Some aspects of perturbation in the structure and biodiversity of the ecosystem of Lake Victoria (East Africa)

Quelques aspects de perturbation dans la structure et la biodiversité de l'écosystème du lac Victoria (Afrique de l'Est)

¹ Present address: Kinneret Limnological Laboratory, Israel Oceanographic and Limnological Research Company Ltd., P.O.B. 345, Tiberias, 14102 Israel
² Biological Station, University of Oklahoma, HC 71 Box 205, Kingston, OK 73439, USA
³ Kenya Marine and Fisheries Research Institute, Kisumu Laboratory, P. O. Box 1881, Kisumu, Kenya
⁴ Boston University Marine Program, Department of Biology, Boston University, 5 Cummington Street, Boston, MA 02215, USA

Received: 6 June 1994
Accepted: 28 September 1994

Abstract

Dramatic changes in the Lake Victoria (East Africa) environment were observed after the introduction of the Nile perch (Lates niloticus) in the 1950s. An extraordinary spectrum of endemic haplochromine fishes, a result of intralacustrine adaptive radiation was reduced by massive species extinctions (ca. 65%) due in part to predation by Nile Perch. Such an abrupt destruction of natural diversity has never before been documented by scientists. Lake Victoria's haplochromine species flock comprised upwards of 400 species (5% of the world's known freshwater fishes), encompassing a remarkably wide trophic spectrum and constituting 83% of the lake's total fish biomass. The lot evolved in an isolated part of the Nile system since the formation of the lake basin about 750 × 10³ years ago, but quite possibly as recently as 14 × 10³ years ago, when most of the lake dried up. More than 50% of the haplochromine species (by number) were phytoplankton-zooplankton-detritus consumers; 55% of their biomass were detritivores and 27% zooplanktivores. The piscivore Nile perch (Lates niloticus) was first introduced into Lake Victoria in 1954. It underwent rapid population expansion in the 1980s, accompanied by haplochromine decline. Consequently, phytoplankton and detritus consumption by fishes was reduced. The biomass of the endemic Cyprinidae Rastrineobola argentea increased, as did its fishery, and predation pressure on zooplankton was therefore intensified. The population of the prawn Caridina niloticus became very dense, mostly in deep waters. The fishery and fish industry were altered fundamentally. Limnological changes suggesting eutrophication have been observed since 1960: hypolimnetic anoxia increased and the period of extensive vertical mixing was restricted to about one month per year; phytoplankton productivity increased and shifts from diatom to blue-green dominance occurred. Increased inputs of N (from the 1920s) and P (from the 1950s), induced through precipitation and human activity in the catchment area (agricultural and urban developments, deforestation, etc.) and high water levels accompanied by decline of available silicon, have persisted. Both top-down (Nile perch piscivory) and bottom-up (nutrient changes) influences enhanced eutrophication. The concurrent system changes in nutrient dynamics may have contributed an additional impact to the extinctions of haplochromine fishes.

Résumé

Suite à l'introduction dans les années 1950 de la perche du Nil (Lates niloticus) dans le lac Victoria, des changements importants ont été observés. Un grand nombre de poissons endémiques Haplochromines, résultat d'une radiation adaptative lacustre importante, a disparu par extinction massive (près de 65 % des espèces) due en partie à la prédation exercée par la perche du Nil. Une telle destruction de la diversité naturelle n'avait jamais été observée auparavant par des scientifiques. Le groupe des Haplochromines du lac Victoria comprend plus de 400 espèces (5 % des poissons d'eau douce connus dans le monde), formant un remarquable réseau de relations trophiques constituant ainsi 83 % de la biomasse totale en poissons du lac. Le « species flock » a pu évoluer dans un système isolé du reste du bassin du Nil il y a environ 750 000 ans, mais aussi plus récemment il y a 14000 ans lorsque le lac s'est retrouvé dans une période d'assèchement. Le prédateur Lates niloticus a été introduit la première fois en 1954. La population se développa rapidement dans les années 1980 accompagnée par un déclin du nombre des Haplochromines. Consécutivement, la consommation de détritus et de phytoplancton par les poissons s'est réduite. La biomasse du Cyprinidae, Rastrineobola argentea, a augmenté ainsi que sa pêche, et par conséquent la prédation sur le zooplancton s'est intensifiée. La population de crevettes, Caridina niloticus, devint dense, en particulier en eau profonde. La pêche et ses filières industrielles furent gravement altérées. Des modifications limnologiques, souvent liées au problème d'eutrophisation, ont été observées depuis 1960 : l'anoxie dans les couches d'eau les plus profondes du lac augmenta et la période de mélange vertical entre couches d'eau se limita à un mois par an : la productivité phytoplanctonique augmenta et un changement d'occurrence des diatomées vers des algues bleues et vertes se produisit. L'augmentation de l'azote (depuis les années 1920) et du phosphore (depuis les années 1950) provoquée par les précipitations et l'intensification des activités humaines dans la zone du lac (agriculture, développement urbain, déforestation...) ainsi que le haut niveau des eaux du lac accompagné d'une baisse des silicates disponibles ont persisté. La conjonction d'éléments comme la prédation exercée par la perche du Nil et les modifications dans la composition des éléments nutritifs ont nettement influencé le phénomène d'eutrophisation. Les modifications dans la dynamique des éléments nutritifs pourraient aussi avoir contribué à l'extinction des poissons Haplochromines.