PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA
Pohybová aktivita nepůvodních hlaváčovitých ryb Disertační práce
Luděk Šlapanský
Vedoucí práce: Ing. Pavel Jurajda, Dr.
Ústav Botaniky a Zoologie
Brno 2019
Bibliografický záznam
Autor: Mgr. Luděk Šlapanský Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav Botaniky a Zoologie
Název práce: Pohybová aktivita nepůvodních
hlaváčovitých ryb
Studijní program: Biologie
Studijní obor: Zoologie
Školitel: Ing. Pavel Jurajda, Dr. Ústav Biologie Obratlovců Akademie Věd České republiky, Květná 8, 603 65 Brno
Akademický rok: 2018/2019
Počet stran: 67+99
Klíčová slova: invazní druhy; hlaváč černoústý; pohybová aktivita
Bibliographic entry
Author: Mgr. Luděk Šlapanský Faculty of Science, Masaryk university Department of Botany and Zoology
Title of Dissertation: Movement activity of non-native Gobiids
Degree Programme: Biology
Field of Study: Zoology
Supervisor: Ing. Pavel Jurajda, Dr. Institute of the Vertebrate Biology, Czech Academy of Sciences, Květná 8, 603 65 Brno
Academic Year: 2018/2019
Number of Pages: 67+99
Keywords: invasion species; round goby; movement activity
Abstrakt
Činností člověka došlo a stále dochází k narušení nepřekonatelných biogeografických bariér. Výsledkem je strmě narůstající množství biologických invazí rostlin a živočichů, které se zejména v posledních dekádách dostává do centra zájmu odborné i laické veřejnosti. V této disertační práci jsem se zabýval dvěma druhy nepůvodních hlaváčovitých ryb původem z Ponto-Kaspické oblasti, konkrétně hlavačkou poloměsíčitou (Proterorhinus semilunaris, Heckel 1837) a především hlaváčem černoústým (Neogobius melanostomus, Pallas 1814), které pronikly do vod České republiky a mají potenciál stát se invazními. Zaměřil jsem se na mechanismy šíření těchto nepůvodních druhů v podmínkách českých řek, konkrétně na rychlost postupu invazní fronty, na roli vlastní pohybové aktivity v procesu šíření (tj. bez pomoci člověka) a na doposud málo prozkoumanou pohybovou aktivitu raných vývojových stádií hlaváčovitých ryb. Mimo to jsem také sledoval potenciální vliv rozšiřování hlaváčovitých ryb na původní ichtyofaunu a unioidní mlže. Zjistil jsem, že větší část populace hlaváče černoústého vykazuje relativně malou intenzitu pohybové aktivity v rámci dlouhého sledovaného období. Zbývající menší část populace se však vyznačovala vyšší intenzitou pohybové aktivity a v některých případech byla vzdálenost, kterou daný jedinec urazil, překvapivě velká (770 m za 26 dní). Tito „pionýři“ jsou pravděpodobně zodpovědní za poměrně rychlý posun invazní fronty v kolonizovaných řekách. Pasivní poproudý pohyb (drift) raných vývojových stádií následně slouží v řekách, jak ke stabilizování a posílení populací ve směru po proudu od nově kolonizovaného území, tak k vyplnění mezer mezi zdrojovou populací a pionýry, čímž výrazně přispívá k celému kolonizačnímu procesu. Tento způsob šíření po proudu nabývá na významu v případě náhodné či úmyslné introdukce do vzdálených oblastí, což dokumentuje zavlečení hlaváče černoústého do Labe lodní dopravou, kdy se nejbližší geneticky a morfologicky shodná populace nacházela v 600 km vzdáleném úseku Labe u Hamburku. Poznatky získané v této dizertační práci prokázaly, že nepůvodní hlaváčovité ryby dokáží v krátké době kolonizovat dlouhé úseky vodních toků a to buď za pomoci člověka, nebo své vlastní pohybové aktivity. Navzdory očekávání se však neprokázal
škodlivý vliv těchto druhů na původní ichtyofaunu a unioidní mlže, ačkoli není vyloučeno, že se škodlivé působení projeví až v delším časovém horizontu. Je proto důležité sledovat šíření a působení hlaváčovitých ryb na původní ekosystém i nadále.
Abstract
Human activity has been, and still is, breaking down previously insurmountable biogeographical barriers. As a result, there have been a steadily increasing number of plant and animal invasions. Particularly in recent decades, such biological invasions have become of particular interest, both within the scientific community and to the general public. In this dissertation thesis, I deal with two potentially invasive non-native gobiid fish species originating from the Ponto-Caspian region, the tubenose goby (Proterorhinus semilunaris, Heckel 1837) and, especially, the round goby (Neogobius melanostomus, Pallas 1814), which have now penetrated into Czech waters. This thesis focuses mainly on the mechanisms of spread employed by these non-native species in conditions specific to Czech rivers, especially the rate of invasion front progress, the role of natural movement activity in the spreading process (i.e. non-anthropogenic movement), and the rarely studied issue of gobiid early life stage movement activity. In addition, I examine the potential impact of gobiid expansion on native ichthyofauna and unionid molluscs. My long-term monitoring results suggest that the larger part of the round goby population displays a relatively low intensity of movement activity. However, a relatively small part of the population is characterised by an increased intensity of movement activity, with some individuals capable of travelling surprisingly large distances (e.g. 770m per 26 days). These “pioneers” are most likely responsible for the relatively rapid invasion front shifts observed in colonised rivers. Subsequently, passive downstream movement (drift) of early life stages in rivers acts both to stabilise and strengthen populations downstream of the newly colonised areas and to fill the gap between the source population and the pioneers; thereby greatly contributing to the entire colonisation process. The downstream spread of juveniles becomes particularly important in cases of accidental (or deliberate) introduction to distant areas, as documented by the transport of round goby into the River Elbe by shipping, the nearest genetically and morphologically identical population being located 600 kilometres downstream near Hamburg. The results presented in this dissertation thesis demonstrate that non-native gobiid fishes are able to colonise long stretches of river over a relatively short period, whether
by anthropogenic assistance or through their own movement activity. Unexpectedly, however, no harmful effects on native ichthyofauna and unionid molluscs have been recorded to date, though it is still possible that harmful impacts will be manifested over a longer time-scale. As such, it remains important that invasive gobiid fishes are continuously monitored for any negative impacts on the native ecosystem.
© Luděk Šlapanský, Masarykova Universita, Brno 2019
Poděkování
V následujících řádcích bych chtěl poděkovat všem, kteří se podíleli, byť jen krátkým komentářem nebo povzbudivým slovem na nelehkém procesu tvorby předkládané práce. Mé poděkování patří na prvním místě Pavlu Jurajdovi, který se mě ujal už jako studentského „potěru“ a i přes mé nelehké začátky byl tím nejlepším školitelem, jakého jsem si snad ani nezasloužil. Trpělivost, zázemí, cenné rady a odborné vedení, které mi za celé mé studium poskytl, jsem se snažil bez zbytku zužitkovat při tvorbě vědeckých publikací i při práci v terénu. Chtěl bych poděkovat Michalovi Janáčovi za pomoc při analýze dat a za jeho erudované rady při psaní publikací, včetně této práce. A především za konzultace nejen na vědecké téma, při kterých jsem si osvojil schopnost smysluplně argumentovat. Děkuji všem kolegům z Ústavu biologie obratlovců AV ČR za pomoc při sběru materiálu v terénu a za jejich přátelský a ochotný přístup, díky němuž jsem se mohl na každý výjezd za vzorky těšit. Děkuji zástupcům podniku Lesy České republiky a Moravského rybářského svazu, že nám umožnili vzorkování ve svých vodách. V neposlední řadě bych rád poděkoval svým rodičům za podporu a kladení otázek typu: „Kdy už to bude konečně napsané?“, čímž mě osobitě nutili práci opravdu napsat. A děkuji také svým kamarádům, kteří mi pomáhali překonávat krušné chvíle tím, že byli vždy nablízku.
Tato práce byla vypracována na Ústavu biologie obratlovců AV ČR, v.v.i. a jako součást projektů GAČR: ECIP P505/12/G112 a P505/11/1768.
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem svoji disertační práci vypracoval samostatně s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány.
Brno 25. února 2019 ……………………………… Jméno Příjmení
Obsah
1. Předmluva ...... 12 2. Úvod ...... 13 2.1 Pohybová aktivita...... 13 2.2 Vymezení procesu invaze ...... 14 2.3 Invaze ve sladkovodních ekosystémech ...... 17 2.4 Dopady invazí na sladkovodní ekosystém ...... 19 2.5 Invaze hlaváčovitých ryb ...... 20 2.5.1 Rychlost „přirozeného“ šíření hlaváčů ...... 22 2.5.2 Vliv nepůvodních hlaváčů na původní ekosystém ... 25 2.6 Invaze hlaváčů do ČR ...... 27 2.6.1 Hlavačka poloměsíčitá ...... 27 2.6.2 Hlaváč černoústý ...... 30 3. Cíle práce ...... 32 4. Shrnutí jednotlivých publikací ...... 33 4.1 Publikace A ...... 33 4.2 Publikace B ...... 35 4.3 Publikace C ...... 37 4.4 Publikace D ...... 39 4.5 Publikace E ...... 40 5. Závěr ...... 42 6. Seznam použité literatury ...... 46 7. Přílohy ...... 68
11
1. Předmluva
Zvyšující se tempo šíření nepůvodních druhů a s ním spojené biologické invaze v současnosti nenechávají v klidu vědeckou ani laickou veřejnost. Pro účinnou ochranu původní biodiversity před potenciální nebo reálnou hrozbou invaze je třeba detailně porozumět mechanismu invazních procesů. Jednou z nejpodstatnějších složek, podmiňující úspěšné proniknutí nepůvodního či invazního druhu do nového ekosystému a udržení se v něm, je schopnost efektivně využívat veškeré složky pohybové aktivity. V disertační práci jsem se zaměřil na studium pohybové aktivity nepůvodních hlaváčovitých ryb, jež reprezentují rapidně se šířící invazní skupinu druhů. V úvodu popisuji pohybovou aktivitu v obecné rovině společně s její rolí v procesu invaze ve vodním prostředí, načež následně přecházím k cílové čeledi hlaváčovitých. Detailněji se pak věnuji mechanismům šíření a rozsahu vlastní pohybové aktivity hlaváčovitých ryb na různých stupních ontogenetického vývoje, především u hlaváče černoústého, který představuje rychle se šířící invazní druh. Zjištěné výsledky jsou obsaženy ve 4 publikacích (2 prvoautorské) vydaných v odborných periodikách s IF a jednom rukopise (prvoautorský) odeslaném k recenznímu řízení. V publikacích D a E byl použit materiál nasbíraný v průběhu magisterského studia, avšak zpracování a příprava publikací probíhala již v doktorském studiu. V závěru práce shrnuji a diskutuji výsledky předložených publikací společně s přehledem možných ochranných opatření bránících dalšímu šíření nepůvodních hlaváčovitých ryb. Je zde naznačeno i další možné směřováním výzkumu týkajícího se invaze nepůvodních hlaváčovitých ryb, který by nám o této problematice poskytl ucelený obraz. V příloze se nachází publikace vztahující se k tématu disertační práce, seznam mých příspěvků na zahraničních i domácích konferencích a přehled další publikační a výzkumné činnosti.
12
2. Úvod
2.1 Pohybová aktivita
Pohyb organismu, definovaný jako změna polohy celého těla v prostoru a čase, je esenciální složkou života. Mechanismy pohybu jsou značně diverzifikované napříč živočišnou říší. Mikroorganismy, rostliny nebo živočichové se pohybují různými způsoby (aktivně nebo pasivně), v různých časových a prostorových škálách. Pohyb obecně hraje klíčovou roli v určení budoucího osudu jedince, a tak se současně významně podílí i na struktuře a dynamice populací, společenstev a ekosystémů, včetně ovlivňování diversity a evolučních procesů (Bullock et al. 2002; Nathan et al. 2008; Clobert et al. 2012). Dynamika pohybové aktivity živočichů zahrnuje denní i sezónní využívání známé, prostorově omezené oblasti (domovský okrsek), kde jedinci vykonávají různé činnosti jako je získávání potravy, páření nebo péče o mláďata (Dingle 1996; Powell 2000; Lucas & Baras 2001). Pohyb za hranice domovského okrsku může vyústit v další specifické typy pohybové aktivity, které jsou běžně definovány pro skupiny organismů, i když je to samozřejmě jedinec, který se pohybuje (Begon et al. 2006). Pokud dochází k pravidelným synchronizovaným přesunům, obvykle většího množství jedinců konkrétních druhů, často ve specifickém vývojovém stádiu, mezi domovskými okrsky, jedná se o migraci. Termín migrace může být aplikován na pestrou škálu typů pohybu v různorodém prostorovém a časovém měřítku, což může zahrnovat například denní migrace planktonu, sezónní přesuny motýlů nebo hnízdní migrace ptáků na značné vzdálenosti (Begon et al. 2006; Milner-Gulland et al. 2011). Průzkumné cesty na větší vzdálenosti nebo jednosměrný pohyb organismu mimo současný domovský okrsek, při kterém se jedinec může eventuálně usadit v novém okrsku, představuje stručnou definici disperze (Nathan 2001; Dingle & Drake 2007). S povahou tohoto procesu souvisí celá řada konsekvencí, k nimž patří redukce příbuzenského křížení, únik z nepříznivých lokálních podmínek, únik před predátory a mnohé další (Lucas & Baras 2001; Bullock et al. 2002; Clobert et al. 2012).
13
Disperze má však ještě jeden významný důsledek, a to v podobě rozptylu druhů do oblastí, ve kterých nejsou původní, což může v krajních případech vyústit až v proces invaze (Nathan 2001).
2.2 Vymezení procesu invaze
Ještě než přikročím k problematice invazí v konkrétních příkladech, bude třeba alespoň částečného náhledu do teoretické roviny invazních procesů. Ačkoli se poznání biologických invazí neustále prohlubuje a mohlo by se zdát, že charakter invazního procesu je již jasně vymezen, existuje stále několik překážek k vytvoření obecně platné terminologie. Komplikace nastávají při určování pojmů s invazí spojených, které není mnohdy jednoduché jednoznačně definovat (Blackburn et al. 2011). Samotné vymezení pojmu invazní druh se může v detailech lišit mezi obory i mezi jednotlivými autory, díky absenci jednotného koncensu (Colautti & McIsaac 2004). Při popisování biologické invaze, respektive šíření invazního druhu, však panuje shoda v konkrétních fázích těchto procesů, které musí daný druh splňovat, aby byl označen jako invazní. První základní podmínkou je překonání geografické bariéry za přispění aktivity člověka (introdukovaný druh), případně vlastními silami, a kolonizace území, kde se daný druh dříve nevyskytoval (nepůvodní druh). Přitom musí být schopen přežít v podmínkách nového prostředí, kde vytvoří a udrží životaschopnou populaci bez zásahů člověka (naturalizovaný druh), která se po úspěšném usazení začne šířit, zpravidla velice rychle, do okolního ekosystému - v tom případě se označuje už jako invazní druh (Richardson et al. 2000; Pyšek et al. 2004). Tento přístup převládá především u autorů popisujících rostlinné invaze. U dalších autorů (především těch popisujících živočišné invaze) se k rychlému šíření jako podmínka invazivnosti přidává navíc negativní vliv na původní společenstva či celý ekosystém (Lodge & Shrader-Frechette 2003; Beck et al. 2008; Keller et al. 2011). I když pravdou zůstává fakt, že nepůvodní druh může mít škodlivý efekt na původní druhy v rozličných úrovních invazního procesu, označuje se obvykle jako invazní právě až po dosažení vysoké populační hustoty nebo rozsáhlém rozšíření areálu společně s významným působením na složky původního ekosystému (obr. 1) (Ricciardi et al. 2013).
14
Takovéto ohrožení však nemusí být bezprostředně rozpoznatelné, pokud druh prochází obdobím klidu, tzv. "lag fáze", během kterého se přizpůsobuje novým podmínkám prostředí a svoji populační hustotu zvyšuje jen velmi pozvolna nebo vůbec (Crooks 2005). Doba trvání období klidu je značně variabilní a podstatnou roli v něm hraje dostatečný přísun nových jedinců, který může celý proces invaze značně urychlit, obzvláště v případech příchodu geneticky odlišných jedinců, kteří zvyšují celkovou variabilitu a tím pádem i adaptabilitu na nové podmínky prostředí v rozrůstající se populaci nepůvodního druhu (Simberloff 2009; Keller & Taylor 2010). Na konci klidového období pak dochází k rapidnímu nárůstu populační hustoty v místě introdukce a rychlé kolonizaci dalších částí nově obsazeného ekosystému, čímž se jednoznačně naplňuje definice invazního druhu (Crooks & Soulé 1999). Invazním druhem navíc nemusí být vždy druh nepůvodní. Původní druhy mohou začít rapidně kolonizovat přilehlé oblasti v důsledku změn v jejich přirozeném prostředí (eutrofizace, globální oteplování, změny habitatu) zapříčiněných člověkem (Valéry et al. 2009) a způsobovat stejné problémy jako nepůvodní invazní druhy. Přeměna původního, nepůvodního či naturalizovaného druhu na druh invazní však může selhat na každé z dříve zmíněných úrovní. Pouze malá část z obrovského množství nepůvodních druhů (pravidlo deseti - Williamson & Fitter 1996) dospěje až do stavu, kdy začne představovat hrozbu pro původní ekosystém (Richardson & Pyšek 2006). Ačkoli i v tomto bodě může invaze uspět pouze krátkodobě. Existují názorné případy, jako například u lokálních invazních populací ropuchy obrovské (Freeland 1986) nebo u cichlidy druhu Cichlasoma urophtalmus (Trexler et al. 2000), kdy došlo k rychlému nárůstu populační hustoty následované jejím relativně brzkým zhroucením. Překročení nosné kapacity prostředí v důsledku změny lokálních podmínek (např. zvýšený predační tlak, vyčerpání zdrojů, rozvoj nemocí, atd.), tak často vede k ústálení populace na nižších hustotách v blízkosti rovnovážnému stavu nebo k jejímu úplnému vymizení (Simberloff & Gibbons 2004; Crooks 2005). S přihlédnutím k předcházejícím příkladům je vhodné zmínit, že označení druhu za invazní není vždy zcela vhodné. Scénář každé další invaze téhož druhu je totiž odlišný v mnoha parametrech, což vede ke vzniku nepřeberného množství možných výsledných stavů v závislosti na konkrétních podmínkách (Mollot et al. 2017). Druh invazní v jednom ekosystému tak nemusí uspět v jiném ekosystému i přes dostatečný počet
15
jedinců a vícenásoubnou introdukci. Ve většině situací se tak jeví jako vhodnější úžívání termínu 'invazní populace druhu', nežli pojem 'invazní druh' (Colautti & McIsaac 2004). Při určovaní invazivnosti, a tím pádem i potenciálního ohrožení pro ekosystém, je třeba sledovat (invazní) populace nepůvodního druhu velice důkladně, po delší dobu, ve všech fázích kolonizačního procesu vedoucího až k invazi. I málo významné a nepřímé efekty způsobené nepůvodními druhy, kterým není věnována dostatečná pozornost, totiž mohou vyústit ve významné strukturální a funkční změny v celém ekosystému (Simberloff 2011; Vilà et al. 2011).
Obrázek 1. Zjednodušené schéma invazního procesu (upraveno podle Lokwood et al. 2007).
16
2.3 Invaze ve sladkovodních ekosystémech
Se vzrůstajícími aktivitami člověka se zvyšuje i množství invazních druhů schopných překonávat geografické a další bariéry, dříve bránící jejich expanzi. Zjednodušené šíření nepůvodních a invazních druhů má za následek, že biologickými invazemi jsou v současnosti postiženy všechny typy ekosystémů (Sakai et al. 2001; Vilà et al. 2011). Nejčastěji ze všech jsou pak invazemi s negativními následky zasaženy ekosystémy sladkovodní (Ricciardi & Kipp 2008). K této zvýšené náchylnosti k invazím značně přispívá fakt, že se jedná o systémy s dobře vymezenými hranicemi, limitovanou diverzitou a s omezenou velikostí populací druhů, které je obývají. Řeky a jezera tak fungují jako izolované ostrovy, které jsou podstatně náchylnější k invazím díky evoluční naivitě lokální bioty (Ricciardi & MacIsaac 2011). Sladkovodní ekosystémy jsou navíc postiženy degradací svého přirozeného charakteru způsobeného lidskou činností, zejména znečišťováním, nadměrným využíváním, fragmentací, zničením a nahrazováním habitatu či manipulací s průtoky. K těmto faktorům se čím dál častěji připojuje i klimatická změna, která stojí za podstatnými změnami ve fungování vodních ekosystémů (Rahel & Olden 2008). Pod vlivem těchto faktorů se stávají sladkovodní ekosystémy ještě mnohem zranitelnější vůči pronikání nepůvodních druhů (Dudgeon et al. 2006; Vörösmarty et al. 2010; Havel et al. 2015). Hlavní podmínkou pro vznik invazních populací v takto narušených ekosystémech však stále v drtivé většině případů zůstává introdukce nepůvodního druhu člověkem. Tisíce nepůvodních druhů jsou přemísťovány prostřednictvím rozličných vektorů spojených s lidskou činností. Na jednom z předních míst mezi zprostředkovateli introdukce nepůvodních druhů do sladkých vod nalezneme vypouštění balastní vody ve vnitrozemských přístavech nebo v ústí velkých řek s brakickou vodou (Drake & Lodge 2004; Gollasch 2006). Význam nákladní lodní dopravy navíc umocňuje transport nepůvodních organismů na povrchu trupu nákladních lodí (Drake & Lodge 2007; Hulme 2009). Za účelem navýšení množství přepravovaného zboží se také započalo s propojováním izolovaných vodních ploch a jednotlivých povodí prostřednictvím sítě vnitrozemských vodních cest, jejichž prostřednictvím se otevírá přístupová cesta do nového prostředí řadě nepůvodních druhů. Tímto způsobem vznikly, tzv. „invazní
17
koridory“ jenž spojují dříve izolovaná povodí, za současného poskytování zdrojových populací invazních druhů při šíření do přilehlých vodních těles (Panov et al. 2009). Při tvorbě plavebních kanálů jsou navíc degradovány původní břehy a příbřežní habitaty, které jsou nahrazovány homogenizovanými strukturami nevhodnými pro původní druhy živočichů (Wolter 2001; Wolter & Arlinghaus 2003). Zájem člověka o kvalitní zdroje potravy také znamenal prudký rozvoj akvakultury vedoucí k záměrným introdukcím hospodářsky významných druhů ryb po celém světě. Ačkoli jsou nepůvodní druhy chovány v izolovaných objektech, téměř vždy dojde k jejich úniku z chovných zařízení do přilehlých vod a k potenciálnímu ohrožení původního ekosystému (Cook et al. 2008; Gozlan 2017). Násada cílových druhů ryb pro akvakulturu však poměrně často obsahuje také další nevítané pasažéry. Vynikajícím příkladem náhodné introdukce bylo neúmyslné zavlečení střevličky východní (Pseudorasbora parva) do Evropy s násadou amura bílého (Ctenopharyngodon idella) (Gozlan et al. 2010). S chovem ryb v akvakulturách bezprostředně souvisí i vysazování nepůvodních druhů do volných vod za účelem hospodářského, biomanipulačního (30% akvatických nepůvodních druhů v Evropě) nebo rekreačního využití (Gozlan 2017; Bobeldyk et al. 2015). Jako názorný příklad drastického dopadu záměrné introdukce na původní sladkovodní ekosystém nám může sloužit dramatické snížení biodiversity způsobené okounem nilským (Lates niloticus) v jezeře Viktoria (Witte et al. 1992). Sportovní rybáři jsou v přenosu nepůvodních druhů zainteresováni v menší míře. Vypouštění živočišných nástrah a nástražních ryb touto zájmovou skupinou je sice spíše lokálního významu, avšak zpřístupňuje cestu do jinak izolovaných vodních těles (Gozlan et al. 2010). Rovněž obchod s akvarijními a okrasnými živočichy zastupuje významný vektor pro šíření populací invazních druhů. Největší nebezpečí spočívá v jeho rozsahu a současně v minimální kontrole celého odvětví. Vypouštění akvarijních druhů ryb a živočichů společně s úniky z okrasných jezírek způsobilo, že jedna třetina nejhorších invazních druhů má původ z této zájmové činnosti (Padilla & Williams 2004; Bobeldyk et al. 2015). Alarmující skutečností stále zůstává fakt, že frekvence výskytu invazních populací nepůvodních druhů ve sladkých vodách po celém světě v posledních dekádách neustále
18
roste a má za následek často nenapravitelné škody na původním ekosystému (Ricciardi & MacIsaac 2000; Strayer 2010; Toussaint et al. 2018).
2.4 Dopady invazí na sladkovodní ekosystém
Dojde-li k proniknutí nepůvodního druhu do ekosystému za současného vzniku invazní populace, jsou unikátní zdroje a služby poskytované tímto ekosystémem ohroženy stejně jako biodiverzita původních druhů. Působení nepůvodních druhů má ekologický dopad na každé úrovni od genů až po celý ekosystém (Cucherousset & Olden 2011) a je realizováno především prostřednictvím soutěže o limitované zdroje s původními druhy nebo redukováním populace původních druhů přímou predací (Sakai et al. 2001; Gozlan 2008; Gallardo et al. 2016). Invazní ekosystémoví inženýři přeměňující obasazený habitat do zcela nové podoby, tímto způsobem spouští ekosystémové změny, které mohou přetrvat i mnoho let po vymizení tohoto invazního druhu (Strayer 2010). Současně se může invazní ekosystémvý inženýr podílet na tzv. „invasional meltdown“ procesu, při kterém jeho transformační činnost usnadňuje pronikání dalších populací invazních druhů do původního ekosystému (Simberloff & von Holle 1999). Slávička mnohotvárná (Dreissena polymorpha) narušila ekologické vazby v ekosystému Velkých Severoamerických jezer (MacIsaac 1996) a umožnila dramatický nárůst populace hlaváče černoústého (Neogobius melanostomus), různonožce Echinogammarus ischnus i dalších druhů (Ricciardi 2001). Nepůvodní druhy si do nového přostředí mohou přenést parazity a patogeny ze své domoviny. Nový patogen je častokrát schopen napáchat mnohonásobně větší škody v populacích původních druhů, nepřizpůsobených na exotickou infekci či parazita, než jeho původnímu hostiteli (Prenter et al. 2004; Crowl et al. 2008). Ztráta původního druhového bohatství může být zapříčiněna i hybridizací s nepůdními druhy (Huxel 1999; Kovach et al. 2015) a v neposlední řadě také narušením stávajících vztahů v potravních sítích (Cucherousset & Olden 2011). Interakce mezi invazními populacemi nepůvodních druhů a původními společenstvy nekončí nutně negativními interakcemi. Existuje poměrně velké množství případů, kdy nepůvodní druhy rozličnými způsoby podpořily druhy původní (Rodriguez 2006), což
19
můžeme označit pozitivní ekologický dopad. Ekonomický přínos introdukcí nepůvodních druhů není rovněž nutné zpochybňovat (Gozlan 2008). Nicméně, změny způsobené v dosavadním fungovaní těchto funkčních celků a výskyt zcela nových interakcí může vést k homogenizaci lokální bioty nebo až k nenávratné ztrátě mnohdy unikátních sladkovodních ekosystémů (Rahel 2002; Mollot et al. 2017).
2.5 Invaze hlaváčovitých ryb
Hlaváčovité ryby s více jak 2000 druhů, představují jednu z nejpočetnějších čeledí kostnatých ryb. Zástupci této čeledi (Gobiidae) jsou nejčastěji malé bentické ryby s velikostí nepřesahující 10 centimetrů obývající převážně mořské prostředí, v menším množství jsou zastoupeny druhy, obývají brakické a sladké vody (Nelson 1994). Typickým znakem hlaváčovitých ryb jsou břišní ploutve srostlé v přísavný terč, absence plynového měchýře a specifický způsob rozmnožovaní. Hlaváči jsou totiž řazeni mezi speleofilní druhy ryb, které k rozmnožování vyžadují dutiny mezi kameny nebo jiné podobné struktury (Miller 1986). K úspěchu hlaváčovitých ryb při kolonizaci nových areálů přispívá řada vlastností typických pro nejúspěšnější invazní druhy. Patří mezi ně vysoká plodnost doplněná o rodičovskou péči samců o jikry (zaručující reprodukční úspěšnost těchto ryb), dále pak fyziologická tolerance k široké škále přírodních faktorů, omnivorie, krátký generační čas a agresivní chování (Sakai et al. 2001; Marchetti et al. 2004; Havel et al. 2015). Díky těmto vlastnostem najdeme mezi hlaváči druhy, které značně rozšířily svůj původní areál výskytu. S invazemi ve sladkovodních ekosystémech jsou nejčastěji spojovány ryby z podčeledi Benthophilinae, konkrétně hlaváč Kesslerův (Pontikola kessleri), hlaváč dněsterský (Babka gymnotrachelus); hlaváč říční (Neogobius fluviatilis); hlavačka poloměsíčitá (Proterorhinus semilunaris) a především hlaváč černoústý (Neogobius melanostomus) (Copp et al. 2005; Roche et al. 2013), který bude v popředí zájmu i v rámci této disertační práce. Všechny vyjmenované druhy mají svůj původ v Ponto-Kaspické oblasti. A i když jejich areál původního výskytu zasahoval do dolních až středních částí velkých řek (Dunaj, Volha, Dněpr, Don) ústících do Černého, Kaspického nebo Azovského moře, 20
dlouho nedošlo k přirozenému šíření hlaváčů výše proti proudu těchto toků. Půdu pro budoucí expanzi připravilo až budování plavebních koridorů pro lodní dopravu a technické úpravy vodních toků usnadňující plavbu, které vytvořily volnou ekologickou niku v podobě pozměněných nebo zničených habitatů (Mollot et al. 2017). Řada těchto vodních cest vznikala již před desítkami až stovkami let (Rakauskas et al. 2016). Nicméně, primárním podmětem pro rozvoj invazí Ponto-Kaspických druhů byly geopolitické a socio-ekonomické změny, které probíhaly v několika vlnách až od 60 let 20. století, jež vedly k dalšímu rozvoji a zintenzivnění lodní dopravy, včetně budování nových plavebních kanálů, jako je například průplav Dunaj – Mohan – Rýn (Panov et al. 2009; Roche et al. 2013). V současnosti síť plavebních kanálů v Evropě přesahuje délku 28 000 kilometrů a propojuje 37 zemí (Panov et al. 2009). Tyto zásahy otevřely hlaváčům i dalším nepůvodním druhům z Ponto-Kaspické oblasti cestu do nových, dříve nedosažitelných oblastí prostřednictvím tří hlavních koridorů. Severní koridor propojil Černé a Azovské moře s Kaspickým přes kanál Don – Volha. Na Volhu posléze navazují vodní cesty umožňující propojení s Baltským a Bílým mořem. Centrální koridor spojil vodní cestou přes Dněpr – Pripyat – Bug – Vislu, Černé moře s Baltem. Jižní koridor propojil Černé moře se Severním mořem kanálem Dunaj – Mohan – Rýn (Copp et al. 2005; Panov et al. 2009). Mimo hlavní invazní koridory existuje v Evropě rozvětvená síť dalších vodních cest s pontenciálem zprostředkovávat invaze nepůvodních druhů; např. Panov et al. (2007) uvádí síť tvořenou 30 hlavními větvemi a více než 100 menších větví s 350 přístavy. Hlavním impulsem pro zvýšení zájmu o hlaváčovité ryby však bylo objevení hlaváče černoústého ve Velkých jezerech v Severní Americe v roce 1990 (Jude et al. 1992) a jeho následné rapidní rozšíření v celé oblasti s negativním dopadem na lokální společenstvo (Charlebois et al. 1997; Bronnehuber et al. 2011; Kornis et al. 2012). Ve stejnou dobu jako v Americe byl výskyt hlaváče černoústého potvrzen i v Baltském moři (Skóra & Stolarski 1993), kde se populace hlaváče začala rovněž rychle rozrůstat a šířit (Skóra & Sapota 2005). V obou případech je nasnadě způsob zavlečení hlaváče černoústého do nového prostředí. Lokalizace prvních jedinců hlaváčů uvnitř nebo v blízkosti říčních (vnitrozemských) přístavů jednoznačně indikují lodní dopravu jako hlavní vektor přesnosu (Charlebois 1997; Skóra & Sapota 2005; Wiesner 2005). Genetická data potvrdila, že na počátku těchto významných invazí bylo introdukováno
21
velké množsví jedinců hlaváče čenoústého (v menším počtu u hlavačky mramorované) během několika transportů z různých zdrojových oblastí (Dillon & Stepien 2001; Brown & Stepien 2009). Mechanismus transportu není zcela prostudován, nicméně jako nejpravděpodobnější se zdá být transport larev hlaváčovitých ryb v tancích na balastní vodu v nákladních lodích. Larvy hlaváčů se v době po soumraku přesouvají do horních vrstev vodního sloupce, kde se živí zooplanktonem. Nákladní lodě čerpající balastní vodu tak mohou načerpat tisíce „larválních“ jedinců, kteří jsou schopní přežít v podmínkách balastních nádrží po dlouhou dobu (Hayden & Miner 2009; Kornis et al. 2012). Wonham et al. (2000) uvádí, že hlaváčovité ryby jsou hojně zastoupeny ve společnstvech obývajících jeskyně a další habitaty s nedostatkem světla, což může představovat preadaptaci pro přepravu v balastních nádržích. Lodní doprava tak bezesporu představuje primární vektor šíření hlaváčovitých ryb. Náhodné introdukce lodní dopravou do nového ekosystému se týkají zejména toků, které mají pro tento typ přepravy vhodné podmínky (např. Dunaj – Mohan – Rýn) nebo velkých vodních ploch s hustou sítí lodní dopravy (Severo-Americká Velká jezera). Proniknutí hlaváčovitých ryb do menších splavných toků s nízkou intenzitou lodní přepravy touto cestou je mnohem méně pravděpodobné, přičemž nesplavné toky jsou zcela mimo dosah tohoto vektoru. I přesto jsou nesplavné toky kolonizovány hlaváčovitými rybami ve velkém rozsahu a až s překvapivou rychlostí, vezmeme-li v úvahu jejich morfologii (Miller 1986) a dříve popsané chování těchto ryb predikující omezenou pohyblivost (Ray & Corkum 2001; Brownscombe & Fox 2012). Nejpravděpodobnějším možným vysvětlením je šíření pomocí vlastní pohybové aktivity podpořené úmyslnými nebo náhodnými introdukcemi nesouvisejícími s nákladní lodní dopravou.
2.5.1 Rychlost „přirozeného“ šíření hlaváčů
Disperze hlaváčovitých ryb prostřednictvím přirozené pohybové aktivity stála dlouho mimo zájem výzkumníků (Landsman et al. 2011). Teprve až s pronikáním hlaváčů do nesplavných toků a menších přítoků vzrostla i pozornost věnovaná tomuto procesu, který můžeme označit jako sekundární fázi invaze (Poos et al. 2010; Bronnenhuber et al. 2011; Kornis et al. 2017). Naprostá většina studií zabývajících se touto fází invaze
22
Ponto-Kaspických hlaváčů je zaměřena na hlaváče černoústého, který vykazuje nejvyšší rychlost šíření společně s největším potenciálem ke škodlivému působení na původní ekosystémy. V teoretických odhadech i v empirických měřeních přirozené disperzní rychlosti (pohybové aktivity) hlaváčovitých se objevují značné rozdíly. V literatuře se můžeme setkat s rychlostí šíření v rozsahu od 0,5 km/rok (Bronnenhuber et al. 2011) přes 1-4 km/rok (Kornis et al. 2012) až po 17 km/rok (Brandner et al. 2013), kdy se rychlost šíření v těchto studiích většinou odvozuje od vzdálenosti, kterou hlaváči urazí během roku v nesplavných tocích od poslední známé lokality výskytu, přičemž se horní hranice rychlosti šíření zdá být příliš vysoká pro přirozenou disperzi. I když hlaváč je schopen krátkodobě vyvinout vysokou rychlost (při únikové reakci až 163 m/s-1; Tierney et al. 2011), udržení konstantního vysokého tempa je energeticky náročné a není proto reálné, aby hlaváč plaval takovou rychlostí po delší dobu. V případech rychlého „přirozeného“ protiproudého šíření je tak velice pravděpodobné, že do tohoto procesu alespoň částečně zasáhl člověk. Podporu pro toto tvrzení můžeme najít v modelu vytvořeném Brownscombe et al. (2012), který pracuje s introdukcemi prostřednictvím rybářů a predikuje následný rychlý posun invazní fronty (27 km/rok). Navíc bylo prokázáno, že i rekreační plavba (malé čluny) může zprostředkovat transport hlaváčů do dříve obtížně dostupných nebo naprosto izolovaných lokalit. Jikry hlaváčů nakladené na trup malých rekreačních člunů dokáží přežít dlouhou dobu mimo vodu. Hirsch et al. (2016a) prokázali, že líhnutí raných vývojových stádií proběhlo úspěšně u 95% jiker deponovaných mimo vodu po 24 hodin. Přejezdy rekreantů mezi lokalitami mohou vést k posunu invazní fronty prostřednictvím člověka a opět zkreslit reálnou rychlost přirozeného šíření. Za výhradně přirozeným posunem hranic stávajícího areálu stojí čelo invazní fronty tvořené pionýrskými jedinci a následně populacemi jejich potomků se stejnými specifickými vlastnostmi (fenotypem). V extrémních případech může nastat tzv. efekt olympijské vesnice, kdy se množí na invazní frontě pouze jedinci s nejlepší schopností disperze (Chuang & Peterson 2016). Nicméně, stejně jako u rychlosti šíření, ani v tomto případě nepanuje jednoznačná shoda v tom, jaké vlastnosti převládají v populaci pionýrských jedinců a rozdíly nalezneme jak v geograficky vzájemně vzdálených oblastech, tak i v jednotlivých povodích. Můžeme se tak setkat se studiemi, které
23
dokumentují jako nejvíce disperzní jedince v populaci velké dospělé ryby (Gutowsky & Fox 2011; Brandner et al. 2013). Jiné studie jako nositele invaze navrhují malé jedince (převážně samce), kteří byli vytlačeni při kompetici s teritoriálními velkými jedinci z vhodného prostředí a museli hledat teritorium na hranici jádrové oblasti výskytu nebo za ní (Ray & Corkum 2001; Brownscombe & Fox 2012; Massson et al. 2016). Ačkoli je v případě ryb závislost pohybové aktivity na pohlaví studována poměrně málo, je možné v obecné rovině tvrdit, že vyšší míru pohyblivosti u polygynních ryb vykazují samci (Hutchings & Gerber 2002; Gros et al. 2009). I v případě hlaváče černoústého byla laboratorně prokázána vyšší intenzita pohybové aktivity samců (Marentette et al. 2011), konečně i terénní výzkum přinesl podporu tomuto názoru (Corkum et al. 2004; Young et al. 2010; Thompson & Simon 2015). Navzdory těmto skutečnostem se v literatuře setkáváme i s opačným trendem, kdy se na invazní frontě vyskytovaly ve větších počtech samice, což může poukazovat na jejich zvýšenou pohybovou aktivitu (Brownscombe & Fox 2012; Brandner et al. 2013). Možným vysvětlením může být reprodukční chování a systém párování. U hlaváče černoústého teritoriální samec v době rozmnožování brání úkryt, do kterého několik samic postupně ukládá jikry, a o nakladenou snůškou pak samec pečuje do vylíhnutí jiker (Marentette et al. 2009). Zvýšená pohybová aktivita samic tak může mít původ ve vyhledání dominantních samců a jejich hnízd. V některých případech se proto můžeme setkat s poměrem pohlaví výrazně vychýleným ve prospěch samic (Bergstrom et al. 2008). V předešlých kapitolách bylo pojednáváno o šíření dospělých jedinců hlaváčů prostřednictvím vektorů nebo vlastní pohybové aktivity. I raná vývojová stádia hlaváčovitých ryb přispívají svojí pohybovou aktivitou k procesu kolonizace potažmo invaze. Již dříve zde bylo zmíněno, že raná vývojová stádia hlaváčů ve večerních a nočních hodinách vystupují ke hladině za potravou a při tom mohou být načerpány do balastních nádrží nákladních lodí a převezeny na značné vzdálenosti (Hensler & Jude 2007; Hayden & Miner 2011). I když byl tento druh chování zdokumentován ve stojatých vodách, je nanejvýš pravděpodobné, že v tekoucích vodách se bude vyskytovat podobný druh pohybové aktivity raných vývojových stádií hlaváčovitých ryb. Tímto mechanismem je takzvaný drift, který představuje „pasivní“ poproudý pohyb, objevující se ve specifické fázi ontogenetického vývoje (larvy nebo raná juvenilní stádia) většiny druhů ryb žijících v tekoucích vodách, přičemž navazuje na
24
třecí protiproudou migraci adultních jedinců. Drift, jako specifický disperzní mechanismus, slouží larválním a juvenilním rybám především k přemístění z třecích míst do habitatu nejvhodnějšího pro jejich růst (Pavlov 1994; Reichard & Jurajda 2007). Celý proces driftu se odehrává téměř výhradně za snížené světelné intenzity s vrcholem v nočních hodinách (Pavlov 1994; Oesmann 2003; Zitek et al. 2004; a mnozí další). Je známo, že raná vývojová stádia hlaváčovitých ryb [u hlaváčů se nesetkáme s pravým larválním stádiem (Jůza et al. 2016)] v původním areálu do driftu vstupují (Pavlov 1994, Vassilev 1994, Zitek et al. 2004), avšak rozsah této specifické pohybové aktivity v nově kolonizovaných areálech je zdokumentován pouze minimálně (Borcherding et al. 2016; Ramler et al. 2016).
2.5.2 Vliv nepůvodních hlaváčů na původní ekosystém
Pohybová aktivita hlaváčovitých ryb velmi úzce souvisí s jejich invazním potenciálem a je proto vhodné alespoň v krátkosti zmínit jak reálná, tak potenciální rizika vyvstávající pro konkrétní ekosystémy z invazí hlaváčů. První a současně nejzávažnější zmínky o ovlivňování ekosystémů hlaváčovitými rybami byly pozorovány nedlouho po invazi hlaváče černoústého do Severní Ameriky. Bezprostředně po úspěšném usazení hlaváče černoústého v oblasti Velkých jezer byl zaznamenán významný pokles v abundanci makrozoobentosu (Kuhns & Berg 1999; Lederer et al. 2008; Kipp & Ricciardi 2012), který se nevyhnul ani populacím měkkýšů (Poos et al. 2010; Kipp et al. 2012). I pokles abundance, zejména malých bentických ryb (Cottus spp., Etheostoma spp.), je dáván do spojitosti s mezidruhovou kompeticí o úkryty a přímou predací ze strany hlaváčovitých ryb (Janssen & Jude 2001; Lauer et al. 2004). Experimentální studie rovněž potvrdily možnost škodlivého působení na některé hospodářsky významné druhy ryb (Micropterus dolomieu; Steinhart et al. 2004). Ve většině případů z Evropy je zmiňován pouze potenciální negativní vliv hlaváčovitých ryb na ichthyofaunu prostřednictvím kompetice o potravu či predace (Jurajda et al. 2005; Karlson et al. 2007; Copp et al. 2008). Pouze v případě vymizení ježdíka obecného (Gymnocephalus cernua) z některých holandských jezer můžeme mluvit o jasně prokazatelném negativním vlivu invaze hlaváčů v Evropě (Jůza et al. 2018).
25
Hlaváč černoústý stojí také za vznikem nových energetických toků v ekosystému Velkých jezer, kdy zpřístupnil energii vázanou v dalším významném invazním druhu slávičce mnohotvárné (Dreissena polymorpha) do vyšších trofických stupňů (Johnson et al. 2005). Současně ovšem také uvolnil do oběhu škodlivé látky vázané ve slávičkách (Hogan et al. 2007). U zbylých druhů invazních hlaváčovitých ryb (Pontikola kessleri a Babka gymnotrachelus) vyskytujících se v Evropě, je potenciální vliv na původní druhy zdokumentován zejména v laboratorních podmínkách (van Kessel et al. 2011; Kakareko et al. 2013; Grabowska et al. 2016; Błońska et al. 2017), avšak údaje o vlivu na původní společenstva z přirozeného prostředí jsou stále omezené (van Kessel et al. 2016). Ačkoli je parazitofauna nepůvodních hlaváčovitých ryb velmi bohatá, nebyl prokázán významnější přenos parazitů a onemocnění do nově kolonizovaných oblastí (Ondračková et al. 2005; Kvach & Stepien 2008). Naopak v invazních severoamerických a evropských populacích slouží hlaváčovití jako hostitelé lokálních parazitů (Kvach & Stepien 2008; Francová et al. 2011). Z těchto nových hostitelsko- parazitických vztahů však mohou za jistých okolností vzniknout nebezpečné situace pro původní hostitele i parazity. „Parasite spillback“ je stav, kdy se původní druh parazita úspěšně množí na nepůvodním hostiteli, čímž zvyšuje riziko infekce pro původní druhy (Kelly et al. 2009a). Na druhé straně může nastat tzv. „dilution effect“, při kterém dochází k poklesu abundance původních parazitů, kteří nejsou schopni úspěšně dokončit vývoj na nepůvodním hostiteli (Kelly et al. 2009b). Oba tyto jevy mohou mít nepředvídatelné následky pro celý hostitelsko-parazitický systém. Invaze hlaváče nemusí mít pouze negativní dopady. Hlaváč představuje významný komponent v potravě původních severoamerických i evropských predátorů (Sommers et al. 2003; Corkum et al. 2004; Reyjol et al. 2010; Madenjian et al. 2011; Płąchocki et al. 2012). Nicméně, ani tato dílčí pozitiva nezlepší náhled na hlaváče černoústého v Severní Americe, kde platí za jeden z nejhorších sladkovodních invazních druhů. V Evropě rovněž panují obavy z invaze hlaváčovitých ryb a zejména pak hlaváče černoústého, který byl dokonce zařazen mezi 100 nejhorších invazních druhů Evropy (Hirsch et al. 2016b). Přesto se situace v evropských tocích z pohledu škodlivosti hlaváčovitých nejeví natolik vážná jako v Severní Americe, což může být přisouzeno geografické blízkosti původního areálu výskytu hlaváčovitých ryb a značně
26
pozměněným lokálním společenstvům, která jsou často tvořena směsicí původních i nepůvodních druhů živočichů a rostlin již adaptovaných na silně antropogenně ovlivněné prostředí (Ricciardi 2013). Jako příklad lze uvést vliv hlaváčovitých ryb na zástupce čeledě vrankovitých (Cottidae) v Evropě. Zatímco populace vranky britské (Cottus perifretum) v řece Máze (Belgie) značně poklesla po introdukci hlaváčovitých, především hlaváče černoústého (van Kessel et al. 2016), v rakouském úseku Dunaje je populace blízce příbuzné vranky obecné (Cottus gobio) stále stejně početná i po invazi hlaváčovitých (Janáč et al. 2018). Geografická blízkost původního areálu hlaváčovitých ryb (dolní Dunaj) i historický výskyt hlavačky mramorované na území Rakouska je jednou z možných příčin větší odolnosti lokálních populací vranek vůči invazi hlaváčů.
2.6 Invaze hlaváčů do ČR
Rychlost posunu invazní fronty je výsledkem součinnosti různých faktorů jako jsou populační hustota, přítomnost vhodného habitatu, charakter toku, teplota vody, přítomnost migračních bariér a řady dalších okolností, které v různé míře ovlivňují disperzní schopnosti hlaváčovitých ryb. Z tohoto důvodu není reálné určit přesný vzor v šíření invazního druhu jako takového (obecně platný vzor pro celý druh), ale pouze pro jednotlivé invazní populace v konkrétních podmínkách, podle kterých je následně možné předvídat i dopad na lokální společenstva. Přesné určení doby proniknutí hlaváčovitých ryb do vod České republiky nelze s naprostou jistotou určit. Dané druhy mohly po relativně dlouhou dobu v nízkých populačních hustotách obývat vhodné habitaty, aniž byly zaznamenány nebo mohlo dojít i k jejich chybné determinaci, obzvláště při zachycení sportovními rybáři. Jako počátek invaze bude v dalším průběhu stanoven první oficiálně potvrzený záznam výskytu konkrétního druhu.
2.6.1 Hlavačka poloměsíčitá
První ověřený záznam o výskytu nepůvodní hlaváčovité ryby na území ČR pochází z roku 1994, kdy Lusk a Halačka (1995) zaznamenali 3 dospělé jedince hlavačky
27
mramorované (obr. 2a) v Novomlýnských nádržích na řece Dyji (horní Mušovská nádrž). Pravděpodobný původ těchto jedinců můžeme hledat v introdukci sportovními rybáři z blízkých původních populací v Rakousku a na Slovensku, odkud byly hlavačky přivezeny jako nástražní ryby a následně vypuštěny do našich vod. V následujících letech hlavačka rychle kolonizovala celý úsek toku Dyje od Novomlýnských nádrží po soutok s řekou Moravou (Prášek & Jurajda 2005). Významnou roli v tomto procesu hrál drift raných vývojových stádií z Novomlýnských nádrží, kde hlavačka poloměsíčitá dosáhla během relativně krátké doby značných populačních hustot (Janáč et al. 2012; Janáč et al. 2013). Následně se v roce 1998 hlavačka poloměsíčitá objevila v řece Moravě nad soutokem s Dyjí (Lusk et al. 2000) a také v malé izolované populaci v Podhradí nad Dyjí (Švátora et al. 2000). Expanze areálu pokračovala proti proudu Dyje a jejich přítoků (Jihlava, Jevišovka, Svratka, Kyjovka) i proti proudu Moravy. Současně byl potvrzen výskyt hlavačky mramorované v některých zemnících a mrtvých ramenech v oblasti soutoku Moravy a Dyje (obr. 3). Přítomnost hlavačky v obhospodařovaných rybnících Rybníkářství Pohořelice představuje další potenciální možnost rozšiřování stávajícího areálu. Hlavačky mohou být neúmyslně převezeny společně s násadou hospodářsky významných druhů ryb do celé řady hospodářsky využívaných vodních těles (Kopeček 2013). Přesnou velikost areálu nepůvodní hlavačky mramorované na území České republiky není možné určit, nicméně lze očekávat postupný posun hranice rozšíření od stavu zdokumentovaného v roce 2012 (Kopeček 2013). Potravní analýzy (Adámek et al. 2010; Všetičková et al. 2014) ani parazitické vyšetření hlavaček (Koubková & Baruš 2010) neprokázaly významný negativní vliv na původní ichtyofaunu. Rovněž habitatová preference je natolik specifická, že nenabízí prostor pro případnou kompetici o úkryty s původními rybami. Jediným možným negativním dopadem tak může pravděpodobně být konkurence o potravní zdroje, zejména s plůdkem původních druhů ryb.
28
a)
b)
Obrázek 2. Nepůvodní hlaváčovité ryby v České republice; a) hlavačka poloměsíčitá, b) hlaváč černoústý.
29
2.6.2 Hlaváč černoústý
Proniknutí hlaváče černoústého (obr. 2b) do vod České republiky je poměrně recentní událostí. První potvrzený záznam o výskytu tohoto druhu na území ČR pochází z roku 2008. Lusk et al. (2008) popisují zachycení tří jedinců v řece Moravě v blízkosti soutoku s řekou Dyjí a dvou jedinců v řece Dyji v poměrně velké vzdálenosti proti proudu od soutoku s Moravou (říční kilometr 26,7; jez Břeclav). S největší pravděpodobností mají tito jedinci původ ve Slovenské části Moravy, odkud za vhodných podmínek mohli vlastní pohybovou aktivitou proniknout až do sledovaného území (Lusk et al. 2008). V následujících letech probíhalo postupné zvyšování populační hustoty na lokalitách s dříve potvrzeným výskytem a postupné šíření proti proudu obou řek (Kopeček 2013; Jurajda et al. 2015). V roce 2015 byl hlaváč zaznamenán i v dolním toku českého Labe (Svádov), kam pronikl pravděpodobně prostřednictvím lodní dopravy (Roche et al. 2015). Ačkoli v oblasti kolonizované hlaváčem ústí do Labe několik jeho přítoků (Bílina, Ploučnice, Kamenice), průnik hlaváče do těchto toků nebyl prozatím zjištěn. Aktuální areál rozšíření hlaváče černoústého v ČR tak zahrnuje dolní části Dyje, Moravy, Kyjovky a úsek Labe od státní hranice s Německem až po Střekovský jez (obr. 3). Pronikání hlaváče do izolovaných malých vodních ploch a slepých říčních ramen zmíněných toků je pouze sporadické. Podobně jako v případě hlavačky mramorované ani u hlaváče černoústého nebylo prozatím prokázáno přímé škodlivé působení na naši původní ichtyofaunu. Predátorem našich původních druhů ryb se hlaváč černoústý nestal (Vašek et al. 2014) a ani jako vektor nových parazitů či onemocnění nebyl potvrzen, ačkoli je třeba zmínit možný vliv na dosavadní hostitelsko-parazitické vztahy v nově obsazeném areálu (Ondračková et al. 2015). Potenciální hrozbou zůstává hlaváč pro společenstva makrozoobentosu a některé druhy mlžů (Jurajda et al. 2015; Mikl et al. 2017a). Bohaté společenstvo makrozoobentosu s vysokou populační hustotou na dolní Dyji společně s habitatovou preferencí hlaváčovitých (kamenný zához) pravděpodobně omezilo dopad těchto ryb na původní ichtyofaunu (Mikl et al. 2017a), nicméně pokud by došlo k invazi hlaváče do méně úživného prostředí nebo ke změně aktuálního stavu na stávajícím kolonizovaném území, nelze vyloučit negativní působení hlaváče černoústého prostřednictvím potravní kompetice o omezené zdroje.
30
Na druhé straně se hlaváč černoústý stává kořistí lokálních predátorů a i v našich vodách představuje významný zdroj potravy původních dravých ryb (Mikl et al. 2017b).
hlaváče ČR. v černoústého a poloměsíčité rozšíření Mapa 3. areálu hlavačky Obrázek
31
3. Cíle práce
Při studiu menších a středních vodních toků kolonizovaných hlaváčem černoústým se pozornost koncentruje mnohem více na interakce s lokální, často unikátní faunou než na rozsah jeho pohybové aktivity a disperze (Phillips et al. 2003; Poos et al. 2010; Kornis et al. 2013). Rychlost šíření hlaváčů v takovýchto typech toků je tak opomíjena, ačkoli je zdrojem cenných informací. Znalost disperzních schopností hlaváčovitých ryb a intenzity jejich pohybové aktivity by nám umožnila predikci (i) populační dynamiky a s ní spojené předpovídání potenciálního ohrožení ekosystémů v již invadovaných tocích nebo (ii) průběhu (rychlosti) invaze v nově obsazených ekosystémech. Využití nalezne i při prevenci a managementu invazních hlaváčovitých ryb. Cílem této disertační práce je přinést detailní informace o rozsahu pohybové aktivity nepůvodních hlaváčovitých ryb a rovněž podrobně popsat mechanismy invazního procesu v rámci území České republiky i mimo něj. Předložená disertační práce se prostřednictvím jednotlivých publikací věnuje těmto dílčím cílům:
1. Pochopení mechanismů šíření nepůvodních hlaváčovitých ryb (článek A,B, C, D, E)
2. Zjištění rozsahu pohybové aktivity nepůvodních hlaváčovitých ryb pomocí značení (článek A)
3. Zjištění pohybové aktivity juvenilních jedinců pomocí driftových sítí (článek D, E)
4. Případné navržení mechanismů vhodných pro zastavení šíření těchto druhů
32
4. Shrnutí jednotlivých publikací
4.1 Publikace (Rukopis) A
Šlapanský L., Janáč M., Roche K., Jurajda P. (2019). Round goby movement patterns in a non-navigable river. Odesláno do Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Research 11. 12. 2018.
V rámci naší studie jsme se provedením série terénních experimentů pokusili stanovit rozsah pohybové aktivity hlaváče černoústého, jakožto našeho modelového druhu a doplnit tak znalosti o pohybové aktivitě tohoto druhu v invadovaném areálu. Pozornost byla věnována zejména pohybu na individuální úrovni (pohlaví, velikost) a sezónním změnám v rozsahu pohybové aktivity. Pro získání dat o pohybové aktivitě hlaváče černoústého byly použity tři terénní experimenty. Při každém z nich byl jako odlovný prostředek použit elektrický agregát, jakožto nejvhodnější metoda pro odlov hlaváčovitých ryb v podmínkách dolního toku Dyje. V prvním experimentu byly prostřednictvím individuálního značení za použití značek opatřených číselným kódem (Visible Implant Alpha tag; Northwest Marine Technology Inc.) získávány detailní informace o pohybu jedinců v úspěšně usazené populaci během sezóny a potenciálních vlastnostech pionýrských jedinců. Ve druhém experimentu byla značením velkého množství jedinců pomocí barevného viditelného implantovaného elastomeru (Visible Implant elastomer; Northwest Marine Technology Inc.) a jejich následným hromadným vypuštěním simulována introdukční událost, při které byl monitorován následný rozptyl označených jedinců. V posledním, rekolonizačním experimentu, byla sledována rychlost obsazování habitatu uvolněného přechozím vylovením, což nám umožnilo determinovat vlastnosti ryb tvořících invazní frontu. Výsledná data záskaná individuálním značením prokázala, že jedinci v úspěšně zavedené populaci jsou z větší části (58.9%) věrni konkrétnímu místu (extrémním případem jsou jedinci nalezení na stejném místě po 265 dnech), přičemž zde nehrálo roli pohlaví ani velikost ryb. Na druhé straně malý počet jedinců ovšem dokázal překonat poměrně velkou vzdálenost (téměř 30 metrů za den), navzdory obecně 33
zažitému paradigmatu o omezéné pohyblivosti, což nasvědčuje, že hlaváč černoústý může být překvapivě efektivní v rozšiřování svého areálu i prostřednictvím vlastní pohybové aktivity. U pohyblivých jedinců převládal protiproudný pohyb s největší intenzitou během reprodukčního období (64.7% označených jedinců odlovených v reprodukčním období bylo zaznamenáno mimo původní úsek). Tento trend potvrdil i druhý (VIE) experiment. Pokud dojde k vypuštění většího množství jedinců na jedné lokalitě (tak jako se děje například při vypuštění balastní vody), větší část nově vzniklé populace zůstane na místě. Zbylí jedinci však urazí relativně velkou vzdálenosti od místa vypuštění (tato vzdálenost je několikanásobně větší v porovnání s běžným pohybem v úspěšně zavedené populaci). V obou případech převládal protiproudý směr pohybu. U pohlaví nebyl prokázán jednoznačně převládající trend v intenzitě pohybové aktivity ve prospěch ani jednoho pohlaví. Pouze malí samci vykazovali vyšší míru aktivity v porovnání s velkými samci. Rekolonizační experiment pak ukázal jako pohyblivější především menší jedince, což bylo pravděpodobně způsobeno vnitrodruhovou kompeticí. Výsledky našich experimentů prokázaly, že většina populace je tvořena méně pohyblivými jedinci, kteří jsou věrní svému domovskému okrsku. Naproti tomu málá část populace tvořená převážně menšími jedinci, zejména samci, vykazuje vysokou míru exploračního chování a dokáže rozšiřovat areál výskytu na poměrně velké vzdálenosti. Prokázali jsme, že malá bentická ryba, jakou je hlaváč černoústý, je schopna úspěšně kolonizovat dlouhé úseky toků pouze pomocí své vlastní pohybové aktivity.
34
4.2 Publikace B
Šlapanský L., Janáč M., Roche K., Mikl L., Jurajda P. (2017). Expansion of round gobies in a non-navigable river system. Limnologica, 67, 27-36.
V naší studii jsme se zaměřili na zjištění rychlosti šíření hlaváče černoústého pomocí sledování posunu invazní fronty v nesplavných nížinných tocích bez lodní dopravy, konkrétně v řekách Moravě a Dyji. V návaznosti na rozšiřování tohoto nepůvodního druhu jsme se rovněž zaměřili na vývoj jeho invazní populace a možný dopad na společenstvo původních druhů ryb v nově kolonizovaném kamenném záhozu. Materiál byl získáván pomocí elektrolovu v příbřežním kamenném záhozu na osmi lokalitách po dobu šesti let. Lokality byly rozmístěny v blízkosti migračních bariér a na úsecích toků s vhodným substrátem (výskyt hlaváče černoústého je vázán na kamenný zához) tak, aby byla maximalizována pravděpodobnost detekce pionýrských jedinců. Vzdálenosti mezi lokalitami současně sloužily k odhadnutí rychlosti šíření hlaváče černoústého. Rychlost šíření hlaváče, respektive rychlost posunu jeho invazní fronty, byla vyšší v Dyji (3.2 km/rok) než v Moravě (1.2 km/rok), což bylo pravděpodobně zapříčiněno vyšším výskytem „neprostupných“ migračních bariér v řece Moravě. Invazní fronta je podle našich zjištění tvořena jen malým počtem pionýrských jedinců s tím, že v prvních letech invaze byli mezi pionýry hlavně dospělí jedinci větších velikostí. S dalším postupem fronty proti proudu došlo ke změně ve velikosti pionýrů, kteří byli nově reprezentováni malými dospělými jedinci a dokonce i juvenily. Poměr pohlaví na jednotlivých lokalitách byl poměrně variabilní s častějšími lokálními výchylkami ve prospěch samic, které však nebyly statisticky významné. Závazné určení mobilnějšího pohlaví s významnější rolí v invazním procesu nebylo možné s jistotou určit. Negativní vliv na společenstvo původních druhů ryb nebyl prozatím pozorován. Pravděpodobně jediným ovlivněným druhem byla nepůvodní hlavačka poloměsíčitá, u které došlo po objevení se hlaváče k poklesu populační hustoty na některých lokalitách. Šíření nepůvodních hlaváčovitých ryb vlastní pohybovou aktivitou představuje další fázi invazního procesu, který už řadu let v Evropě i Severní Americe probíhá. Charakteristika invazních populací je však značně variabilní a je obtížné definovat
35
konkrétní velikost, pohlaví nebo stáří ryb odpovědných za rozšiřování areálu nepůvodního druhu. Stávající situace jen potvrzuje značnou diverzitu panující mezi invazními populacemi hlaváčovitých ryb, čímž přikládá větší význam lokálním studiím při predikci šíření invazních populací a jejich možného vlivu na konkrétní ekosystém.
36
4.3 Publikace C
Roche K., Janáč M., Šlapanský L., Mikl L., Kopeček L., Jurajda P. (2015). A newly established round goby (Neogobius melanostomus) population in the upper stretch of the river Elbe. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 416, 33.
Cílem studie bylo zmapovat aktuální rozšíření hlaváče černoústého v recentně osídleném českém úseku řeky Labe a současně provést charakteristiku invazní populace. Doplňkové získání dat o stavu společenstva původních druhů ryb by mělo v budoucnu sloužit k posouzení vlivu hlaváče na původní ichtyofaunu. Materiál byl sbírán pomocí elektrolovu na čtyřech profilech v úseku Labe od Dolního Žlebu (poblíž německé hranice) až po střekovský jez v Ústí nad Labem. Všechny profily byly umístěny v úsecích upravených kamenným záhozem, jenž představuje preferovaný habitat hlaváče černoústého. Ulovení jedinci hlaváče černoústého byli fixováni a v laboratoři byla provedena jejich podrobná morfometrická charakteristika. Populace hlaváče černoústého objevená v Labi u Svádova (Ústí nad Labem) a v Děčíně v roce 2015 má svůj původ s největší pravděpodobností v lodní dopravě, kdy jsou jedinci nebo jejich jikry „rozváženy“ po Evropských přístavech. Zmíněná teorie nalézá oporu v dalším nejbližším výskytu hlaváčů v Labi, který je lokalizován do okolí Hamburku vzdáleného 603 říčních kilometrů. Během tří let by nebyli hlaváči schopni urazit takovou vzdálenost, aniž by byl zaznamenán jejich výskyt v celém úseku Labe mezi Hamburkem a Svádovem. Hlaváči černoústí ulovení ve Svádově (13 jedinců) byli až na jednu výjimku dospělé ryby, zatímco všichni jedinci z lokality Děčín byli určeni jako juvenilové. Toto rozložení jedinců v podélném profilu toku indikuje poproudné šíření v profilu Labe pomocí driftu raných vývojových stadií. Ryby ze Svádova mají shodné meristické znaky s populací hlaváče z Hamburku a odlišné v porovnání s rybami z dolního toku Dyje a Moravy, které představovaly další možnou zdrojovou populaci. I když přenos přes souš prostřednictvím rybářů (nástražní ryby) je poměrně častý, v tomto případě jsme ho i na základě meristických a genetických dat vyloučili. Nově objevená populace jasně dokazuje důležitost lodní dopravy jako vektoru při šíření hlaváčovitých ryb. Pokud k transferu mezi přístavy připojíme schopnost rychlého
37
šíření po proudu pomocí tzv. driftu a vlastní pohybovou aktivitu proti proudu, dojdeme k závěru, že hlaváč černoústý je skvěle adaptován k rychlé kolonizaci velkých evropských řek. Včasné objevení populace hlaváče nám současně poskytne příležitost pro sledování rychlosti kolonizace v nově obsazených areálech.
38
4.4 Publikace D
Janáč M., Šlapanský L., Valová Z., Jurajda P. (2013). Downstream drift of round goby (Neogobius melanostomus) and tubenose goby (Proterorhinus semilunaris) in their non- native area. Ecology of freshwater Fish, 22, 430-438.
Naším cílem v této studii bylo zjistit, zda a do jaké míry nepůvodní hlaváčovité ryby, konkrétně hlaváč černoústý (Neogbius melanostomus) a hlavačka poloměsíčitá (Proterorhinus semuilunaris), využívají pro šíření v nově obsazeném areálu na dolním toku řeky Dyje pasivní po proudý pohyb, tzv. drift. Rovněž jsme se snažili zjistit v jaké velikosti (stáří) raná vývojová stádia zájmových druhů driftují. Dále bylo naším cílem určení denní doby s nejvyšší intenzitou driftu a odhalení sezónního vrcholu driftové aktivity. Za tímto účelem byly v dolním toku Dyje (Břeclav), na lokalitě s dostatečným prouděním, instalovány v týdenních intervalech od května do září 4 driftové sítě, které sloužily k pravidelnému sledování driftujících ryb a bezobratlých organismů. Ve vzorcích patřil hlaváč černoústý k nejpočetnějším a nejčastěji zastoupeným druhům (44% úlovku). Rovnoměrně rozložená přítomnost driftujících hlaváčů v rámci celé odběrové sezóny byla důsledkem rozmnožování rozděleného do několika dávek. Hlavačka poloměsíčitá se naopak vyskytovala především na začátku sezóny a její strategie byla zaměřená pouze na jeden vrchol rozmnožovací aktivity. Drift byl striktně nočním jevem, který u hlaváčovitých ryb začínal hodinu po soumraku a končil hodinu před úsvitem. Většina driftujících ryb byla velmi malého velikostního rozpětí (5-8 milimetrů) a vše nasvědčuje tomu, že drift je záležitostí ryb ve stáří maximálně několika dní a u starších jedinců rychle vymizí. Naše studie potvrdila, že drift je u raných vývojových stádií nepůvodních hlaváčovitých ryb v nedávno obsazeném dolním toku Dyje běžným jevem. Je pravděpodobné, že tímto způsobem raná vývojová stádia přispívají k rychlé kolonizaci řek v po proudém směru (viz publikace C), kdy posouvají areál rozšíření dále po proudu nebo driftem vyplňují mezery mezi pionýrskými jedinci a jádrovou populací v nově obsazených areálech. Náležitou pozornost je proto třeba věnovat všem vývojovým stádiím invazních druhů.
39
4.5 Publikace E
Šlapanský L., Jurajda P., Janáč M. (2016). Early life stages of exotic gobiids as new host for unionid glochidia. Freshwater Biology, 61, 979-990.
V této studii jsme se zaměřili především na otázku, zda jsou raná vývojová stádia hlaváčovitých ryb vhodnými novými hostiteli pro parazitická glochidia původních i nepůvodních druhů unioidních mlžů. Současně jsme se pokusili zmapovat potenciální dopad nově vznikajících interakcí na populace původních i nepůvodních druhů ryb a unioidních mlžů. Pro účely studie byl zrevidován materiál z publikace D s důrazem na přítomnost glochidií. Ve výsledku se nám podařilo prokázat, že raná vývojová stádia hlaváčovitých ryb představují nového atraktivního hostitele pro glochidia unioidních mlžů (velevrub nadmutý Unio tumidus, škeblice asijská Sinanodonta woodiana). Glochidia nepůvodní škeblice asijské vykazovala větší intenzitu infekce a prevalenci u původních druhů ryb než glochidia původních druhů unioidních mlžů. Nově vzniklé interakce mají několik potenciálních pozitivních i negativních dopadů na všechny účastníky hostitelsko- parazitických vztahů v dolním toku Dyje. Vysoká intenzita infekce může omezovat pohyblivost larválních hlaváčů a jejich příjem potravy, což může vést až k úhynu hostitele. Z tohoto pohledu larvy hlaváčů představují ekologickou past pro původní druhy škeblí za současného snižování početnosti nepůvodních hlaváčů. Na druhé straně vysoká početnost driftujících hlaváčů (s nízkou intenzitou infekce) představuje potenciální bohatý zdroj naivních hostitelů vhodných pro dokončení vývoje glochidií a může vést k postupnému nárůstu populace unioidních mlžů. Pohybová aktivita larválních hlaváčovitých ryb teoreticky může vést k oslabení populací unioidních mlžů v populacích nacházejících se výše proti proudu, jelikož velké množství glochidií by bylo unášeno s driftujícími rybami po proudu pryč z vhodných lokalit. Drift larválních hlaváčovitých ryb také pravděpodobně usnadnil rozšíření nepůvodní škeblice asijské v dolním toku Dyje. Toto zjištění je ve shodě s jevem, při němž vzájemné interakce nepůvodních druhů vedou k usnadnění a urychlení invazních procesů, tzv. „invasion meltdown“.
40
Naše studie popsala dříve přehlížený aspekt hostitelsko-parazitických vztahů a zdůraznila fakt, že raná vývojová stádia nepůvodních hlaváčovitých ryb a unioidních mlžů hrají významnou roli ve vývoji společenstev zmíněných živočichů v dolním toku Dyje, respektive v dalších říčních ekosystémech.
41
5. Závěr
V publikacích, které jsou součástí této disertační práce, jsme se zabývali pohybovou aktivitou nepůvodních hlaváčovitých ryb od raných vývojových stádií až po dospělé jedince. Obzvláště jsme se zaměřili na přirozenou složku pohybu (bez zapojení vektorů), která byla doposud překvapivě málo zdokumentována a dlouho stála na pokraji odborného zájmu (Landsman et al. 2011). Dosavadní znalosti o pohybu hlaváčů byly reprezentovány modely a predikcemi šíření, které často vycházely z dat získaných ve splavných tocích (Veléz-Espino et al. 2010; Bronnenhuber et al. 2011; Brownscombe et al. 2012). Laboratorní studie (Tierney et al. 2011; Marentette et al. 2011) nám v tomto ohledu rovněž neposkytnou tak hodnotná data o pohybu jako výzkum a experimenty in situ. Z nevelkého počtu studií zabývajících se rozsahem pohybové aktivity invazních hlaváčovitých ryb v přirozených podmínkách se část zaměřila pouze na určení velikosti domovského okrsku (Ray & Corkum 2001; Cookingham & Reutz 2008) a jen malé procento publikací pojednává výhradně o disperzi invazních hlaváčovitých ryb ve větším rozsahu (Lynch & Mansinger 2012). Přínos informací získaných v rámci disertační práce spočívá v zaplnění prázdných míst v oblasti přirozené pohybové aktivity jakožto součásti invazního potenciálu hlaváčů, zejména na území České republiky (řeky Morava, Dyje a Labe) s tím, že mohou být aplikovány i na jiné případy invazí hlaváčovitých ryb. Nicméně, je třeba mít neustále na paměti rozdíly panující mezi jednotlivými invazními populacemi (genetická a fenotypová plasticita) a rozdílný charakter a vlastnosti nově obsazeného ekosystému. Prokázali jsme, že ve studovaných invazních populacích hlaváče černoústého se vyskytuje určitý malý podíl disperzně zdatných jedinců, schopných urazit i 30 m denně. Takovíto jedinci jsou pravděpodobně zodpovědní za poměrně rychlé šíření invazní fronty v řece Moravě (1.2 km/rok) a Dyji (3.2 km/rok). Charakter pionýrských jedinců (pohlaví, velikost) tvořících invazní frontu se ukázal být značně variabilní na jednotlivých lokalitách i mezi sezónami, nicméně jako převládající složku lze označit malé jedince. V jádrové populaci byl trend ve velikosti mobilních jedinců podobný, avšak s poměrem pohlaví vychýleným směrem k samcům. 42
Některé tyto charakteristiky jsme pozorovali i v nově vznikající populaci na dolním toku Labe. Nicméně, hlavním cílem v této studii bylo poukázat na lodní dopravu jako hlavní vektor introdukcí invazních druhů do oblastí značně vzdálených od areálu jejich nejbližšího výskytu. Vznik a růst této nové invazní populace dokumentuje efektivitu šíření hlaváče černoústého za využití transportního vektoru a vlastní pohybové aktivity. Za rychlým usazením a šířením hlaváče v dolním toku Labe stojí s největší pravděpodobností druh pohybové aktivity specifický pro určitou část ontogeneze jedince. Drift raných vývojových stadií hlaváčovitých ryb byl po dlouhou dobu přehlížen a jeho podíl na invazním procesu nebyl příslušně zdokumentován. V našich studiích jsme prokázali, že noční drift raných vývojových stádií (délka těla 6-8 mm; stáří cca 3-7 dní) hraje podstatnou roli jak v invazním procesu, tak i v mechanismech stabilizujících populaci hlaváčů v nově obsazeném prostředí. Současně jsme zdokumentovali nové hostitelsko-parazitické vztahy mezi ranými vývojovými stádii hlaváčovitých ryb a glochidii původních i nepůvodních druhů mlžů. Pohybová aktivita invazních hlaváčovitých ryb, tak může mít podstatný vliv na celý tento komplex vzájemných interakcí a v konečném důsledku může vyplynout v celou řadu důsledků s dopadem pro celý lokální ekosystém.
Potencionální i reálné nebezpečí související s invazemi hlaváčovitých ryb vedlo k navržení celé řady opatření zabraňujících pokračovaní tohoto procesu. Ačkoli se jako nejúčinnější opatření proti invazím jeví zabránění pronikání jedinců nepůvodního druhu do nového prostředí omezováním již probíhající invaze (Simberloff 2009), je tento postup jen obtížně realizovatelný. Vzájemné propojení jednotlivých ekosystémů množstvím rozličných transportních vektorů a migračních cest téměř znemožňuje zabránit přenosu některých invazních druhů. Díky malému počtu jedinců nepůvodních (invazních) druhů v jednotlivých introdukčních událostech je navíc téměř nemožné včas odhalit potenciální nebezpečí a zakročit v rané fázi invaze, kdy je možné ji zcela eliminovat. Jakmile dojde k naturalizaci a ustálení životaschopné populace, je prakticky nemožné invazní druh z ekosystému odstranit. Například N'Guyen et al. (2016) vytvořili model, podle kterého by bylo třeba pravidelného konstantního úsilí vyvíjeného po dobu dvaceti let, aby byl hlaváč černoústý úspěšně eradikován z obsazeného areálu na horním toku Rýna.
43
Největší obavy z již probíhající invaze hlaváčovitých ryb panují v oblasti Velkých Severoamerických jezer. Negativní působení hlaváčovitých ryb na lokální ekosystém vedlo k navrhování různých typů opatření, jež by zabránila dalšímu šíření hlaváčů do toků s často unikátními společenstvy ryb a bezobratlých (Poos et al. 2010). Mezi nejběžnější preventivní opatření patří používání pastí s různými typy vnadění (feromony, zvukové nahrávky, potrava) a instalace elektrických bariér, bublinových stěn či zvyšování rychlosti proudění ve vhodných místech (Savino et al. 2001; Noatch & Suski 2012; Isabella-Valenzi & Higgs 2016). Pro eliminaci invazních hlaváčů jsou navrhovány i chemické prostředky (Cupp et al. 2017) a vhodnou alternativou se může stát kontrola pomocí původních predátorů (N'Guyen et al. 2016). Všechna tato opatření však mohou omezit nebo zabránit šíření invazních druhů hlaváčovitých ryb, jen pokud tyto pronikají do cílové oblasti přirozenou cestou. Introdukce nepůvodních druhů ryb prostřednictvím sportovních rybářů či akvaristů představuje přetrvávající problém a i v případě hlaváčů dochází k introdukcím touto cestou (Bronnenhuber et al. 2011). Bez opatření působících na veřejnost a odpovědné osoby nelze efektivně proti invazím bojovat. Zásahy proti šíření hlaváčovitých ryb prostřednictvím dříve zmíněných metod nejsou pro situaci, panující v České republice, v současnosti adekvátní. I když se invazní populace rozšiřuje, děje se tak hlavně v tocích silně ovlivněných člověkem, kde je společenstvo často tvořeno již celou řadou jiných nepůvodních druhů. Přítoky a části sledovaných toků výše proti proudu, obsahující často cenná původní společenstva, nemusí být invazí vůbec zasaženy ani v budoucnu. Průběžné sledování invazní populace a kontrola těchto přilehlých areálů, doplněná o kooperaci s odpovědnými orgány, na něž navazuje dostatečná informovanost veřejnosti (zejména rybáři zapříčiňují záměrné i náhodné introdukce), by měly být dostačující pro zajištění efektivního kontrolního systému, který by reagoval odpovídajícím způsobem na vývoj „invazní“ populace hlaváčovitých ryb v našich vodách. Nicméně, není na místě polevit v úsilí vynaloženém na sledování hlaváčovitých ryb, jelikož se negativní vliv nebo interakce může projevit s časovým zpožděním v rozmanitých složkách ekosystému. Například v transportu škodlivých látek do vyššího stupně potravního řetězce (Kwon et al. 2006; Hogan et al. 2007) nebo změnou hostitelsko-parazitických stavů (viz glochidie).
44
V současnosti však můžeme říci, že hlaváč černoústý a hlavačka poloměsíčitá obsadili volnou niku v prostředí kamenného záhozu a začlenili se do ichtyofauny ČR bez působení významnějších škod na původních společenstvech ryb a bezobratlých. S množstvím nově získaných informací vyvstalo i množství nových otázek, které je třeba zodpovědět. Navíc, objevení nové populace na našem území nám dává jedinečnou příležitost k pozorování invazního procesu v odlišných ekosystémech. Další výzkum nám pomůže zkompletovat mozaiku znalostí o invazi nepůvodních hlaváčovitých ryb, která může být využita při dalším průběhu invazí těchto, případně i jiných invazních druhů.
45
6. Literatura
Adámek, Z., Jurajda, P., Prášek, V. & Sukop, I. (2010). Seasonal diet pattern of non- native tubenose goby (Proterorhinus semilunaris) in a lowland reservoir (Mušov, Czech Republic). Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 397, 02.
Beck, K. G., Zimmerman, K., Schardt, J. D., Stone, J., Lukens, R. R., Reichard, S., Randall, J., Cangelosi, A. A., Cooper, D. & Johnson, J. P. (2008). Invasive species defined in a policy context: Recommendations from the federal invasive species advisory committee. Invasive Plant Science and Management, 1, 414-421.
Begon, M., Colin, R. T. & Harper, J. L. (2006). Ecology: from Individuals to Populations, Fourth Edition. Blackwell Publishing, Malden.
Bergstrom, M. A., Evrard, L. M. & Mensinger, A. F. (2008). Distribution, abundance, and range of the round goby, Apollonia melanostoma, in the Duluth-Superior Harbor and St. Louis River Estuary, 1998-2004. Journal of Great Lakes Research, 34, 535– 543.
Blackburn, T. M., Pyšek, P., Bacher, S., Carlton, J. T., Duncan, R.P., Jarošík, V., Wilson J. R. U. & Richardson, D.M. (2011). A proposed unified framework for biological invasions. Trends in Ecology and Evolution, 26, 333-339.
Błońska, D., Kobak, J. & Grabowska, J. (2017). Shelter competition between the invasive western tubenose goby and the native stone loach is mediated by sex. Journal of Limnology, 76, 221-229.
Bobeldyk, A. M., Rüegg, J. & Lamberti, G.A. (2015). Freshwater hotspots of biological invasions are a function of species-pathway interactions. Hydrobiologia, 764, 363- 373.
46
Borcherding, J., Arndt, H., Breiden, S., Brenner, K., Heermann, L., Hoefer, S., Leistenschneider, C., Lindner, J., Staas, S. & Gertzen, S. (2016). Drift of fish larvae and juveniles in the Lower Rhine before and after the goby invasion. Limnologica, 59, 53-62.
Brandner, J., Cerwenka, A. F., Schliewen, U. K. & Geist, J. (2013). Bigger is better: characteristics of round gobies forming an invasion front in the Danube River. PLoS ONE, 8, e73036.
Bronnenhuber, J. E., Dufour, B. A., Higgs, D. M. & Heath, D. M. (2011). Dispersal strategies, secondary range expansion and invasion genetics of the nonindigenous round goby, Neogobius melanostomus, in Great Lakes tributaries. Molecular Ecology, 20, 1845-1859.
Brown, J. E. & Stepien, C. A. (2009). Invasion genetics of the Eurasian round goby in North America: tracing sources and spread patterns. Molecular Ecology, 18, 64-79.
Brownscombe, J. W. & Fox, M. G. (2012). Range expansion dynamics of the invasive round goby (Neogobius melanostomus) in a river system. Aquatic Ecology, 46, 175- 189.
Brownscombe, J. W., Masson, L., Beresford, D. V. & Fox, M. G. (2012). Modelling round goby Neogobius melanostomus range expansion in a Canadian river system. Aquatic Invasions, 7, 537–545.
Bullock, J. M., Moy, I., Pywell, R. F., Coulson, S. J., Nolan, A. M. & Caswell, A. (2002). Plant dispersal and colonization process at local and landscapes scale. In: Bullock, J. M., Kenward, R. E. & Hails, R. S. (eds): Dispersal ecology. Blackwell Scientific Publications, Oxford, pp. 279-302.
Clobert, J., Baguette, M., Benton, T. G. & Bullock, J. M. (2012). Dispersal ecology and evolution. Oxford University Press, Oxford.
47
Colautti, R. I. & MacIsaac, H. J. (2004). A neutral terminology to define 'invasive' species. Diversity and Distributions, 10, 135-141.
Cook, E. J., Ashton, G., Campbell, M., Coutts, A., Gollasch, S., Hewitt, Ch., Liu, H., Minchin, D., Ruiz, G. & Shucksmith, R. (2008). Non-native aquaculture species release: implication for aquatic ecosystems. In: Holmer, M., Black, K., Duarte, C. M., Marbà, N. & Karakassis, I. (eds): Aquaculture in the ecosystems. Springer, Dordrecht, pp. 155-184.
Cookingham, M. N. & Ruetz, C. R. III. (2008). Evaluating passive integrated transponder tags for tracking movements of round gobies. Ecology of Freshwater Fish, 17, 303-311.
Copp, G. H., Bianco, P. G., Bogutskaya, N. G., Erős, T., Falka, I., Ferreira, M. T., Fox, M. G., Freyhof, J., Gozlan, R. E., Grabowska, J., Kováč, V., Moreno-Amich, R., Naseka, A. M., Peňáz, M., Povž, M., Przybylski, M., Robillard, M., Russell, I. C., Stakėnas, S., Šumer, S., Vila-Gispert, A. & Wiesner, C. (2005). Journal of Applied Ichthyology, 21, 242-262.
Copp, G. H., Kováč, V., Zweimüller, I., Dias, A., Nascimento, M. & Balážová, M. (2008). Preliminary study of dietary interactions between invading Ponto-Caspian gobies and some native fish species in the River Danube near Bratislava (Slovakia). Aquatic Invasions, 3, 193-200.
Corkum, L. D., Sapota, M. R. & Skóra, K. E. (2004). The round goby, Neogobius melanostomus, a fish invader on both sides of the Atlantic Ocean. Biological Invasions, 6, 173-181.
48
Crooks, J. A. & Soulé, M. E. (1999). Lag times in population explosions of invasive species: Causes and implications. In: Sandlund, O. T., Shei, P. J. & Viken, Å. (eds): Invasive Species and Biodiversity Management. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 103-126.
Crooks, J. A. (2005). Lag times and exotic species: The ecology and management of biological invasions in slow-motion. Ecoscience, 12, 316-329.
Crowl, T. A., Crist, T. O., Parmenter, R. R., Belovsky, G. & Lugo, A. E. (2008). The spread of invasive species and infectious disease as driver of ecosystem change. Frontiers in Ecology and the Environment, 6, 238-246.
Cucherousset, J. & Olden, J. D. (2011). Ecological impacts of nonnative freshwater fishes. Fisheries, 36, 215-230.
Cupp, A. R., Tix, J., Smerud, J. R., Erickson, R. A., Fredricks, K. T., Amberg, J., Suski, C. D. & Wakeman, R., (2017). Using dissolved carbon dioxide to alter the behavior of invasive round goby. Management of Biological Invasions, 8, 567-574.
Dillon, A. K. & Stepien, C. A. (2001). Genetic and biogeographic Relationships of the invasive round (Neogobius melanostomus) and tubenose (Proterorhinus marmoratus) gobies in the Great Lakes versus Eurasian populations. Journal of Great Lakes Research, 27, 267-280.
Dingle, H. (1996). Migration. Oxford University Press, New York.
Dingle, H. & Drake, V. A. (2007). What is migration? BioScience, 57, 113-121.
Drake, J. M. & Lodge, D. M. (2004). Global hot spots of biological invasions: evaluating options for ballast-water management. Proceedings of the Royal Society of London Series B, Biological Sciences, 271, 575-580.
49
Drake, J. M. & Lodge, D. M. (2007). Hull fouling is a risk factor for intercontinental species exchange in aquatic ecosystems. Aquatic Invasions, 2, 121-131.
Dudgeon, D., Arthington, A. H., Gessner, M. O., Kawabata, Z.-I., Knowler, D. J., Lévêque, Ch., Naiman, R. J., Prieur–Richard, A.-H., Soto, D., Stiassny, M. L. J. & Sullivan, C. A. (2006). Freshwater biodiversity: importance, threats, status and conservation challenges. Biological reviews, 81, 163-182.
Francová, K., Ondračková, M., Polačik, M. & Jurajda, P. (2011). Parasite fauna of native and non-native populations of Neogobius melanostomus (Pallas, 1814) (Gobiidae) in the longitudinal profile of the Danube river. Journal of Applied Ichthyology, 27, 879-886.
Freeland, W. J. (1986). Population of cane toad, Bufo marinus, in relation to time since colonization. Australian Wildlife Research, 13, 321-329.
Gallardo, B., Clavero, M., Sánchez, M. I. & Vilà, M. (2016). Global ecological impacts of invasive species in aquatic ecosystems. Global Change Biology, 22, 151-163.
Gollasch, S. (2006). Overview on introduced aquatic species in Europe navigational and adjacent waters. Helgoland Marine Research, 60, 84-89.
Gozlan, R. E. (2008). Introduction of non-native freshwater fish: it is all bad? Fish and Fisheries, 9, 106-115.
Gozlan, R. E., Britton, J. R., Cowx, I. & Copp, G. H. (2010). Current knowledge on no- native freshwater fish introduction. Journal of Fish Biology, 76, 751-786.
Gozlan, R. E. (2017). Interference of non-native species with fisheries and aquaculture. In: Vilà, M. & Hulme, P. E. (eds): Impact of Biological Invasions on Ecosystem Service. Invading Nature-Springer Series in Invasion Ecology, volume 12. Springer, Cham, pp. 119-137.
50
Grabowska, J., Kakareko, T., Błońska, D., Przybylski, M., Kobak, J., Jermacz, Ł. & Copp, G. H. (2016). Interspecific competition for a shelter between non-native racer goby and native European bullhead under experimental conditions – Effects of season, fish size and light conditions. Limnologica, 56, 30-38.
Gros, A., Poethke, H. J. & Hovestadt, T. (2009). Sex-specific spatiotemporal variability in reproductive success promotes the evolution of sex-biased dispersal. Theoretical Population Biology, 76, 13–18.
Gutowsky, L. F. G. & Fox, M. G. (2011). Occupation, body size and sex ration of round goby (Neogobius melanostomus) in established and newly invaded areas of an Ontario river. Hydrobiologia, 671, 27–37.
Hayden, T. A. & Miner, J. G. (2009). Rapid dispersal and establishment of a benthic Ponto-Caspian goby in Lake Erie: diel vertical migration of early juvenile round goby. Biological Invasions, 11, 1767–1776.
Havel, J. E., Kovalenko, K. E., Thomaz, S. M., Amalfitano, S. & Kats, L. B. (2015). Aquatic invasive species: challenge for the future. Hydrobiologia, 750, 147-170.
Hensler, S. R. & Jude, D. J. (2007). Diel vertical migration of round goby larvae in the Great Lakes. Journal of Great Lakes Research, 33, 295–302.
Hirsch, P. E., Adrian-Kalchhauser, I., Flämig, S., NʼGuyen, A., Defila, R., Di Giulio, A. & Burkhardt-Holm, P. (2016a). A tough egg to crack: recreational boats as vectors for invasive goby eggs and transdisciplinary management approaches. Ecology and Evolution, 6, 707-715.
Hirsch, P. E., NʼGuyen, A., Adrian-Kalchhauser, I. & Burkhardt-Holm, P. (2016b). What do we really know about the impacts of one of the 100 worst invaders in Europe? A reality check. Ambio, 45, 267-279.
51
Hogan, L. S., Marschall, E., Folt, C. & Stein, R. A. (2007). How non-native species in Lake Erie influence trophic transfer of mercury and lead to top predators. Journal of Great Lakes Research, 33, 46-61.
Hulme, P. E. (2009). Trade, transport and trouble: managing invasive species pathways in an era of globalization. Journal of Applied Ecology, 46, 10-18.
Hutchings, J. A. & Gerber, L. (2002). Sex-biased dispersal in salmonid fish. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 269, 2487-2493.
Huxel, G. R. (1999). Rapid displacement of native species by invasive species: effects of hybridization. Biological Conservation, 89, 143-152.
Charlebois, P. M., Marsden, J. E., Goettel, R. G., Wolfe, R. K., Jude, D. J. & Rudnicka, S. (1997). The round goby, Neogobius melanostomus (Pallas), a review of European and North American literature. Illinois-Indiana Sea Grant Program and Illinois Natural History Survey. INHS Special Publication No. 20, 76 pp.
Chuang, A. & Peterson, Ch. R. (2016). Expanding population edges: theories, traits, and trade-offs. Global Change Biology, 22, 494-512.
Isabella-Valenzi, L. & Higgs, D. M. (2016). Development of an acoustic trap for potential round goby (Neogobius melanostomus) management. Journal of Great Lakes Research, 42, 904-909.
Janáč, M., Jurajda, P., Kružíková, L., Roche, K. & Prášek, V. (2012). Reservoir to river passage of age‐0+ year fishes, indication of a dispersion pathway for a non‐native species. Journal of Fish Biology, 82, 994-1010.
52
Janáč, M., Valová, Z. & Jurajda, P. (2013). Range expansion and habitat preferences of non-native 0+ tubenose goby (Proterorhinus semilunaris) in two lowland rivers in the Danube basin. Fundamental and Applied Limnology, 181, 73-85.
Janáč, M., Roche, K., Šlapanský, L. & Jurajda, P. (2018). Long-term monitoring of native bullhead and invasive gobiids in the Danubian rip-rap zone. Hydrobiologia, 807, 263-275.
Janssen, J. & Jude, D. J. (2001). Recruitment failure of mottled sculpin Cottus bairdi in Calumet Harbor, southern Lake Michigan, induced by the newly introduced round goby Neogobius melanostomus. Journal of Great Lakes Research, 27, 319–328.
Johnson, T. B., Bunnell, D. B. & Knight, C. T. (2005a). A potential new energy pathway in Central Lake Erie: the round goby connection. Journal of Great Lakes Research, 31 (Suppl. 2), 238–225.
Jude, D. J., Reider, R. H. & Smith, G. R. (1992) Establishment of Gobiidae in the Great Lakes basin. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 49, 416–421.
Jurajda, P., Černý, J., Polačik, M., Valová, Z., Janáč, M., Blažek, R. & Ondračková, M. (2005). The recent distribution and abundance of non-native Neogobius fishes in the Slovak section of the River Danube. Journal of Applied Ichthyology, 21, 319–323.
Jurajda, P., Adámek, Z., Janáč, M., Mrkvová, M., Ondračková, M., Polačik, M., Roche, K., Vašek, M. & Všetičková, L. (2015). Hlaváči v našich vodách. Ústav biologie obratlovců AV ČR, v.v.i., Brno.
Jůza, T., Zemanová, J., Tušer, M., Sajdlová, Z., Baran, R., Vašek, M., Ricard, D., Blabolil, P., Wagenvoort, A. J., Ketelaars, H. A. M. & Kubečka, J. (2016). Pelagic occurrence and diet of invasive round goby Neogobius melanostomus (Actinopterygii, Gobiidae) juveniles in deep well-mixed European reservoirs. Hydrobiologia, 768, 197-209.
53
Jůza, T., Blabolil, P., Baran, R., Bartoň, D., Čech, M., Draštík, V., Frouzová, J., Holubová, M., Ketelaars, H. A. M., Kočvara, L., Kubečka, J., Muška, M., Prchalová, M., Říha, M., Sajdlová, Z., Šmejkal, M., Tušer, M., Vašek, M., Vejřík, L., Vejříková, I., Wagenwoort, A. J., Žák, J. & Peterka, J. (2018). Collapse of the native ruffe (Gymnocephalus cernua) population in the Biesbosch lakes (the Netherlands) owing to round goby (Neogobius melanostomus) invasion. Biological Invasions, 20, 1523- 1535.
Kakareko, T., Kobak, J., Grabowska, J., Jermacz, Ł., Przybylski, M., Poznańska, M., Pietraszewski, D. & Copp, G. H. (2013). Competitive interactions for food resources between invasive racer goby Babka gymnotrachelus and native European bullhead Cottus gobio. Biological Invasions, 15, 2519-2530.
Karlson, A. M. L., Almqvist, G., Skóra, K. E. & Appelberg, M. (2007). Indications of competition between non indigenous round goby and native flounder in the Baltic Sea. ICES Journal of Marine Science, 64, 479–486.
Keller, S. R. & Taylor, D. R. (2010). Genomic admixture increases fitness during a biological invasions. Journal of Evolutionary Biology, 23, 1720-1731.
Keller, R. P., Geist, J., Jeschke, J. M. & Kühn, I. (2011). Invasive species in Europe: Ecology status and policy. Environmental Sciences Europe, 23, 1-17.
Kelly, D. W., Paterson, C. R., Townsend, C. R., Poulin, R. & Thompkins, D. M. (2009a). Parasite spillback: A neglected concept in invasion ecology? Ecology, 90, 2047-2056.
Kelly, D. W., Paterson, C. R., Townsend, C. R., Poulin, R. & Thompkins, D. M (2009b). Has the introduction of brown trout altered disease patterns in native New Zealand fish? Freshwater Biology, 54, 1805-1818.
54
Kipp, R., Hébert, I., Lacharité, M. & Ricciardi, A. (2012). Impacts of predation by the Eurasian round goby (Neogobius melanostomus) on molluscs in the upper St. Lawrence River. Journal of Great Lakes Research, 38, 78-89.
Kipp, R. & Ricciardi, A. (2012). Impacts of the Eurasian round goby (Neogobius melanostomus) on benthic communities in the upper St. Lawrence River. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Research, 69, 469-486.
Kopeček, L. (2013). Aktuální rozšíření hlaváčovitých ryb v ČR. Bakalářská práce, Masarykova univerzita, Brno.
Kornis, M. S., Mercado-Silva, N. & Vander Zanden, M. J. (2012). Twenty years of invasion: a review of round goby Neogobius melanostomus biology, spread and ecological implications. Journal of Fish Biology, 80, 235-285.
Kornis, M. S., Sharma, S. & Vander Zanden, M. J. (2013). Invasion success and impact of an invasive fish, round goby, in Great Lakes tributaries. Biodiversity and Distributions, 19,184-198.
Kornis, M. S., Weidel, B. C. & Vander Zanden, M. J. (2017). Divergent life histories of invasive round gobies (Neogobius melanostomus) in Lake Michigan and its tributaries. Ecology of Freshwater Fish, 26, 563-574.
Koubková, B. & Baruš, V. (2010). Metazoan parasites of the recently established tubenose goby (Proterorhinus marmoratus: Gobiidae) population from the South Moravian reservoir, Czech Republic. Helmintologica, 37, 89-95.
Kovach, R. P., Muhlfeld, C. C., Boyer, M. C., Lowe, W. H., Allendorf, F. W. & Luikart, D. (2015). Dispersal and selection mediate hybridization between a native and invasive species. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 282, 20142454.
55
Kuhns, L. A. & Berg, M. B. (1999). Benthic invertebrate community responses to round goby (Neogobius melanostomus) and zebra mussel (Dreissena polymorpha) invasion in southern Lake Michigan. Journal of Great Lakes Research, 25, 910–917.
Kvach, Y. & Stepien, C. A. (2008). Metazoan Parasites of Introduced Round and Tubenose Gobies in the Great Lakes: Support for the “Enemy Release Hypothesis”. Journal of Great Lakes Research, 34, 23-35.
Kwon, T. D., Fisher, S. W., Kim, G. W., Hwang, H. & Kim, J. E. (2006). Trophic transfer and biotransformation of polychlorinated biphenyls in zebra mussel, round goby, and smallmouth bass in Lake Erie, USA. Environmental Toxicology and Chemistry, 25, 1068–1078.
Landsman, S. J., Nguyen, V. M., Gutowsky, L. F. G., Gobin, J., Cook, K. V., Binder, T. R., Lower, N., McLaughlin, R. L. & Cooke, S. J. (2011). Fish movement and migration studies in the Laurentian Great Lakes: research trends and knowledge gaps. Journal of Great Lakes Research, 37, 365-379.
Lauer, T. E., Allen, P. H. & McComish, T. S. (2004). Changes in mottled sculpin and Johnny darter trawl catches after the appearance of round gobies in the Indiana water of Lake Michigan. Transactions of the American Fisheries Society, 133, 185–189.
Lederer, A. M., Janssen, J., Reed, T. & Wolf, A. (2008). Impacts of the introduced round goby (Apollonia melanostoma) on Dreissenids (Dreissena polymorpha and bugensis) and on macroinvertebrate community between 2003 and 2006 in the littoral zone of Green Bay, Lake Michigan. Journal of Great Lakes Research, 34, 690–697.
Lockwood, J. L. Hoopes, M. F. & Marchetti, M. P. (2007). Invasion ecology. Blackwell Publishing, Oxford.
56
Lodge, D. M. & Shrader-Frechette, K. (2003). Nonindigenous species: Ecological explanation, environmental ethics, and public policy. Conservation Biology, 17, 31- 37.
Lucas, M. C. & Baras, E. (2001). Migration of Freshwater Fishes. Blackwell Science, Oxford.
Lusk, S. & Halačka, K. (1995). The first finding of the tubenose goby Proterorhinus semilunaris, in Czcech Republic. Folia Zoologica, 44, 90-92.
Lusk, S., Lusková, V., Halačka, J. & Lojkásek, B. (2000). Změny v druhové skladbě ichtyofauny na zemí České republiky po roce 1990 [Changes in the species composition of the ichtyofauna in the territory of the Czech republic after 1990]. Biodiverzita ichtyofauny ČR, 3, 29-36.
Lusk, S., Vetešník, L., Halačka, K., Lusková, V., Pekárik, L. & Tomeček, J. (2008). První záznam o průniku hlaváče černoústého Neogobius (Apollonia) melanostomus do oblasti soutoku Moravy a Dyje (Česká Republika). Biodiverzita Ichtyofauny České Republiky, 7, 114-118.
Lynch, M. P. & Mensinger, A. F. (2012). Seasonal abundance and movement of the invasive round goby (Neogobius melanostomus) on rocky substrate in the Duluth– Superior Harbor of Lake Superior. Ecology of Freshwater Fish, 21, 64–74.
MacIsaac, H. J. (1996). Potential abiotic and biotic impacts of zebra mussel on the inland water of North America. American Zoologist, 36, 297-299.
Madenjian, C. P., Tapanian, M. A., Witzel, L. D., Einhouse, D. W., Pothoven, S. A. & Whitford, H. L. (2011). Evidence for predatory control of the invasive round goby. Biological Invasions, 13, 987–1002.
57
Marchetti, M. P., Moyle, P. B. & Levine, R. (2004). Invasive species profiling? Exploring the characteristics of non-native fishes across invasion stages in California. Freshwater Biology, 49, 646-661.
Marentette, J. R., Fitzpatrick, J. L., Berger, R. G. & Balshine, S. (2009). Multiple male reproductive morphs in the invasive round goby (Apollonia melanostoma). Journal of Great Lakes Research, 35, 302–308.
Marentette, J. R., Wang, G., Tong, S., Sopinka, N. M., Taves, M. D., Koops, M. A. & Balshine, S. (2011). Laboratory and field evidence of sex-biased movement in the invasive round goby. Behavioral Ecology and Sociobiology, 65, 2239-2249.
Masson, L., Brownscombe, J. W. & Fox, M. J. (2016). Fine scale spatio-temporal life history shifts in an invasive species at its expansion front. Biological Invasions, 18, 775-792.
Mikl, L., Adámek, Z., Všetičková, L., Janáč, M., Roche, K., Šlapanský, L. & Jurajda, P. (2017a). Response of benthic macroinvertebrate assemblages to round (Neogobius melanostomus, Pallas 1814) and tubenose (Proterorhinus semilunaris, Heckel 1837) goby predation pressure. Hydrobiologia, 785, 219-232.
Mikl, L., Adámek, Z., Roche, K., Všetičková, L., Šlapanský, L. & Jurajda, P. (2017b). Invasive Ponto-Caspian gobies in the diet of piscivorous fish in a European lowland river. Fundamental and Applied Limnology, 192, 157 – 171.
Miller, P.J. (1986). Gobiidae. In: Whitehead, P. J. P., Bauchot, M.-L., Hureau, J.-C., Nielsen, J. & Tortonese, E. (eds): Fishes of the North-Eastern Atlantic and the Mediterranean. UNESCO, Paris. pp. 1019-1085.
Milner-Gulland, E. J., Fryxell, J. M. & Sinclair, A. R. E. (2011). Animal Migration: A Synthesis. Oxford University Press, Oxford.
58
Mollot, G., Pantel, J. H. & Romanuk, T. N. (2017). The effect of invasive species on the decline in species richness: A global meta-analysis. Advances in Ecological Research, 56, 61-83.
Nathan, R. (2001). The challenges of studying dispersal. Trends in Ecology and Evolution, 16, 481-483.
Nathan, R., Getz, W. M., Revilla, E., Holyoak, M., Kadmon, R., Saltz, D. & Smouse, P. E. (2008). A movement ecology paradigm for unifying organismal movement research. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 19052-19059.
Nelson, J. S. (1994). Fishes of the World, Third Edition. John Wiley & Sons, New York.
NʼGuyen, A., Hirsch, P. E., Adrian-Kalchhauser, I. & Burkhardt-Holm, P. (2016). Improving invasive species management by integrating priorities and contributions of scientists and decision makers. Ambio, 45, 280-289.
Noatch, M. & R. Suski, C. D. (2012). Non-physical barriers to deter fish movements. Environmental Reviews, 20, 71–82.
Oesmann, S. (2003). Vertical, lateral and diurnal drift patterns of fish larvae in a large lowland river, the Elbe. Journal of Applied Ichthyology, 19, 284-293.
Ondračková, M., Dávidová, M., Pečínková, M., Blažek, R., Gelnar, M., Valová, Z., Černý, J. & Jurajda, P. (2005). Metazoan parasites of Neogobius fishes in the Slovak section of the River Danube. Journal of Applied Ichthyology, 21, 345-349.
Ondračková, M., Hudcová, I., Dávidová, M., Adámek, Z., Kašný, M. & Jurajda, P. (2015). Non-native gobies facilitate transmission of Bucephalus polymorphus (Trematoda). Parasites and Vectors, 8, 382.
59
Padilla, D. K. & Williams, S. L. (2004). Beyond ballast water: Aquarium and ornamental trades as sources of invasive species in aquatic ecosystems. Frontiers in Ecology and the Environment, 2, 131-138.
Panov, V., Dgebuadze, Y., Shiganova, T., Filippov, A. & Minchin, D. 2007. A risk assessment of biological invasions: Inland waterways of Europe - The northern invasion corridor case study. In: Gherardi, F. (eds): Biological invaders in inland waters: Profiles, distribution and threats. Invading nature - Springer Series in Invasion Ecology, Volume 2. Springer, Heidelberg, pp 639–656.
Panov, V. E., Alexandrov, B., Arbačiauskas, K., Binimelis, R., Copp, G. H., Grabowski, M., Lucy, F., Leuven, R. S. E. W., Nehring, S., Paunović, M., Semenchenko, V. & Son, M. O. (2009). Assessing the risk of aquatic species invasion via European waterways: From concepts to environmental indicators. Integrated Environmental Assessment and Management, 5, 110-126.
Pavlov, D. S. (1994). The downstream migration of young fishes in rivers: mechanisms and distribution. Folia Zoologica, 43, 193-208.
Phillips, E. C., Washek, M. E., Hertel, A. W. & Niebel, B. M. (2003). The round goby (Neogobius melanostomus) in Pennsylvania tributary streams of Lake Erie. Journal of Great Lakes Research, 29, 34–40.
Płąchocki, D., Kobak, J., Kakareko, T., 2012: First report on the importance of alien gobiids in the diet of native piscivorous fishes in the lower Vistula River (Poland). International Journal of Oceanography and Hydrobiology, 4, 83 – 89.
Poos, M., Dextrase, A. J., Schwalb, A. N. & Ackerman, J. D. (2010). Secondary invasion of the round goby into high diversity Great Lakes tributaries and species at risk hotspots: potential new concerns for endangered freshwater species. Biological Invasions, 12, 1269–1284.
60
Powell, R. A. (2000). Animal home ranges and territories and home range estimators. In: Boitani, L. & Fuller, T. K. (eds): Research Techniques in Animal Ecology Controversies and Consequences. Columbia University Press, New York, pp. 65– 110.
Prášek, V. & Jurajda, P. (2005). Expansion of Proterorhinus marmoratus in the Morava River basin (Czech Republic, Danube R. watershed). Folia Zoologica, 54, 189-192.
Prenter, J., MacNeil, C., Dick, J. T. A. & Dunn, A. M. (2004). Roles of Parasites in animal invasions. Trends in Ecology and Evolution, 19, 385-390.
Pyšek, P., Richardson, D. M., Rejmánek, M., Webster, G. L., Williamson, M. & Kirschner, J. (2004). Alien plants in checklists and floras: towards better communication between taxonomists and ecologists. Taxon, 53, 131-143.
Rahel, F. J. (2002). Homogenization of freshwaters faunas. Annual Review of Ecology and Systematics, 33, 291-315.
Rahel, F. J. & Olden, J. D. (2008). Assessing the effects of climate change on aquatic invasive species. Conservation Biology, 22, 521-533.
Rakauskas, V., Stakėnas, S., Virbickas, T. & Bukelskis, E. (2016). Non-indigenous in the northern branch of the central European invasion corridor. Reviews in Fish Biology and Fisheries, 26, 491-508.
Ramler, D., Anhelt, A., Nemechkal, H. L. & Keckeis, H. (2016). The drift of early life stages of Percidae and Gobiidae (Pisces: Teleostei) in a free-flowing section of the Austrian Danube. Hydrobiologia, 781, 199-216.
Ray, W. J. & Corkum, L. D. (2001). Habitat and site affinity of the round goby. Journal of Great Lakes Research, 27, 329–334.
61
Reichard, M. & Jurajda, P. (2007). Seasonal dynamics and age structure of drifting cyprinid fishes: an interspecific comparison. Ecology of Freshwater Fish, 16, 482– 492.
Reyjol, Y., Brodeur, P., Mailhot, Y., Mingelbier, M. & Dumont, P. (2010). Do native predators feed on non-native prey? The case of round goby in a fluvial piscivorous fish assemblage. Journal of Great Lakes Research, 36, 618–624.
Ricciardi, A. & MacIsaac, H. J. (2000). Recent mass invasion of the North American Great Lakes by Ponto-Caspian species. Trends in Ecology and Evolution, 15, 62-65.
Ricciardi, A. (2001): Facilitative interactions among aquatic invaders: is an “invasional meltdown” occurring in the Great Lakes. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 58, 2513-2525.
Ricciardi, A. & Kipp, R. (2008). Predicting the number of ecologically harmful exotic species in an aquatic ecosystem. Diversity and Distributions, 14, 374-380.
Ricciardi, A. & MacIsaac, H. J. (2011). Impact of biological invasions on freshwater ecosystems. In: Richardson, D. M. (eds): Fifty Years of Invasion Ecology: The Legacy of Charles Elton. Wiley-Blackwell, Oxford, pp. 211-224.
Ricciardi, A., Hoopes, M. F., Marchetti, M. P. & Lockwood, J. L. (2013). Progress toward understanding the ecological impacts of non-native species. Ecological Monographs, 83, 263-282.
Richardson, D. M., Pyšek, P., Rejmánek, M., Barbour, M. G., Panetta, F. D. & West, C. J. (2000). Naturalization and invasion of alien plants: concepts and definitions. Diversity and Distributions, 6, 93-107.
62
Richardson, D. M. & Pyšek, P. (2006). Plant invasions: merging the concepts of species invasiveness and community invasibility. Progress in Physical Geography, 30, 409- 431.
Rodriguez, L. F. (2006). Can invasive species facilitate native species? Evidence of how, when, and why these impacts occur. Biological Invasions, 8, 927-939.
Roche, K. F., Janáč, M. & Jurajda, P. (2013). A review of Gobiid expansion along the Danube-Rhine corridor – geopolitical change as a driver for invasion. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 411: 01.
Sakai, A. K., Allendorf, F. W., Holt, J. S., Lodge, D. M., Molofsky, J., With, K. A., Baughman, S., Cabin, R. J., Cohen, J. E., Ellstrand, N. C., McCauley, D. E., Oʼneil, P., Parker, I. M., Thompson, J. M. & Weller, S. G. (2001). The population biology of invasive species. Annual Review of Ecology and Systematics, 32, 305-332.
Sapota, M. R. & Skóra, K. E. (2005). Spread of alien (Non-indigenous) fish species Neogobius melanostomus in the Gulf of Gdańsk (south Baltic). Biological Invasions, 7, 157-164.
Savino, J. F., Jude, D. J. & Kostich, M. J. (2001). Use of electrical barriers to deter movement of round goby. American Fisheries Society Symposium, 26, 171–182.
Simberloff, D. & von Holle, B. (1999). Positive interaction of nonindigenous species: invasional meltdown? Biological Invasions, 1, 21-32.
Simberloff, D. & Gibbons, L. (2004). Now you see them, now you don’t! – population crashes of established introduced species. Biological Invasions, 6, 161-172.
Simberloff, D. (2009). The role of propagule pressure in biological invasions. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 40, 81-102.
63
Simberloff, D. (2011). How common are invasion-induced ecosystem impact? Biological Invasion, 13, 1255-1268.
Skóra, K. E. & Stolarski, J. (1993). New fish species in the Gulf of Gdansk. Bulletin of the Sea Fisheries Institute, 1, 83.
Sommers, Ch. M., Lozer, M. N., Kjoss, V. A. & Quinn, J. S. (2003). The invasive round goby (Neogobius melanostomus) in the diet of nestling double-crested cormorants (Phalacrocorax auritus) in Hamilton Harbour, Lake Ontario. Journal of Great Lakes Research, 29, 392-399.
Švátora, M., Křížek, J. & Reiter, A. (2000). Ichtyofauna horní Dyje - Bílý Kříž. Biodiverzita ichtyofauny ČR, 3, 161 – 164.
Steinhart, G. B., Marschall, E. A. & Stein, R. A. (2004). Round goby predation on smallmouth bass offspring in nests during simulated catch-and-release angling. Transactions of the American Fisheries Society, 133, 121–131.
Strayer, D. L. (2010). Alien species in fresh waters: ecological effects, interactions with other stressors, and prospects for the future. Freshwater Biology, 55, 152-174.
Thompson, H. A. & Simon, T. P. (2015). Age and growth of round goby Neogobius melanostomus associated with depth and habitat in the western basin of Lake Erie. Journal of Fish Biology, 86, 558-574.
Toussaint, A., Charpin, N., Beauchard, O., Grenouillet, G., Oberdorff, T., Tedesco, P. A., Brosse, S. & Villéger, S. (2018). Non-native species led to marked shifts in functional diversity of the world freshwater fish faunas. Ecology Letters, 21, 1649- 1659.
64
Trexler, J. C., Loftus, W. F., Jordan, F., Lorenz, J., Chick, J. & Kobza, R. M. (2000). Empirical assessment of fish introductions in a subtropical wetland: an evaluation of contrasting views. Biological Invasions, 2, 265-277.
Tierney, K. B., Kasurak, A. V., Zielinski, B. S. & Higgs, D. M. (2011). Swimming performance and invasion potential of the round goby. Environmental Biology of Fishes, 92, 941-502.
Valéry, L., Fritz, H., Lefeuvre, J.-C. & Simberloff, D. (2009). Invasive species can also be native….Trends in Ecology and Evolution, 24, 585.
Vander Zanden, M. J., Lapointe, N. W. R. & Marchetti, M. P. (2016). Non-indigenous fishes and their role in freshwater fish imperilment. In: Closs, G. P., Krkosek, M. & Olden J. D. (eds): Conservation of Freshwater Fishes. Cambridge University Press, Cambridge. van Kessel, N., Dorenbosch, M., de Boer, M. R. M., Leuven, R. S. E. W. & Van der Velde, G. (2011) Competition for shelter between four invasive gobiids and two native benthic fish species. Current Zoology, 57, 844–851. van Kessel, N., Dorenbosch, M., Kranenbarg, J., van der Velde, G. & Leuven, R. S. E. W. (2016). Invasive Ponto-Caspian gobies rapidly reduce the abundance of protected native bullhead. Aquatic Invasions, 11, 179-188.
Vassilev, M. 1994. On the downstream migration of ichthyoplankton along the Bulgarian shore of the Danube river. Vie Et Milieu, 44, 273–280.
Vašek, M., Všetičková, L., Roche, K. & Jurajda, P. (2014). Diet of two invading gobiid species (Proterorhinus semilunaris and Neogobius melanostomus) during the breeding and hatching season: No field evidence of extensive predation on fish eggs and fry. Limnologica, 46, 31-36.
65
Veléz-Espino, L. A., Koops, M. A. & Balshine, S. (2010). Invasion dynamics of round goby (Neogobius melanostomus) in Hamilton Harbour, Lake Ontario. Biological Invasions, 12, 3861-3875.
Vilà, M., Espinar, J. L., Hejda, M., Hulme, P. E., Jarošik, V., Maron, J. L., Pergl, J., Schaffner, U., Yan, S. & Pyšek, P. 2011. Ecological impacts of invasive alien plants: a meta-analysis of their effect on species, communities and ecosystems. Ecology Letters, 14, 702-708.
Vörösmarty, C. J., McIntyre, P. B., Gessner, M. O., Dudgeon, D., Prusevich, A., Green, P., Glidden, S., Bunn, S. E., Sullivan, C. A., Reidy Liermann, C. & Davies, P. M. (2010). Global threats to human water security and river biodiversity. Nature, 467, 555-561.
Všetičková, L., Janáč, M., Vašek, M., Roche, K. & Jurajda, P. (2014). Non-native western tubenose gobies Proterorhinus semilunaris show distinct site, sex and age- related differences in diet. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 414, 10.
Wiesner, C. (2005). New records of non-indigenous gobies (Neogobius sp.) in the Austrian Danube. Journal of Applied Ichthyology, 21, 324–327.
Williamson, M. H. & Fitter, A. (1996). The varying success of invaders. Ecology, 77, 1661-1666.
Witte, F., Goldschmidt, T., Wanink, J., van Oijen, M., Goudswaard, K., Witte-Maas, E. & Bouton, N. (1992). The destruction of an endemic species flock: quantitative data on the decline of the haplochromine cichlids of Lake Victoria. Environmental Biology of Fishes, 34, 1-28.
Wolter, Ch. (2001). Rapid change of fish assemblages in artificial lowland waterways. Limnologica, 31, 27-35.
66
Wolter, Ch. & Arlinghaus, R. (2003). Navigation impact on freshwater fish assemblages: the ecological relevance of swimming performance. Reviews in Fish Biology and Fisheries, 13, 63-89.
Wonham, M. J., Carlton, J. T., Ruiz, G. M. & Smith, L. D. (2000). Fish and ships: relating dispersal frequency to success in biological invasions. Marine Biology, 136, 1111-1121.
Young, J. A. M., Marentette, J. R., Gross, C., McDonald, J. I., Verma, A., Marsh-Rollo, S. E., Macdonald, P. D. M., Earn, D. J. D. & Balshine, S. (2010). Demography and substrate affinity of the round goby (Neogobius melanostomus) in Hamilton Harbour. Journal of Great Lakes Research, 26, 115–122.
Zitek, A., Schmutz, S. & Ploner, A. (2004). Fish drift in a Danube sidearm-system: II. Seasonal and diurnal patterns. Journal of Fish Biology, 65, 1339-1357.
67
7. Přílohy
7.1 Publikace a rukopisy vztahující se k tématu disertační práce 7.2 Podíl studenta na jednotlivých rukopisech 7.3 Seznam impaktovaných publikací 7.4 Příspevky na konferencích 7.5 Ostatní výzkumná činnost
7.1 Publikace a rukopisy vztahující se k tématu disertační práce
Publikace A
Šlapanský, L., Janáč, M., Roche, K., & Jurajda, P. (2019). Round goby movement patterns in a non-navigable river. Odesláno do Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Research 11. 12. 2018.
Publikace B
Šlapanský, L., Janáč, M., Roche, K., Mikl, L. & Jurajda, P. (2017). Expansion of round gobies in a non-navigable river system. Limnologica, 67, 27-36.
Publikace C
Roche, K., Janáč, M., Šlapanský, L., Mikl, L., Kopeček, L., & Jurajda, P. (2015). A newly established round goby (Neogobius melanostomus) population in the upper stretch of the river Elbe. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 416, 33.
Publikace D
Janáč, M., Šlapanský, L., Valová, Z. & Jurajda, P. (2013). Downstream drift of round goby (Neogobius melanostomus) and tubenose goby (Proterorhinus semilunaris) in their non-native area. Ecology of Freshwater Fish, 22 (3), 430-438.
Publikace E
Šlapanský, L., Jurajda, P. & Janáč, M. (2016). Early life stages of exotic gobiids as new host for unionid glochidia. Freshwater Biology, 61, 679-690.
Publikace A
Round goby movement patterns in a non-navigable river
Šlapanský, L., Janáč, M., Roche, K., & Jurajda, P. (2019)
Odesláno do Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Research 11. 12. 2018
© Luděk Šlapanský
Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Round goby movement patterns in a non-navigable river
Journal: Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Manuscript ID Draft
Manuscript Type: Article
Date Submitted by the n/a Author:
Complete List of Authors: Šlapanský, Luděk; The Czech Academy of scinces , Institute of the Vertebrate Biology; Masarykova univerzita Prirodovedecka Fakulta, Institute of Botany and Zoology Janac, Michal; Academy of Sciences of the Czech Republic Roche, Kevin; The Czech Academy of Sciences, Institute of the VertebrateDraft Biology Jurajda, Pavel; The Czech Academy of Sciences, Institute of the Vertebrate Biology
DISPERSAL < General, aquatic biological invasions, invasion front, Keyword: TAGGING < General, Ponto-Caspian gobiids
Is the invited manuscript for consideration in a Special Not applicable (regular submission) Issue? :
https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 1 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Round goby movement patterns in a non-navigable river
Luděk Šlapanský, Michal Janáč, Kevin Roche, Pavel Jurajda
Luděk Šlapanský 1,2
E-mail address: [email protected]
Michal Janáč 1
E-mail address: [email protected]
Kevin Roche 1
E-mail address: [email protected]
Pavel Jurajda 1 E-mail address: [email protected] Draft
1The Czech Academy of Sciences, Institute of the Vertebrate Biology, Květná 8, 603 65 Brno,
Czech Republic.
2Institute of Botany and Zoology, Faculty of Science, Masaryk University, Kotlářská 246/2,
611 37, Brno, Czech Republic
Corresponding author:
Luděk Šlapanský
Address: The Czech Academy of Sciences, Institute of the Vertebrate Biology, Květná 8, 603
65 Brno, Czech Republic.
E-mail: [email protected]
Phone number: +420 723 059 612
Fax number: 543 211 346
1 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 2 of 42
ABSTRACT
Understanding non-native species dispersal is vital for their future management. The round goby (Neogobius melanostomus ) has greatly extended its range since 1990s, with commercial shipping being the main vector. However, our knowledge regarding their secondary dispersal from points of introduction is surprisingly limited. In this study, a series of field experiments were undertaken on a mid-sized river to assess goby dispersal patterns within an established population, following a simulated release of a large number of propagules, or at a simulated invasion front. Most of the established population remained stationary and just a few individuals undertook long-distance dispersal (principally upstream). Mean distance travelled was 1.1 m.day -1 (max. 29.6 m.day -1 ). DraftWhile the site fidelity appeared to last for most of the year (including winter), it was surprisingly relaxed during the spawning season. Concentrated release of a large number of propagules resulted in appreciably greater movement rates than in the established population, with upstream movement again dominating. In general, smaller, mostly male fish tended to move further and appeared as first colonisers in uninvaded areas.
2 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 3 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
1 Introduction
Quantifying the extent of movement activity (dispersal) in non-native fish is one of the
key factors in predicting invasion potential and speed of colonisation in a new area (Radinger
and Wolter 2014). Fish introductions outside of their native range have been relatively well
studied, with most cases attributable to shipping (Ricciardi and MacIsaac 2000; Wonham et
al. 2000; Gozlan et al. 2010), imports of ornamental fish (Padilla and Williams 2004; Keller
and Lodge 2007), escapes from aquaculture (Cook et al. 2008; Gozlan et al. 2010) or
intentional introductions for sport fishing (Gozlan 2008; Rahel and Smith 2018). However,
relatively little is known about non-native fish movements after the initial introduction. Yet
such knowledge could yield valuable information on the species’ biology and inform
management and control efforts (Skalski and Gilliam 2000; Landsman et al. 2011, Coulter et
al. 2016). In other words, while we knowDraft much about how fish can be transported over long
distances (e.g. via shipping), we know very little about what happens after they are released.
The round goby ( Neogobius melanostomus ), a small benthic fish originating in the
Ponto-Caspian region, has greatly increased its range since the 1990s (see Roche et al. 2013
for a review). Round gobies usually become established relatively quickly in newly colonised
areas due to a number of traits typical of invasive species, e.g. rapid range expansion, super-
dominant population growth, rapid genomic adaptation and life history trait plasticity
(Brandner et al. 2015) . Nevertheless, aspects of movement activity and the scale of movement
have received relatively little scientific attention. For example, while numerous otherwise-
oriented studies have taken place in the Laurentian Great Lakes region following round goby
introduction in the 1990s, just 2.7% (3 of 112) of all fish movement studies dealt with aspects
of round goby movement in 2010, despite the species’ potential for altering and disrupting
native fish communities (Landsman 2011).
3 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 4 of 42
While the number of studies on round goby range expansion has increased in recent years, most such studies describe expansion along navigable rivers and canals, based on the assumption that transport via shipping has been the main vector facilitating long-range ‘leap- frog’ dispersal (e.g. see Ahnelt et al. 1998; Wiesner 2005; Gutowsky and Fox 2011;
Cammaerts et al. 2012; Roche et al. 2013). ‘Natural’ expansion (i.e. continuous range expansion by swimming alone) into and along invaded non-navigable rivers has been examined much less intensively, with most studies restricted to reporting the pace of invasion front shifts (Bronnenhuber et al. 2011; Brownscombe and Fox 2012; Šlapanský et al. 2017) or describing which fish occur first in newly colonised areas (Phillips et al. 2003; Brandner et al.
2013b). Little is known about the mobility of invasive gobies at small spatial scales (Brandner et al. 2015), even though small-scale post-introduction movements are crucial to our understanding of subsequent dispersalDraft and for predicting the extent and speed of range expansion (LaRue et al. 2011). Papers that have dealt with small-scale round goby dispersal to date have tended to do so only marginally (e.g. Wolfe and Marsden 1998; Cookingham and
Reutz 2008; Brandner et al. 2015). To the best of our knowledge, only the study of Lynch and
Mensinger (2012) has provided a more in-depth view by quantifying movement patterns of individually tagged round gobies in Lake Superior. In addition, it is hard to generalise the information gained as it is restricted by regional and ecotype coverage (most information originating exclusively from slow flowing or standing waters, with Europe largely understudied) and contrasting results.
In early studies, it was reported that round gobies display poor natural dispersal ability, especially when travelling upstream (Bronnenhuber et al. 2011, Brownscombe and
Fox 2012), due to their morphology (typical of small benthic fishes) and small home ranges
(based on the studies of Wolfe and Marsden (1998) and Ray and Corkum (2001)). However, subsequent studies have reported both larger home ranges (Cookingham and Reutz 2008),
4 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 5 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
long-distance natural dispersal (Šlapanský et al. 2017) and a relatively fast rate of spread into
non-navigable rivers (Kornis and Vander-Zanden 2010; Bronnenhuber et al. 2011;
Brownscombe and Fox 2012; Brandner et al. 2013b). Furthermore, it remains unclear as to
which individuals (in terms of sex and size) are most involved in the process of invasion, i.e.
as first colonisers or pioneers (Gutowsky and Fox 2011; Brandner 2013b; Brownscombe and
Fox 2012; Masson et al. 2016).
The main goal of this study was to evaluate both the extent of round goby movement
in a European mid-sized lowland river and any sex- or size-specific or seasonal patterns. To
this end, we conducted a series of field experiments designed to ensure that the dispersal
observed was free of any possible human involvement. The first of these experiments
describes dispersal patterns in an established round goby population, allowing us to determine
common movement rates, identify the Draftmost probable migrants (pioneers) and the time of year
when migration is most likely. The second describes dispersion patterns following a simulated
mass release of propagules (i.e. introduction), while the third describes dispersion patterns in
a simulated invasion front by monitoring recolonisation of areas cleared of gobies.
2 Material and methods
2.1 Study area
The study took place on a 23 km stretch (river km 17 to river km 40) of the River Dyje
(Danube basin, Czech Republic; Fig. 1). Between 1968 and 1982, the Dyje was channelised
and its riverbanks stabilised with rocky rip-rap (15–25 cm diameter; though stones of 40-60
cm also occur at some locations). The river has a channel width of 30–50 m, a depth of 0.5–
1.0 m. and an annual mean discharge rate over the study stretch of 41.7 m 3.s -1 (Czech
Hydrometeorological institute; http://portal.chmi.cz). Current velocity along the banks rarely
5 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 6 of 42
exceeds 0.4 m.s -1 . The bottom substrate comprises sand, gravel and pebbles with patches of silt and aquatic vegetation, woody debris, pools and riffles occur only rarely. The Dyje is non- navigable throughout the study stretch, ensuring that the dispersal observed was through natural means alone.
The Dyje has a relatively diverse fish assemblage, originally dominated by native cyprinid species such as roach Rutilus rutilus , chub Leuciscus cephalus, common bream
Abramis brama , barbel Barbus barbus , bleak Alburnus alburnus , European bitterling Rhodeus amarus and white-finned gudgeon Romanogobio vladykovi (Jurajda and Peňáz 1994; Valová et al. 2006). In recent years, the assemblage has come to include stable populations of non- native tubenose goby ( Proterorhinus semilunaris ), which was introduced in the 1990s, and round goby, introduced in 2008. Both gobiid species soon became established following introduction ( Janáč et al. 2012; Janáč Draft et al. 2016) and have come to dominate the Dyje fish assemblage (Valová et al. 2015; Šlapanský et al. 2017).
2.2 Data collection
For all three field experiments, fish were sampled by electrofishing, using a portable backpack unit (SEN, f. Bednář, Czech Republic; frequency 75-85 Hz; maximum output
225/300 V) fitted with a small elliptical stainless-steel anode (25 x 15 cm) with 4 mm mesh netting (see Janáč et al. 2016 for further details). Sampling always took place during the day between 9:00 and 17:00.
Based on our own long-term experience, electrofishing by slow wading upstream along the bank has proved to be the most effective method for catching all age-classes of fish inhabiting the littoral rip-rap. Other methods were not used due to inappropriate conditions
(beach seining) or low efficiency (traps) in this part of the Dyje. Electrofishing of the nearshore zone is a reliable and commonly used method for sampling not only round goby
6 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 7 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
assemblages (Brander et al. 2013a) but also for describing riverine fish communities in
general (FAME Consortium 2004). As the river is relatively shallow, we were able to sample
the whole nearshore water column up to a distance of 2–4 m from the bank (depending on
slope), thus covering the whole rip-rap zone in this stretch of the river. Earlier observations
(using angling, traps and electrofishing) showed no presence of round gobies on the sandy
bottom in the middle of the river.
All fish captured were identified to species and measured to the nearest millimetre
(standard length, SL) on the bankside. Non-gobiid species were released to the water after
noting the numbers caught. Goby sex was determined through examination of the urogenital
papillae. Fish with a SL < 40 mm, or those with a SL of 40-55 mm whose sex could otherwise
not be determined, were recorded as juveniles. Draft
2.3 Field experiments
Three field experiments were conducted in order to: (i) reveal common movement rates of
gobies in an established population and seasonal aspects of any movement patterns (herein
Movement ); (ii) reveal how far gobies spread following simulated colonisation events from
single release points (herein Release ); and (iii) reveal which gobies first colonise a stretch
where gobies have previously been eradicated (herein Colonisation ).
2.3.1 Movement experiment
In this experiment, we divided an approximately 2 km long river stretch into 10 m sections,
the GPS coordinates at the start and end of each stretch being recorded to ensure localisation
during recapture events. We continuously surveyed sections in the middle of the stretch
(approx. 300-500 m from each end) by electrofishing. Each round goby caught was measured
and sexed and, with the exception of fish in poor condition and small fish (SL < 50 mm), 7 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 8 of 42
tagged with an VI Alpha tag (Visible Implant Alpha Tag; Northwest Marine Technology Inc.) inserted subcutaneously to the ventral part of body with a VI Alpha injector needle (Standard
1.2 mm x 2.7 mm needle V; Northwest Marine Technology Inc.). Each tag carried a unique alphanumerical code allowing identification of each individual. After tagging, the fish were placed into buckets containing clean river water and allowed to recover for 15 minutes. Each tagged fish was then released in the same 10 m section from which it was captured.
Three short-term capture-mark-recapture campaigns were undertaken to assess movement during the pre-spawning (691 fish tagged, capture 22.4.15, recapture 18.5.15, 26 days), spawning (635 fish tagged, capture 13.5.14, recapture 17.6.14, 35 days) and post-spawning
(390 fish tagged, capture 14.8.13, recapture 16.9.13, 33 days) periods. Seventeen tagged fish were recaptured after more than 200 days (i.e. outside of the planned recapture date), all fish being recaptured after winter. These fishDraft were not included into the analysis but are reported in the text as overwintering individuals. Recapture surveys started at the same site where the fish were tagged and extended 300–600 m upstream and downstream. When an individual was captured at the edge of the defined area, electrofishing was extended by a minimum of
200 m upstream or downstream. Several control sites were also sampled at greater distances in order to ensure capture of potential remote migrants. During the recapture campaigns, all round gobies caught were measured, sexed, checked for tags and the section in which they were captured recorded. Each tagged fish was humanely dispatched with an overdose of clove oil and frozen for later laboratory analysis. Round goby movement was quantified by recording the displacement distance between capture and recapture.
2.3.2 Release experiment
In this experiment, we simulated the release of a large number of individuals (propagules) at a single release point in order to monitor movement activity of fish originating from a single strong introduction event (e.g. by release of large numbers of fish from ship ballast water).
8 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 9 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
First, we partially depleted both banks (right bank = 900 m, left bank = 600 m) of a selected
river stretch by electrofishing over 16-17 July 2013. All fish captured in each section were
measured and sexed and then tagged with VIE tags (Visible Implant Elastomer, Northwest
Marine Technology, Inc.) using a 1 mm single-use syringe (0.30 mm diameter needle). Each
tag was inserted subcutaneously to the ventral part of the body along the anal fin on the right
or left side at the place of capture (left or right bank). In total, 1912 round gobies were tagged;
984 on the right bank and 928 on the left bank. After tagging, all fish were held in a large wire
cage in the river for one hour to recover. After convalescence, the gobies were released at a
single release point located in the middle of the respective stretch.
After 30 days, we continuously sampled 1400 m of the right bank and 1200 m of the left bank
immediately adjacent to the release points. In addition, several 200 m control stretches were
sampled at greater distances from the centralDraft release point in order to check for possible strays
with exceedingly high levels of movement activity. The control stretches comprised sections
of rip-rap (chosen as the most appropriate habitats for round gobies) located 1.6 and 16.1 km
upstream and 6.3 km downstream from the release point (Fig. 1). Within the main control
stretch, the length sampled was determined by the distance to which tagged fish were
observed, the minimum being 200 m from the last point where a tagged goby was captured.
For the recapture campaigns, the river stretch divided into 10 m sections and movement was
quantified by recording the distance between the release point and the 10 m recapture section
(i.e. based on a 10 m scale).
Fish tagging appeared to have no negative effect on specific groups of fish as the sex and size
of recaptured fish did not differ from a random subsample of tagged fish from the Release
experiment and the three mark-recapture campaigns in the Movement experiment
(Supplementary information, Table S1, Figs. S1-S4).
9 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 10 of 42
2.3.3 Colonisation experiment
This experiment took place in September 2012 over a 1 km rip-rap stretch of the Dyje, within ten 20 m sections randomly chosen for sampling. Each section was then electrofished (three pass depletion) and all fish caught (894 round gobies, 952 other fish species) were removed from the section. The round gobies were then overdosed with clove oil and frozen for later dietary analysis in the laboratory and all other fish were released back to the river. Four days after depletion, a resampling campaign took place in the same 20 sections, again using three pass electrofishing. For each round goby captured colonising the emptied section, we measured the distance from the edge of the section (0.1 m precision) and recorded the sex and size. Draft 2.4 Data analysis
2.4.1 Movement experiment
The distances recorded in the Movement experiment included a large proportion of zeros (see
Results); hence, we analysed movement patterns using three independent tests. First, using generalised linear models (GLM) we assessed which factors affected whether a fish had moved or not from the original 10 m capture section (response variable Bernoulli distributed; binomial part of the zero-altered model, according to Zuur et al. 2009), with sex, size, season and their interaction used as predictors. Second, using GLM, we assessed which factors affected the distance reached by those fish that had moved from the capture (release) section
(response variable negative binomial distributed; count part of the zero-altered model), with sex, size and season used as predictors (interactions excluded due to small dataset size).
10 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 11 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Finally, we assessed whether the fish that had moved had gone upstream or downstream, by
testing the significance of the intercept in GLM predicting direction (0 = downstream, 1 =
upstream; Bernoulli distributed).
2.4.2 Release experiment
For each fish, the distance reached from the release point was expressed as the number of 10
m sections travelled (independent of whether movement was upstream or downstream). The
effect of dispersal direction (upstream, downstream), sex, size and their interaction on
distance reached was tested using GLM (response variable negative binomial distributed). In order to test whether recaptured fish movedDraft preferentially upstream or downstream from the release point, we tested the significance of the intercept in GLM predicting direction (0 =
downstream, 1 = upstream; Bernoulli distributed).
2.4.3 Colonisation experiment
In order to show which fish were the most ‘active’ colonisers, we tested for the possible effect
of size, direction of colonisation (upstream, downstream) and their interaction on distance
from the 20m section border using generalised linear mixed models (GLMM; response
variable distance binomially distributed [ranging from 0 to 100 dm sections of the 100
possible]), with section as the random factor. The analysis was repeated on a reduced dataset
containing only adult fish in order to reveal any effect of sex, colonisation direction and their
interaction. As overdispersion was detected in both original GLMMs, individual-level random
effects (Elston et al 2001) were included into the binomial GLMMs.
11 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 12 of 42
2.4.4 Model selection and validation
In all analyses, non-significant terms were removed from the model based on a comparison of
Akaike information criteria (AIC) for models with and without the particular term (choosing models with a lower number of parameters with ΔAICc < 2). This rule was relaxed for the
GLMM, which provides only rough AIC estimates. In this case, the degree of
(non)significance in the removed term was used as a supporting criterion for removing a term from the model. Where the removal of a term was uncertain (ΔAICc was close to 2 after removing the term), we present both possible final models. The models were validated through visual inspection of residual patterns, with an alpha level of 0.05 set for all analyses.
All data were analysed using R statistical software v 3.5.0 (R Core Team 2018), using the base (R Core Team 2018), MASS (VenabelsDraft and Ripley 2002), VGAM (Yee 2015), lme4
(Bates et al. 2015), MuMIn (Bartoń 2018) and pscl packages (Zeileis et al. 2008).
3 Results
3.1 Movement experiment
Fish in the established population were predominantly stationary, with more than half (56 of
95, 58.9%) being recaptured within the same 10 m section in which they were released. While sex and size did not affect whether fish moved from the release section (all interactions containing these terms, as well as the terms themselves, were removed from the model; Table
S2), there was a significant difference between seasons (GLM, df = 2, 92, P = 0.002).
Sampling in both the pre-spawning and post-spawning periods produced a higher proportion of 'no-moves' (i.e. fish recaptured in the same section in which they were released) than in the spawning period (pre-spawn: 30 of 41 fish, 73.2 %; spawn: 12 of 34, 35.3%; post-spawn: 14
12 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 13 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
of 20, 70%; GLM, df = 1,73, P < 0.001, df = 1,52, P = 0.012, both significant after
Bonferroni correction for multiple testing).
Two thirds of fish that moved beyond the area of release moved upstream (26 fish upstream,
13 downstream, the difference being significant: GLM, df=37, P = 0.041). On average, fish
moving beyond the release section travelled 79 m, compared to an average of 33.3 m for all
recaptures. This figure was significantly affected by three long-distance migrants that
travelled 420, 560 and 770 m (Fig. 2). Distance reached was unaffected by movement
direction, season, size or sex (all terms removed from the model; Table S2). Note, however,
that both size and sex were close to significance (Table S2; GLM, both df = 1, 37, P = 0.072
for size and 0.051 for sex) and, if kept in the final model, this would suggest that smaller fish
and males travelled longer distances (Fig. 2).
Distances reached by overwintering fishDraft (i.e. fish from long-term recaptures that stayed over
winter) were similar to those of short-term recaptures. Of the 17 fish caught, eleven were
recaptured within 40 m of the release section (64.7%, six males, five females; Fig. 3), seven
(41.3 %) within 10 m and four (23.5%, two males, two females) within the same section
where they were released. Five fish were recaptured downstream of the original section and
eight upstream (Fig. 3).
3.2 Release experiment
Of the 107 gobies (68 females, 39 males) recaptured 30 days after release, six (5.6 %; three
males, three females) moved less than 10m, 20 (18.7 %; nine females, eleven males) moved
downstream and 81 (75.7 %; 56 females, 25 males) upstream (Figs. 4 and 5), the difference
between upstream and downstream movement being significant (GLM, df = 100, P < 0.001).
Recaptured fish accounted for 5.7 % of the 1867 tagged fish released.
13 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 14 of 42
Two final models were chosen when predicting distance reached, the first including the term direction only (lowest AICc; Table S3) and the second including the terms direction, sex, size and sex:size interaction (ΔAICc after removing interaction term = 1.8; Table S3). The first model indicated that fish moved a significantly longer distance upstream (mean upstream distance reached = 199.17 m, mean downstream distance = 65.65 m; Fig. 5). In the second model, only the terms direction and sex:size interaction were significant (all df = 1,105, P <
0.001 for direction, P = 0.603 for sex, P = 0.605 for size and P = 0.045 for sex:size). Partial tests showed that, while distance was independent of size in females (GLM, df= 1,66, P =
0.193), smaller males moved significantly more than larger males (GLM, df =1, 37, P =
0.038; Fig. 6). Eight fish were also recorded crossing to the other riverbank (7.5 % of recaptured fish) where they moved 200 to 670 upstream, thereby exceeding the overall mean distance reached. Draft
3.3 Colonisation experiment
While distance reached from the section border was independent of sex and colonisation direction (the terms sex, direction, sex:direction and size:direction removed from the final model; Table S4), it decreased significantly with fish size (GLMM, df =1,361, P =0.009; Fig.
7).
4 Discussion
Movement of the established round goby population ( Movement experiment) corresponded well with a leptokurtic dispersal kernel (Fraser et al. 2001; Radinger and Wolter
2014), i.e. a large number of no- or small movements with few individuals exhibiting large- scale movement activity. The majority of fish, therefore, exhibited high site fidelity, with
14 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 15 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
almost 60 % being recaptured within the same 10 m section they were released in. Such high
site fidelity has been reported previously (Wolfe and Marsden 1998; Ray and Corkum 2001;
Lynch and Mensinger 2012), with some reports of over 90 % fidelity. One possible reason for
the relatively low fidelity (compared with the studies above) recorded in our study may be our
use of unbaited sampling. Previous studies used either baited traps or rod and line fishing,
thereby introducing possible bias from over-estimating stationarity in fish that are attracted to
the bait. Furthermore, we studied relatively small-scale fish movements (over 10m sections)
and/or used relatively long recapture times (approx. 30 days). Nevertheless, our rate of
fidelity was still high and provides strong evidence that the majority of the established goby
population consisted of highly stationary individuals. A similar pattern has also been reported
for other small benthic fishes, including darters (Hicks and Servos 2017), balitorids (Mitsuo et
al. 2013) and, especially, cottids (HudyDraft and Shiflet 2009).
During the spawning period, site fidelity in the established population appears to have
relaxed, with 35.3 % of fish remaining stationary compared with 73.2% during pre-spawning
and 70% post-spawning. Such a difference was not expected, however, as fish are likely to be
more active in the pre-spawning season as they return from their overwintering refuges,
increase feeding and seek spawning sites. Our finding of increased movement during the
spawning season was somewhat surprising as it is presumed that large territorial males remain
stationary at this time while they guard egg clutches (Corkum et al. 1998; Meunier et al. 2009;
but see Všetičková et al. 2015). A possible explanation could be that while larger territorial
males remain stationary, the activity of both smaller males (supposed sneakers; Bleeker et al.
2017) and females increases as they search for suitable nests. Interestingly, while a similar
seasonal activity pattern (increased activity in the spawning season) is occasionally
documented in cottids (Knaepkens et al. 2004) and other, non-benthic fishes (Freeman 1995;
Ovidio et al. 2002), it is not a general pattern among fish (Lucas and Baras 2008).
15 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 16 of 42
Site fidelity appears to be typical for gobies as long-term fidelity was also apparent in overwintering fish, most of which were recaptured within 40 m of the original capture site after more than 200 days. Though surprising, such long-term fidelity has been reported in previous studies. Lynch and Mensinger (2012), for example, noted similar fidelity in overwintering round gobies from Lake Superior, while Breen et al. (2009) and Huddy and
Shiflet (2009) have reported long-term site affinity in cottids. One interpretation for our own observations is that round gobies overwinter at the same site where they stay the remainder of the year (with the exception of spawning). However, this would contradict previous studies that interpret decreases in winter round goby abundance as evidence of winter migrations to deeper areas (Sapota and Skóra 2005; Pennuto et al. 2010). While a similar decrease in winter nearshore abundance has been documented from our study site (Jurajda, unpublished data), the fidelity of overwintering fish suggestsDraft that the decrease may be attributable to reduced catchability, e.g. through temperature-related activity suppression. On the other hand, our data do not disprove the occurrence of winter migrations as our results could also be showing that gobies migrated to an (unknown) winter refuge, from where they were able to return to the same spot they left. Though there have been previous suggestions of such behaviour in round goby (e.g. see Marentette et al. 2011; Lynch and Mensinger 2012), it has yet to be confirmed; hence, this question remains open and calls for further research.
Round gobies in the established population moved 1.97 m per day on average and a maximum of 16 m per day upstream, distances similar to those reported from Lake Superior by Lynch and Mensinger (2012), i.e. 0.79 m per day on average and a maximum of 7-15 m per day during long-term dispersal (more than two weeks). While recording upstream movement of the round goby invasion front on the River Dyje, Šlapanský et al. (2017) recorded movements of 3.2 km per year, equivalent to 8.77 m per day. A more conservative estimate by Bergstrom et al. (2008) suggested natural invasion front movements of 1 km per
16 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 17 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
year, i.e. 2.74 m per day, in Lake Superior. The average movement rates of fish in established
populations clearly do not match the speeds achieved in invasive front shifts. However, such a
speed could theoretically be achieved if one considers the maximum distances recorded in
established populations, which can be even higher for short-term observations, with
individuals even achieving 40 to 50 m per day (Lynch and Mensinger 2012; Brandner et al.
2015). Potentially, high rates of invasion front shift thus could be maintained by a series of
short-term intensive jumps. Thus far, however, it is uncertain whether long-distance
dispersers can maintain such high movement rates over long periods (i.e. longer than a
month), with the evidence generally suggesting otherwise (Lynch and Mensinger et al. 2012).
On the other hand, fish in the invasion front encounter significantly lower intraspecific
density than those in the established population (Azour et al. 2015; Šlapanský et al. 2017).
Further, a number of studies have documentedDraft increased boldness and greater phenotypic
plasticity in fish at the invasive front (Brandner et al. 2013b; Myles-Gonzales et al. 2015;
Thorlacius et al. 2015), which may even result in the ‘Olympic village effect’ (Phillips et al.
2008). Such factors can result in fish at the invasion front moving at greater rates than those in
the established population (Phillips et al. 2008; Chuang and Peterson 2016).
Fish in the Release experiment (simulating the release of large numbers at a single
spot) moved approximately three times further than those in the established population,
reaching up to 670 m over 30 days (average 199.17 m), or 22.33 m per day (av. 6.64 m). This
relatively high movement rate most likely reflects increased intraspecific competition due to
high propagule pressure, though several other factors may also have contributed. The optimal
rip-rap habitat is limited to a narrow strip along the Dyje; hence, limited access to usable
shelters could also increase intraspecific competition, and thus movement activity. Those
gobies ‘forced’ out of the narrow rip-rap zone may be forced to enter the faster-flowing gravel
section in the middle of the stream, which could further facilitate dispersal by increasing the
17 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 18 of 42
intensity of movement to avoid unfavourable conditions (Ray and Corkum 2001; Brandner et al. 2015).
It is likely that the sub-optimal conditions in the middle of the stream contributed to the low proportion of fish crossing to the other bank (eight individuals, 7.5 %). Support for this is provided by Brandner et al. (2015), who noted that gobies in the Danube never crossed the river and that spreading took place solely along near-bank rip-rap structures. The fact that some gobies did cross the Dyje may be explained by two factors. First, the Dyje is much narrower than the Danube, making the crossing easier; second, high competition pressure generated at the release point forced large numbers of gobies to move out of the rip-rap, thereby generating short-term competitive pressure outside of the rip-rap zone itself. This may have resulted in some individuals breaking away from the population and moving to the other bank, a hypothesis supported by the Draft above-average distances reached by the river-crossers
(200–670 m). In fact, high propagule pressure at the release site (as has been suggested by genetic studies; Janáč et al. 2017) may be one cause of round gobies colonising both banks of large rivers, without the need for independent introductions to both banks and despite a general unwillingness to cross under normal conditions (Brandner et al. 2015).
Both the Movement and Release experiments provided evidence of directional movement, with a clear preference for moving upstream. This corresponds with previous observations of relatively rapid upstream spread of round goby populations (Phillips et al.
2003; Poos et al. 2010; Šlapanský et al. 2017), with less intense downstream dispersal
(Brownscombe and Fox 2012), though the latter has received relatively little study. On the other hand, passive downstream dispersal of gobiid early life stages could serve as a counterbalance for the predominant upstream movement of adults (Janáč et al. 2013a, 2013b), i.e. different age groups are responsible for the invasion process, with upstream dispersal
18 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 19 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
predominantly undertaken by adults while early life stages contribute to rapid downstream
dispersal (Janáč et al. 2012; Roche et al. 2015).
In each of the three experiments, there were signs of size-related movement patterns,
though with some differences in each case. In the Movement experiment, for example, smaller
fish tended to travel greater distances, though the effect of size was only close to significance,
suggesting smaller fish in established populations travel further. In the Release experiment,
smaller males moved further from the common release point than larger males, but not
females. Finally, in the Colonisation experiment, smaller fish were found further from the
edges of the re-colonised sections, again suggesting that smaller fish are the first colonisers of
‘goby-free’ stretches.
Greater movement by smaller fish could be explained by interspecific competition
(especially in the Release experiment),Draft with smaller fish presumably having inferior
competitive ability. Ray and Corkum (2001), for example, suggested that larger gobies
outcompete smaller gobies, forcing them out of the preferred rip-rap areas and onto beaches
(see also Johnson et al. 2005; Bergstrom et al. 2008; Brownscombe and Fox 2012). Likewise,
Groen et al. (2012) showed that, if an opponent was only slightly larger, then the smaller
round goby did not interact aggressively but rather moved to another site. This would suggest
that, as the population density in the core area grows and the number of larger individuals
increases, then smaller individuals are pushed to the edge of the core area and there create the
invasion front (Ray and Corkum 2001, Thorlacius et al. 2015).
Our results for size-biased movement in the Colonisation experiment may provide the most
significant contribution in the ongoing debate as to whether smaller or larger gobies are the
‘pioneers’ leading the invasion front into unsettled areas (Šlapanský et al. 2017). While the
experiment was not an ideal model of an invasion front (as goby density in adjacent stretches
was still high, corresponding to an established population), it demonstrated that smaller
19 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 20 of 42
gobies were the first to move into ‘goby-free’ stretches. However, previous studies show wide variation in invasion front size composition, with fish ‘pioneers’ ranging from small (Johnson et al. 2005; Bergstrom et al. 2008; Brownscombe and Fox 2012), through medium (Azour et al. 2015) and large (Gutowsky and Fox 2011; Brandner et al. 2013), and even with differences occurring in the same river (Šlapanský et al. 2017). There are several possible explanations for this variation. First, pioneers may represent a combination of outcompeted smaller fish and larger bolder individuals that are predisposed to move further and explore areas outside the core population (e.g. see Brownscombe and Fox 2012). Indeed, many invasion front and edge populations have been shown to contain a large proportion of bolder individuals (Groen et al. 2012; Myles-Gonzales et al. 2015; Hirsch et al. 2017), though it has yet to be proved whether these fish are bold because they live in an area of low goby density or because their boldness caused them to move away fromDraft the core population. Secondly, it may take a relatively long time for gobies to disperse to the invasion edge from the core population.
Hence, while the pioneer fish starts small, it may increase in weight and length relatively rapidly in new habitats with an abundant (competition free) food source. The size of fish caught at the invasion front, therefore, would depend on any temporal lag (detection lag phase) and regional conditions (Sakai et al. 2001).
To conclude, round goby movement activity within an established population displayed a typical leptokurtic movement pattern, with the vast majority of the population remaining stationary and just a few small long-range dispersers. These results also suggest that smaller individuals most likely contribute to ‘natural’ range expansion, with intraspecific competition the likely driver. These patterns appear to be accentuated in the lower Dyje, where optimal habitat is limited to a narrow strip of bankside rip-rap and upstream expansion is the only option for competitively weak smaller individuals, and especially males. Local
20 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 21 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
conditions, whether biotic or abiotic, also play a substantial role in round goby movement
patterns.
Acknowledgements
This study was supported through Czech Science Foundation (GA CR) Grant No.
505/12/G112: ECIP. We thank L. Mikl, L. Všetičková, Z. Jurajdová and M. Koníčková for
their help with the fieldwork. We are much indebted to the representatives of the Moravian
Angling Union (V. Habán) for allowing us to undertake this study in their waters.
Literature Draft
Ahnelt, H., Bănărescu, P., Spolwind, R., Harka, A., and Waidbacher, H. 1998. Occurrence
and distribution of three gobiid species (Pisces: Gobiidae) in the middle and upper Danube
region – example of different dispersal patterns? Biológia, Bratislava, 53 : 661-674.
Azour, F., van Deurs, M., Behrens, J., Carl, H., Hüssy, K., Greisen, K., Ebert, R., and Møller,
P.R. 2015. Invasion rate and population characteristics of the round goby Neogobius
melanostomus : effects of density and invasion history. Aquat. Biol. 24 (1): 41-52.
doi:10.3354/ab00634.
Bartoń, K. 2015. MuMIn: Multi-Model Inference. R package version 1.15.1. Available from
http://CRAN.R-project.org/package=MuMIn.
21 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 22 of 42
Bates, D., Maechler, M., Bolker, B., and Walker, S. 2015. Fitting Linear Mixed-Effects
Models Using lme4. J. Stat. Soft. 67 (1): 1-48. doi:10.18637/jss.v067.i01.
Bergstrom, M.A., Evrard, L.M., and Mensinger, A.F. 2008. Distribution, abundance, and range of the round goby, Apollina melanostoma , in the Duluth-Superior harbour and St. Louis river estuary, 1998-2004. J. Great Lakes Res. 34 (3): 535-543. doi.org/10.3394/0380-
1330(2008)34[535:DAAROT]2.0.CO;2.
Bleeker, K., de Jong, K., van Kessel, N., Hinde, C.A., and Nagelkerke, L.A.J. 2017. Evidence for ontogenetically morphologically distinct alternative reproductive tactics in the invasive round goby Neogobius melanostomus . PLoS ONE. 12 (4): e0174828. doi.org/10.1371/journal. pone.0174828. Draft
Brandner, J., Pander, J., Mueller, M., Cerwenka, A.F., and Geist, J. 2013a. Effect of sampling techniques on population assessment of invasive round goby Neogobius melanostomus . J.
Fish Biol. 82 (6): 2063-2079. doi:10.1111/jfb.12137.
Brandner, J., Cerwenka, A.F., Schliewen, U.K., and Geist, J. 2013b. Bigger is Better: characteristics of round gobies forming an invasion front in the Danube river. PLoS One 8(9). e73036. doi:10.1371/journal.pone.0073036.
Brandner, J., Auerswald, K., Schäufele, R., Cerwenka, A.F., and Geist, J. 2015. Isotope evidence for preferential dispersal of fast-spreading invasive gobies along man-made river bank structures. Isot. Environ. Healt. S. 51 (1): 80-92. doi:10.1080/10256016.2014.993978.
22 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 23 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Breen, M.J., Reutz, C.R.III., Thompson, K.J., and Kohler, S.L. 2009. Movements of mottled
sculpins ( Cottus bairdii ) in a Michigan stream: how restricted are they? Can. J. Fish. Aquat.
Sci. 66 (1): 31-41. doi:10.1139/F08-189.
Bronnenhuber, J.E., Dufour, B.A., Higgs, D. M., and Heath, D.D. 2011. Dispersal strategies,
secondary range expansion and invasion genetics of the nonindigenous round goby,
Neogobius melanostomus , in Great Lakes tributaries. Mol. Ecol. 20 (9): 1845-1859.
doi:10.1111/j.1365-294X.2011.05030.x.
Brownscombe, J.W., and Fox, M.J. 2012. Range expansion dynamics of the invasive round
goby (Neogobius melanostomus ) in a river system. Aquat. Ecol. 46 (2): 175-189.
doi:10.1007/s10452-012-9390-3. Draft
Cammaerts, R., Spikmans, F., van Kessel, N., Verreycken, H., Chérot, F., Demol, T., and
Richez, S. 2012. Colonization of the Border Meuse area (The Netherlands and Belgium) by
the non-native western tubenose goby Proterorhinus semilunaris (Heckel, 1837) (Teleostei,
Gobiidae). Aquat. Invasions. 7(2): 251–258. doi:10.3391/ai.2012.7.2.011.
Cook, E.J., Ashton, G., Campbell, M., Coutts, A., Gollasch, S., Hewitt, CH., Liu H., Minchin,
D., Ruiz, G., and Shucksmith, R. 2008. Non-native aquaculture species release: Implications
for aquatic ecosystems. In: Aquaculture in the Ecosystem. Edited by M. Holmer, K. Black,
C.M. Duarte, N. Marbà and I. Karakassis). Springer, London, UK. pp. 155-184.
23 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 24 of 42
Cookingham, M.N., and Reutz, C.R., III. 2008. Evaluating passive integrated transponder tags for tracking movements of round gobies. Ecol. Fresh. Fish. 17 (2): 303-311. doi:10.1111/j.1600-0633.2007.00282.x.
Corkum, L.D., MacInnis, A.J., and Wickett, R.G. 1998. Reproductive habits of round gobies.
Great Lakes Res. Rev. 3: 13-20.
Coulter, A.A., Bailey, E.J., Keller, D., and Goforth, R.R. 2016. Invasive Silver Carp movement patterns in the predominantly free-flowing Wabash River (Indiana, USA). Biol.
Invasions. 18 (2): 471-785. doi:10.1007/s10530-015-1020-2.
Elston, D.A., Moss, R., Boulinier, T.,Draft Arrowsmith, C., and Lambin, X. 2001. Analysis of aggregation, a worked example: numbers of ticks on red grouse chicks. Parasitology. 122(5):
563-569. doi:10.1017/S0031182001007740.
FAME Consortium. 2004. Manual for the application of the European Fish Index - EFI. A fish-based method to assess the ecological status of European rivers in support of the Water
Framework Directive. Version 1.1, January 2005. Available from http://fame.boku.ac.at/downloads/manual_Version_Februar 2005.pdf.
Fraser, D.F., Gilliam, G.F., Daley, M.J., Le, A.N., and Skalski, G.T. 2001. Explaining leptokurtic movement distributions: intrapopulation variation in boldness and exploration.
Am. Nat. 158 (2): 124-135. doi:10.1086/321307.
24 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 25 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Freeman, M.C. 1995. Movements by two small fishes in a large stream. Copeia. 1995(2): 361-
367. doi:10.2307/1446899.
Gozlan, R.E. 2008. Introduction of non-native freshwater fish: is it all bad? Fish Fish. 9(1):
106-115. doi:10.1111/j.1467-2979.2007.00267.x.
Gozlan, R.E., Britton, J.R., Cowx, I., and Copp, G.H. 2010. Current knowledge on non-native
freshwater fish introductions. J. Fish Biol. 76 (4): 751-786. doi:10.1111/j.1095-
8649.2010.02566.x.
Groen, M., Sopinka, N.M., Marentette, J.R., Reddon, A.R., Brownscombe, J.W., Fox, M.G., Marsh-
Rollo, S.E., and Balshine, S. 2012. Is Draft there role of aggression in round goby invasion fronts?
Behaviour. 149: 685-703. doi:10.1163/1568539X-00002998.
Gutowsky, L.F.G., and Fox, M.J. 2011. Occupation, body size and sex ratio of round goby
(Neogobius melanostomus ) in established and newly invaded areas of an Ontario river.
Hydrobiologia. 671(1): 27-37. doi: 10.1007/s10750-011-0701-9.
Hicks, K.A., and Servos, M.R. 2017. Site fidelity and movement of a small-bodied fish
species, the rainbow darter ( Etheostoma caeruleum ): Implications for environmental effects
assessment. River Res. Applic. 33 (7): 1016-1025. doi:10.1002/rra.3161.
Hirsch, P.E., Thorlacius, M., Brodin, T., and Burkhardt-Holm, P. 2017. An approach to
incorporate individual personality in modelling fish dispersal across in-stream barriers. Ecol.
Evol. 7(2): 720-732. doi:10.1002/ece3.2629.
25 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 26 of 42
Hudy, M., and Shiflet, J. 2009. Movement and recolonization of Potomac sclupin in a
Virginia stream. N. Am. J. Fish. Manage. 29 (1): 196-204. doi:10.1577/M07-101.1.
Chaung, A., and Peterson, CH.R. 2016. Expanding population edges: theories, traits, and trade-offs. Global Change Biol. 22 (2): 494-512. doi:10.1111/gcb.13107.
Janáč, M., Valová, Z., and Jurajda, P. 2012. Range expansion and habitat preferences of non- native 0+ tubenose goby ( Proterorhinus semilunaris ) in two lowland rivers in the Danube basin. Fund. Appl. Limnol. 181(1): 73-85. doi: 10.1127/1863-9135/2012/0321.
Janáč, M., Jurajda, P., Kružíková, L., Roche, K., and Prášek, V. 2013a. Reservoir to river passage of age-0+ year fishes, indicationDraft of a dispersion pathway for a non-native species, J. Fish Biol. 82 (3): 994-1010. doi:10.1111/jfb.12037.
Janáč, M., Šlapanský, L., Valová, Z., and Jurajda, P. 2013b. Downstream drift of round goby
(Neogobius melanostomus ) and tubenose goby ( Proterorhinus semilunaris ) in their non- native area. Ecol. Freshwat. Fish. 22 (3): 430-438. doi: 10.1111/eff.12037.
Janáč, M., Valová, Z., Roche, K., and Jurajda, P. 2016. No effect of round goby Neogobius melanostomus colonization on young-of-the-year fish density or microhabitat use. Biol.
Invasions. 18 (8): 2333-2347. doi:10/1007/s10530-016-1165-7.
Janáč, M., Bryja, J., Ondračková, M., Mendel, J., and Jurajda, P. 2017. Genetic structure of three invasive gobiid species along the Danube-Rhine invasion corridor, similar distributions, different histories. Aquat. Invasions. 12 (4): 551-564. doi:10.3391/ai.2017.12.4.11.
26 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 27 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Johnson, T.B., Allen, M., Corkum, L.D., and Lee, V.A. 2005. Comparison of methods needed
to estimate population size of round gobies ( Neogobius melanostomus ) in western Lake Erie.
J. Great Lakes Res. 31(1): 78-86. doi:10.1016/S0380-1330(05)70239-2.
Jurajda, P., and Peňáz, M. 1994. Fish community of the lower regulated stretch of the river
Morava, Czech Republic. Fol. Zool. 43 (1): 57-64.
Kelle,r R.P., and Lodge, D.M. 2007. Species invasions from commerce in live aquatic
organisms: problems and possible solutions. BioScience 57 (5): doi:428-436.
10.1641/B570509.
Knaepkens, G., Bruyndoncx, L., and Eens,Draft M. 2004. Assessment of residency and movement
of the endangered bullhead ( Cottus gobio ) in two Flemish rivers. Ecol. Freshwat. Fish. 13 (4):
317-322. 10.1111/j.1600-0633.2004.00065.x.
Kornis, M.S., and Vander Zanden, M.J. 2010. Forecasting the distribution of the invasive
round goby (Neogobius melanostomus ) in Wisconsin tributaries to lake Michigan. Can. J.
Fish. Aquat. Sci. 67 (3): 553-562. doi:10.1139/F10-002.
Kornis, M.S., Mercado-Silva, N., and Vander Zanden, M.J., 2012. Twenty years of invasion:
a review of round goby Neogobius melanostomus biology, spread and ecological implications.
J. Fish Biol. 80 (2): 235-285. doi:10.1111/j.1095-8649.2011.03157.x.
Landsman, S.J., Nguyen, V.M., Gutowsky, L.F.G., Gobin, J., Cook, K.V., Binder, T.R.,
Lower, N., McLaughlin, R.L., and Cooke, S.J. 2011 . Fish movement and migration studies in
27 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 28 of 42
the Laurentian Great Lakes: Research trends and knowledge gaps. J. Great Lakes Res. 37 (2):
365-379. doi:10.1016/j.jglr.2011.03.003.
LaRue, E.A., Reutz, C.R.III., Stacey, M.B., and Thum, R.A. 2011. Population genetic structure of the round goby in Lake Michigan: implications for dispersal of invasive species.
Hydrobiologia 663(1): 71-82. doi:10.1007/s10750-010-0555-6.
Lucas, M.C., and Baras, E. (2001). Migration of freshwater fish. Blackwell Science Ltd.,
Oxford, UK.
Lynch, M.P., and Mensinger, A.F. 2012. Seasonal abundance and movement of the invasive round goby (Neogobius melanostomus Draft) on rocky substrate in the Duluth – Superior harbour of lake Superior. Ecol. Freshwat. Fish. 21 (1): 64-74. doi:10.1111/j.1600-0633.2011.00524.x.
Marentette ,J.R., Wang, G., Tong, S., Sopinka, N.M., Taves, M.D., Koops, M.A., and
Balshine, S. 2011. Laboratory and field evidence of sex-biased movement in the invasive round goby. Behav. Ecol. Sociobiol. 65 (12): 2239-2249. doi:10.1007/s00265-011-1233-z.
Masson, L., Brownscombe, J.W., and Fox, M.G. 2016. Fine scale spatio-temporal life history shifts in an invasive species at its expansion front. Biol. Invasions. 18 (3): 775-792. doi:10.1007/s10530-015-1047-4.
Meunier, B., Yavno, S., Ahmed, S., and Corkum, L.D. 2009. First documentation of spawning and nest guarding in the laboratory by the invasive fish, the round goby ( Neogobius melanostmus ). J. Great Lakes Res. 35 (4): 608-612. doi:10.1016/j.jglr.2009.08.012.
28 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 29 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Mitsuo, Y., Ohira, M., Tsunoda, H., and Yuma, M. 2013. Movement patterns of small benthic
fish in lowland headwater streams. Freshwater Biol. 58 (11): 2345-2354.
doi:10.1111/fwb.12214.
Myles-Gonzales, E., Burness, G., Yavno, S., Rooke, A., and Fox, M.G. 2015. To boldly go
where no goby has gone before: boldness, dispersal tendency, and metabolism at the invasion
front. Behav. Ecol. 26 (4): 1083-1090. doi:10.1093/beheco/arv050.
Ovidio, M., Baras, E., Goffaux, D., Giroux, F., and Philippart, J.C. 2002. Seasonal variations
of activity pattern of brown trout ( Salmo trutta ) in a small stream, as determined by radio-
telemetry. Hydrobiologia. 470(1-3): 195-202.Draft doi:10.1023/A:1015625500918.
Padilla, D.K., and Williams, S.L. 2004. Beyond ballast water: aquarium and ornamental
trades as resource of invasive species in aquatic ecosystems. Front. Ecol. Environ. 2(3): 131-
138. doi:10.1890/1540-9295(2004)002[0131:BBWAAO]2.0.CO;2.
Penuto, C.M., Krakowiak, P.J., and Janik, C.E. 2010. Seasonal abundance, diet, and energy
consumption of round gobies ( Neogobius melanostomus ) in Lake Erie tributary streams. Ecol.
Freshwat. Fish. 19(2): 206-215. doi:10.1111/j.1600-0633.2010.00405.x.
Phillips, B.L., Brown, G.P., Travis, J.M.J., and Shine, R. 2008. Reid´s paradox revisited: The
evolution of dispersal kernels during range expansion. Am. Nat. 172(1): 34-48.
doi:10.1086/588255.
29 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 30 of 42
Phillips, E.C., Washek, M. E., Hertel, A.W., Niebel, B.M., 2003. The round goby ( Neogobius melanostomus ) in Pennsylvania tributary streams of Lake Erie. J. Great Lakes Res. 29 (1): 34-
40. doi:10.1016/S0380-1330(03)70413-4.
Poos, M., Dextrase, A.J., Schwalb, A.N., and Ackerman, J.D. 2010. Secondary invasion of the round goby into high diversity Great Lakes tributaries and species at risk hotspots: potential new concerns for endangered freshwater species. Biol. Invasions. 12 (5): 1269-1284. doi:10.1007/ s10530-009-9545-x.
Radinger, J., and Wolter, Ch. 2014. Patterns and predictors of fish dispersal in rivers. Fish
Fish. 15 (3): 456-473. doi:10.1111/faf.12028. Draft
Rahel, F.J., and Smith, M.A. 2018. Pathways of unauthorized fish introductions and types of management responses. Hydrobiologia. 817(1), 41-56. doi:10.1007/s10750-018-3596-x.
Ray, W.J., and Corkum, L.D. 2001. Habitat and site affinity of the round goby. J. Great Lakes
Res. 27 (3): 329-334. doi:10.1016/S0380-1330(01)70648-X.
R Core Team 2018. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Available from http://www.R-project.org/.
Ricciardi, A., and McIsaac, H.J. 2000. Recent mass invasion of the North American Great
Lakes by Ponto-Caspian species. Trends Ecol. Evol. 15 (2): 62-65. doi:10.1016/S0169-
5347(99)01745-0.
30 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 31 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Roche, K.F., Janač, M., and Jurajda, P. 2013. A review of Gobiid expansion along the
Danube-Rhine corridor – Geopolitical change as a driver for invasion. Knowl. Manage.
Aquat. Ecosyst., 411(01): pp. 1-23. doi:10.1051/kmae/2013066.
Sakai, A.K., Allendorf, F.W., Holt, J.S., Lodge, D.M., Molofsky, J., With, K.A., Baughman,
S., Cabin, R.J., Cohen, J.E., Ellstrand, N.C., McCauley, D.E., O'neil, P., Parker, I.M.,
Thompson, J.N., and Weller, S.G. 2001. The population biology of invasive species. Annu.
Rev. Ecol. Syst. 32: 305-332. doi:10.1146/annurev.ecolsys.32.081501.114037.
Sapota, M.R., and Skóra, K.E. 2005. Spread of alien (non-indigenous) fish species Neogobius
melanostomus in the Gulf of Gdansk (south Baltic). Biol. Invasions. 7(2): 157-164.
doi:10.1007/s10530-004-9035-0. Draft
Skalski, T.S., and Gilliam, J.F. 2000. Modelling diffusive spread in a heterogeneous
population: a movement study with stream fish. Ecology 81(6): 1685-1700.
doi:10.1890/0012-9658(2000)081[1685:MDSIAH]2.0.CO;2.
Šlapanský, L., Janáč, M., Roche, K., Mikl, L., and Jurajda, P. 2017. Expansion of round
gobies in a non-navigable river system. Limnologica. 67: 27-36. doi:10.1016/j.limno.
2017.09.001.
Thorlacius, M., Hellström, G., and Brodin, T. 2015. Behavioral dependent dispersal in the
invasive round goby Neogobius melanostomus depends on population age. Curr. zool. 61 (3):
529-542. doi:10.1093/czoolo/61.3.529.
31 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 32 of 42
Valová, Z., Jurajda, P., and Janáč, M. 2006. Spatial distribution of 0+ juvenile fish in differently modified lowland rivers. Folia zool. 55 (3): 293-308.
Valová, Z., Konečná, M., Janáč, M., and Jurajda, P. 2015. Population and reproductive characteristics of a non-native western tubenose goby ( Proterorhinus semilunaris ) population unaffected by gobiid competitors. Aquat. Invasions. 10 (1): 57-68. doi:10.3391/ai.2015.10.1.06.
Venables, W.N., & Ripley, B.D. 2002. Modern Applied Statistics with S. Fourth Edition.
Springer, New York, NY.
Všetičková, L., Janáč, M., Roche, K.,Draft and Jurajda, P. 2015. Assessment of posible diel and sex-related differencies in round goby ( Neogobius melanostomus ) diet. Folia Zool. 64 (2):
104-111. doi:10.25225/fozo.v64.i2.a3.2015.
Wiesner, C. 2005. New records of non-indigenous gobies ( Neogobius sp .) in the Austrian
Danube. J. Applied Ichthyol., 21 (4): 324-327. doi:10.1111/j.1439-0426.2005.00681.x.
Wonham, M.J., Carlton, J.T., Ruiz, G.M., and Smith, L.D. 2000. Fish and ships: relating dispersal frequency to success in biological invasions. Mar. Biol. 136(6): 1111-1121. doi:10.1007/s002270000303.
Wolfe, K.R., and Marsden, E.J. 1998. Tagging methods for the round goby ( Neogobius melanostomus ). J. Great Lakes Res. 24(3): 731-735. doi:10.1016/S0380-1330(98)70857-3.
32 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 33 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Yee, T. W. 2015. Vector Generalized Linear and Additive Models: With an Implementation
in R. Springer, New York, NY.
Zeileis, A., Kleiber, CH., and Jackman, S. 2008. Regression Models for Count Data in R. J.
Stat. Soft. 27 (8): pp. 1-25. doi:10.18637/jss.v027.i08.
Zuur, A.F., Ieno, E.F., Walker, N.J., Saveliev, A.A., and Smith, G.M. 2009. Zero-truncated
and zero-inflated models for count data. In: Mixed effects models and extensions in ecology
with R. Edited by A.F. Zuur, E.L. Ieno, N.J. Walker, A.A. Saveliev and G.M. Smith.
Springer, New York, NY. pp. 261-293. Draft
33 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Page 34 of 42
Figure captions:
Fig 1. Map of the area studied. (a ) Section of the Dyje River that was searched for tagged round gobies ( Neogobius melanostomus ). Empty circles indicate control points (200m long) checked for the presence of potential long-distance dispersers. ( b) Enlargement showing ‘core’ study section, where all fish were initially tagged and released. Black points indicate release points for Release experiment, grey points indicate upper and lower borders of the shoreline searched in recapture campaign. Tagging section (TS) for the Movement experiment is indicated by the dark grey area. Light grey area shows upstream and downstream buffer zones (BZ), at least 200 meters long, which were searched to capture fish that potentially moved out of the TS. The Colonisation experiment sites were randomly situated within the TS. ( c) Localisation of the site (empty square) within the European continent. The Danube River and the Czech Republic are highlighted.
Fig. 2. Distance reached between captureDraft and recapture by round goby males (points) and females (triangles) during the pre-spawning (green), spawning (red) and post-spawning (blue) seasons ( Movement experiment). Positive values show upstream movement, negative downstream. Only fish that moved beyond the original 10-m stretch (non-null movement) are shown. Fish size values in the figure were slightly adjusted by adding a random small number in order to prevent overlap of two or more points. Please note that x-axis scale interruptions were needed to show long-distance movements.
Fig. 3. Distance reached by round goby males (points) and females (triangles) between capture and recapture over periods > 200 days (includes winter months; Movement experiment). Positive values show upstream movement, negative downstream. Fig. 4. Distance reached from release point by round goby males (full points) and females (empty squares) within 30 days and its relationship to fish size ( Release experiment). Positive values show upstream movement, negative downstream.
Fig. 5. Cumulative proportion of round gobies dispersing up-(red area) and downstream (blue area) of the release point (0) within 30 days ( Release experiment). Dashed and dotted white lines determine how far 50 % and 75 % of fish dispersed, respectively (calculated separately for up- and downstream dispersers). Points determine the mean distance reached.
34 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Page 35 of 42 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Fig. 6. Distance reached from the introduction point as a function of fish size in male (upper panel) and female (lower panel) round gobies ( Release experiment). Full points = upstream dispersal, empty squares = downstream dispersal. In males, the curve predicted by GLM is shown as a solid line and 95% confidence intervals as dashed lines. No such curve is shown for females as the relationship was not significant.
Fig. 7. Distance from the 20m section border in relation to fish size ( Colonisation experiment). The curve predicted by GLMM is depicted by a solid line and 95% confidence intervals as dashed lines.
Draft
35 https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs " Page 36 of 42 !
Draft https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
Draft https://mc06.manuscriptcentral.com/cjfas-pubs Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences