Spatial and temporal patterns in the food web structure of a large floodplain river assessed using stable isotopes

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Abstract

We assessed naturally occurring stable isotope ratios of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) for available food resources and consumers in the mainstream channel of the Mississippi River. Isotopic ratios were assessed for organic sources and organisms at two different sites during a fall, spring, and two summer seasons. Terrestrial C4 plants did not appear to be an important carbon source for consumers in the mainstream channel. A mixing model, IsoSource, indicated that terrestrial C3 vegetation, suspended algae, and epixylon were at times important food resources for large river consumers. Many consumer signatures fell outside the mixing polygon defined by these sources, indicating that there was a 13C-depleted food resource for which we did not account. We could not distinguish precisely whether downstream allochthonous and autochthonous carbon, or in situ production, was the dominant food resource supporting consumers in these systems. However, our data suggest that in situ organic matter sources can be important. Consumer δ13C and δ15N signatures intermediate between several sources indicated widespread omnivory in the river reaches that we studied. To fully understand food web structure and energy sources in complex large river ecosystems, an integrative approach that combines related empirical data sets is needed.

Nous avons déterminé les rapports des isotopes stables de carbone (δ13C) et d'azote (δ15N) qui existent naturellement dans les ressources alimentaires et les consommateurs dans le chenal principal du Mississippi. Nous avons détermiiné les rapports isotopiques pour les sources organiques et les organismes à deux sites différents durant un automne, un printemps et deux étés. Les plantes terrestres C4 ne semblent pas constituer une source importante de carbone pour les consommateurs dans le chenal principal. Un modèle de mélange, IsoSource, indique que la végétation terrestre C3, les algues en suspension et l'épixylon sont à certains moments des sources alimentaires importantes pour les consommateurs dans les grandes rivières. Plusieurs signatures de consommateurs se retrouvent à l'extérieur du polygone de mélange défini à partir de ces sources, ce qui indique qu'il existe une source de nourriture pauvre en C13 dont nous n'avons pas tenu compte. Nous n'arrivons pas à déterminer précisément si c'est le carbone allochtone et autochtone de l'aval ou alors la production in situ qui représente la ressource alimentaire principale qui fait vivre les consommateurs dans ces systèmes. Toutefois, nos données indiquent que les sources in situ de matière organique peuvent être importantes. Les signatures δ13C et δ15N de consommateurs qui sont intermédiaires entre plusieurs sources montrent que l'omnivorie est répandue dans les sections de rivière étudiées. Il faut une approche intégrée qui combine les divers ensembles reliés de données empiriques pour bien comprendre la structure du réseau alimentaire et les sources d'énergie dans les écosystèmes complexes des grandes rivières.[Traduit par la Rédaction]

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