effects of sediment on New Zealand streams: a review. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 25, 207-221

 

Pinto-Coelho, R., Pinel-Alloul, B., Méthot, G., Havens, K.E., 2005. Crustacean zooplankton in lakes and reservoirs of temperate and tropical regions: variation with trophic status. Fish. Aquat. Sci. 62: 348–361

 

Sagraria, M.G., Jeppesen, E., Sondergaard, M., Jensen. J.P., Lauridsen, T.L., Landkildehuis., F., 2005. Does high nitrogen loading prevent clear-water conditions in shallow lakes at moderately high phosphorus concentrations?. Freshwater Biology, 50, 27–41

 

Sarma, S.S.S., Nandini, S., Gulati R.D., 2005, Life history strategies of cladocerans: comparisons of tropical and temperate taxa. Hydrobiologia, 542, 315–333

 

Wood, J., Guth, A., nd. East Africa's Great Rift Valley: A Complex Rift System. [online] Geology.com, Available at: < http://geology.com/articles/east-africa-rift.shtml >

 

WoldeGabriel, G., 2002. An overview on volcanic, tectonic, rifting, and sedimentation processes. ln: C. Tudorancea, W.D. Taylor, eds. 2002. Ethiopian rift valley lakes. Leiden: Backhuys Publishers. Ch.2.

 

Rao, T.R., Kumar R., 2002. Patterns of prey selectivity in the cyclopoid copepod Mesocyclops thermocyclopoides, Aquatic Ecology 36: 411–424.

 

Rieper, M., 1982. Feeding Preferences of Marine Harpacticoid, Marine ecology - progress series, 7: 303-307

 

Rosenmeier, Abbott, 2005, S.O.P. – Loss On Ignition, University of Pittsburgh, Loss_On_Ignition_Protocol.doc

 

Shumbulo, E., 2004. Temporal and spatial variations in biomass and photosynthetic production of phytoplankton in Lake Chamo, Ethiopia. Master of Science in Biology, Addis Ababa University.

 

Shumbulo, E., Assefa, F., ca. 2005. Phytoplankton Biomass in Relation to Water Quality in the Lakes Abaya and Chamo, Ethiopia ln: G. Förch, ed. 2009. Summary of Master Theses from Arba Minch University, Ethiopia. Universität Siegen: Centre for international capacity development. Ch.7

 

Schütt, B., Thiemann, S., Wenclawiack, B., 2005. Depostion of modern fluvio-lacustrine sediments in Lake Abaya, South Ethiopia – A case study from the delta areas of Bilate River and Gidabo River, northern basin. Zeitschrift fuer Geomorphologie, 138, 131-151

 

Schütt, B., Thiemann, S., 2006 Kulfo River, South-Ethiopia as the regulator of lake level changes in the Lake Abaya – Lake Chamo system. Zeitblad Geologie Paläontologie, Heft ½, 129-143

 

Study team from Arba Minch University, Gamo Gofa zone agriculture Bureau and African Parks, Ethiopia, 2007, A Report on the Investigation of the Cause of the Immense Fish Kill Occurred between April 30 Night and May 01, 2007 Dawn in Lake Chamo, Arba Minch, Arba Minch: unpublished

Talling, J.F., Talling, I.B., 1965, I.B., The Chemical Composition of African Lake Waters. Int. Revue ges. Hydrobiol. 50, 221-463

 

Taylor, W.D., Kebede, E., Zinabu, G.M., 2002. Primary and Secondary Production in the Pelagic Zone. ln: C. Tudorancea, W.D. Taylor, eds. 2002. Ethiopian rift valley lakes. Leiden: Backhuys Publishers. Ch.5

 

Teklemariam, A., Wenclawiak, B., 2004. Water quality monitoring within the Abaya – Chamo drainage basin. Lake Abaya research symposium - proceedings

 

Teklemariam, A., 2005. Water Quality Monitoring in Lake Abaya and Lake Chamo Region. Ph.D. University of Siegen

 

Tilahun, G., Ahlgren, G. 2010. Seasonal variations in phytoplankton biomass and primary production in the Ethiopian Rift Valley lakes Ziway, Awassa and Chamo – The basis for fish production. Limnologica, 40, 330–342

 

Tudorancea C., Zullini, A., 1989, Associations and distribution of benthic nematodes in the Ethiopian Rift Valley lakes. Hydrobiobgia 179: 81-96

 

Ugo, Y., 2008. Evaluation of water quality parameters and their implications to fishes and fisheries in lake Chamo, Southern Ethiopia, master in environmental science. Addis Ababa University.

 

Watkins, J., Rudstam, L., Holeck, K., 2001, Length-weight regressions for zooplankton biomass calculations – A review and a suggestion for standard equations. Cornel Univeristy: http://hdl.handle.net/1813/24566

 

Weber-Scannell, P. K., Duffy, L. K., 2007. Effects of Total Dissolved Solids on Aquatic Organisms: A Review of Literature and Recommendation for Salmonid Species. American Journal of Environmental Sciences, 3 (1), 1-6.

 

Willén, E., Ahlgren, G., Tilahun, G., Spoof, L., Neffling, M., Meriluoto, J., 2011. Cyanotoxin production in seven Ethiopian Rift Valley lakes. Inland Waters, 1, 81-91

 

Wurts, W.A., Durborow R.M., 1992. Interactions of pH, Carbon Dioxide, Alkalinity and Hardness in Fish Ponds. SRAC Publication, No. 464

 

Wood, R. B., Talling, J. F., 1988. Chemical and algal relationships in a salinity series of Ethiopian inland waters, Hydrobiologia 158: 29-67

 

Zhang, Y., Liu, X., Yin, Y.,Wang, M., Qin, B., 2012 Predicting the light attenuation coefficient through Secchi disk depth and beam attenuation coefficient in a large, shallow, freshwater lake. Hydrobiologia, 693, 29–37

 

Zinabu, G.M., Taylor, W.D., 1997. Bacteria-chlorophyll relationships in Ethiopian lakes of varying salinity: are soda lakes different?. Journal of Plankton Research, 19(5), 647-654,

Zinabu, G.M., Chapman, L.J., Chapman, A.C., 2002, Conductivity as a predictor of a total cations and salinity in Ethiopian lakes and rivers: revisiting earlier models. Limnologica 32, 21-26

 

Zinabu, G.M., Kebede-Westhead, E., Desta, Z., 2002. Long-term changes in chemical features of waters of seven Ethiopian rift-valley lakes. Hydrobiologia, 477, 81–91.

Universiteit of Hogeschool
Master of Science in Biology
Publicatiejaar
2013
Kernwoorden
Share this on: