Mechanisms of density dependence in stream fish: exploitation competition for food reduces growth of adult European bullheads (Cottus gobio)

Abstract

In field experiments using cage enclosures, exploitation competition for invertebrate prey reduced individual growth of adult European bullheads (Cottus gobio) despite a dietary shift that maintained total prey biomass consumption. Growth of bullheads was negatively density dependent over a range of densities found in the field and total biomass production per enclosure was unrelated to stocking density. Individuals grew faster when invertebrate densities were experimentally elevated above ambient levels, indicating that bullheads were food limited. Parallel dietary shifts in response to manipulation of both bullhead density and resource availability suggested that exploitation competition for preferred Gammarus pulex prey was the primary cause of density-dependent growth. Switching to smaller prey species did not prevent growth of bullheads declining with increasing per capita food competition, indicating that the alternative prey were less profitable. Evidence for interference competition was limited. These results caution against the assumption that demographic rates of stream fish are density independent after the juvenile phase and demonstrate instead that density-dependent growth may potentially regulate populations at the adult stage via effects on fecundity and survival.

Résumé: Dans des expériences de terrain dans des enclos en forme de cages, la compétition d'exploitation pour les proies invertébrées a réduit la croissance individuelle de goujons (Cottus gobio) malgré un changement de régime alimentaire qui a permis le maintien de la consommation totale de proies en biomasse. La croissance des goujons est reliée négativement à la densité dans la gamme des densités observées en nature et la biomasse totale produite par enclos est indépendante de la densité de l'empoissonnement. Les individus croissent plus rapidement lorsque les densités d'invertébrés sont accrues expérimentalement au-dessus des densités ambiantes, ce qui indique que les goujons sont limités par la nourriture. Des changements de régime alimentaire menés en parallèle en réaction à la manipulation à la fois de la densité des goujons et de la disponibilité des ressources laissent croire que la compétition d'exploitation pour la proie préférée Gammarus pulex est la cause principale de la dépendance de la croissance vis à vis la densité. La substitution d'espèces de proies plus petites n'empêche pas le déclin de la croissance des goujons en fonction de l'augmentation de la compétition pour la nourriture par individu, ce qui indique que les proies de rechange sont moins profitables. Il y a peu d'indications de l'existence d'une compétition d'interférence. Ces résultats mettent en garde contre la présupposition que les taux démographiques des poissons d'eau courante sont indépendants de la densité une fois la phase juvénile terminée et démontrent, au contraire, qu'une croissance dépendante de la densité peut potentiellement contrôler les populations au stade adulte par l'intermédiaire des effets sur la fécondité et la survie.

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