The Chinese pond mussel Sinanodonta woodiana demographically outperforms European native mussels

Unionid mussels are essential for the integrity of freshwater ecosystems but show rapid worldwide declines. The large-sized, thermophilic Chinese pond mussel Sinanodonta woodiana s.l., however, is a successful global invader, spread with commercially traded fish encysted with mussel larvae; its negative impacts on native mussels are expected. Here, we exploit a natural experiment provided by a simultaneous introduction of S. woodiana and four species of native unionids for water filtration to a pond in north-eastern Poland. Sinanodonta woodiana established a self-sustaining population and persisted for 19 years in suboptimal thermal conditions (mean annual temperature, 7.4 °C; mean temperature of the coldest month, − 3.7 °C, 73-day mean yearly ice-formation), extending the known limits of its cold tolerance. Over four study years, its frequency increased, and it showed higher potential for population growth than the native mussels, indicating possible future dominance shifts. Outbreaks of such sleeper populations are likely to be triggered by increasing temperatures. Additionally, our study documents the broad tolerance of S. woodiana concerning bottom sediments. It also points to the importance of intentional introductions of adult individuals and the bridgehead effect facilitating its further spread. We argue that S. woodiana should be urgently included in invasive species monitoring and management programmes.

Биоценотические связи инвазивного вида Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) с местными видами пресноводной фауны Украины

Вивчено міжвидові зв’язки інвазивного виду Sinanodonta woodiana з місцевими видами прісноводної фауни України (на прикладі ставу на річці П’ятигірка, село Романівка, Житомирська область). Половина досліджених особин китайської беззубки (45,1%) була населена симбіонтами.Змішані вторгнення спостерігалися у 17,4% особин. Серед виявлених симбіонтів можна виділити облігатних (інфузорії роду Conchophthirus і Trichodina, Aspidogaster conchicola), і факультативних (Helobdella stagnalis, личинка Chironomus sp.). Патологічного впливу паразитів (тріходін і аспідогастрів) на організм беззубок не встановлено. Найменша частота трапляння симбіонтів (11,1%) спостерігається у 2-річних особин китайської беззубки, і в них знайдений тільки один симбіонт – це інфузорія Conchophthirus sp. У 3-річних молюсків виявлено вже чотири симбіонти (частота трапляння – 44,4%). Тільки личинки Chironomus sp. оселяються в 4-річних і більш старших особинах. Інтродукція китайської беззубки негативно впливає на місцеві види перлівницевих. Так, після появи в ставку S. woodiana щільність поселення аборигенних видів Unio pictorum і Anodonta anatina значно знизилася – з 3,6 ос./м2 (у 2005 році) до 0,2 ос./м2 (у 2020 році). Отже, інвазивний вид S. woodiana вступає в біоценотичні зв’язки трьох типів (симбіоз, нейтралізм, антибіоз) і здатний істотно впливати на природну біоту водного середовища проживання.

Physicochemical characteristics of surimi-like material made from the muscle tissues of freshwater mussels (Sinanodonta woodiana Lea, 1834)

The aim of the study was to determine selected characteristics of surimi-like material (SLM) made from the muscle tissues of Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) freshwater mussels. The research material consisted of unwashed mussel muscle homogenate as the control sample—C, mussel muscle tissue twice washed with water (SLM-W) and sample washed with NaCl at a concentration of 0.169 mol/L as well as water (SLM–S). A raw control sample and surimi like-materials were analysed using the SDS-PAGE technique. They were also tested using the DMTA method (dynamic mechanical thermal analysis) while heating the samples up to 80 °C and cooling to 20 °C. The thermal drip and texture of gels after heating (75 °C, 30 min) were also determined. The washing procedure had a significant impact on the protein composition of the SLMs. A significantly (p < 0.05) higher percentage of proteins with molecular weights of 270–273 kDa and 105–110 kDa (corresponding to specific filamin isoforms), as well as 42–43 kDa (corresponding to actin), were found in the SLMs compared to sample C. Ccorrelation analysis confirmed a strong positive relationship between the percentage share of the above proteins and the values of the elasticity modulus (r ≥ 0.84) and firmness (r ≥ 0.88) of SLM gels. The SLM-S sample was characterised by the lowest significant (p < 0.05) thermal drip values. During heating, the rheological traits of all samples changed at two stages: from 20 to 50 °C and over 50 °C. The highest dynamics of variation in the elasticity modulus (G′) value were noticed at temperatures exceeding 50 °C in all samples. The G′ values in the SLM samples were significantly greater than the values in sample C. The analysis revealed a strong correlation (r ≥ 0.81) between the determinants of the texture of the SLM samples and their rheological parameters. Sample SLM-W was the one with the highest firmness and elasticity values. The analysis showed that the textural properties of the SLM samples mainly resulted from the reaction of spatial matrices to mechanical interactions.

Mikroplastik in limnischen Ökosystemen : Vorkommen, Interaktion mit Biota und Toxizität

Seit den 1950er Jahren hat sich Plastik als unverzichtbare Ressource im menschlichen Alltag etabliert. Als negative Folge dieses Booms wird seit einigen Jahrzehnten jedoch eine zunehmende Belastung aquatischer Ökosysteme mit Plastikmüll bzw. dessen Degradationsprodukten, sogenanntes „Mikroplastik“ (MP, < 5 mm) bzw. „Nanoplastik“ (NP, < 1 µm), beobachtet. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des aktuellen Vorkommens von MP in limnischen Gewässern, die Analyse der Interaktion zwischen MP und limnischen Wirbellosenarten und der daraus resultierenden Toxizität sowie eine erste Risikoabschätzung. Das Vorkommen von Mikroplastik in limnischen Gewässern wurde exemplarisch anhand der Elbe als großes Fließgewässer in Deutschland untersucht. Durch die Auswertung von elf Probestellen entlang des Verlaufs der Mittel- und Unterelbe konnte gezeigt werden, dass die MP-Konzentrationen im Sediment (2,26x10^4 – 2,27x10^7 P m^-3) im Mittel fast 150.000-fach höher sind als in der Wasserphase (0,88–13,24 P m^-3). Sedimente sind somit eine Senke für MP. Die Zusammensetzung der Polymerarten sowie MP-Formen deuten zudem an, dass die Partikel sowohl aus diffusen wie auch aus Punktquellen (z.B. Industrieabwässer) stammen. Im globalen Vergleich können die MP-Konzentrationen in deutschen Fließgewässern z. Z. als durchschnittlich betrachtet werden. Allerdings muss insgesamt davon ausgegangen werden, dass die bisher bestimmten MP-Umweltkonzentrationen die realen Konzentrationen möglicherweise unterschätzen. So zeigte die Elbestudie, dass die Sedimentfeinfraktion < 100 µm einen bedeutenden Polymeranteil enthielt. Die meisten bisher durchgeführten Studien zur Bestimmung von MP-Partikeln in Flüssen haben Partikel < 100 µm jedoch nicht in ihrer Analyse berücksichtigt. Die Interaktion von MP mit limnischer Biota wurde anhand der Artgruppen der Muscheln (Bivalvia), Schnecken (Gastropoda) sowie Krebstiere (Crustacea) näher untersucht. Die Intensität der Interaktion ist maßgeblich von der Aufnahme von MP durch die verschiedenen Arten abhängig. Anhand von zahlreichen Aufnahmestudien mit verschiedenen limnischen Arten, darunter den Muschelarten Dreissena polymorpha, Sinanodonta woodiana und Anodonta anatina, der Lungenschnecke Lymnaea stagnalis sowie der Amphipodenart Gammarus pulex, wurde nachgewiesen, dass die MP-Aufnahme von den Eigenschaften der exponierten Arten bzw. Individuen, den MP-Charakteristika sowie den Expositionsbedingungen abhängt. Die Experimente mit Muscheln verdeutlichten die rasche Aufnahme, aber auch Exkretion von MP-Partikeln innerhalb weniger Stunden. In allen drei Artgruppen war die Aufnahme konzentrationsabhängig mit zunehmender Aufnahme bei steigenden MP-Konzentrationen. Die Muschelexperimente zeigten jedoch auch, dass eine gleichzeitige Exposition mit anderen Partikeln (z.B. Nahrung) zu einer reduzierten Aufnahme führt. Auch die Größe der Testorganismen beeinflusste die Aufnahme: So nahmen im Fall der Muscheln und Krebse kleinere Individuen (bzw. im Fall der Muscheln auch Arten) relativ pro Körpermasse mehr MP-Partikel auf als größere Individuen bzw. Arten. Für alle untersuchten Arten wurde darüber hinaus gezeigt, dass die MP-Größe relevanten Einfluss auf die Menge an aufgenommenen Partikeln hat. Ein Vergleich zwischen den Artgruppen zeigte, dass Muscheln als filtrierende Organismen in den Laboruntersuchungen bei gleicher Expositionskonzentration mehr MP aufnahmen als Krebse (Zerkleinerer) und Schnecken (Weidegänger). Im Gegensatz zu Muscheln nutzen Krebstiere und Schnecken allerdings die Grenzschicht zwischen Wasser- und Sedimentphase als Suchraum für ihre Nahrung und sind in der Umwelt (auf Grund des höheren MP-Vorkommens in Sedimenten) somit möglicherweise gegenüber höheren MP-Konzentrationen exponiert als Muscheln. Die Extrapolation der gewonnenen Labordaten sowie der Vergleich mit publizierten Umweltdaten legen allerdings nahe, dass das MP-Vorkommen in Individuen aller drei Artgruppen bisher auf einige wenige MP-Partikel begrenzt ist. Ausgeprägte Unterschiede zwischen den Artgruppen sind bisher nicht erkennbar. MP-Toxizitätsstudien mit G. pulex, L. stagnalis sowie D. polymorpha konnten trotz der Berücksichtigung einer Vielzahl an Endpunkten (Mortalität, Reproduktion, Nahrungsaufnahme, oxidativer Stress, Energiereserven, Immunzellaktivität) und trotz des Einsatzes zum Teil sehr hoher MP-Konzentrationen weit oberhalb aktueller Umweltkonzentrationen nur sehr wenige MP-induzierte Effekte nachweisen, darunter eine Steigerung der Filtrationsaktivität (D. polymorpha) bzw. Veränderung der Immunfunktion von Hämolymphzellen (L. stagnalis). Zur weiteren Risikoabschätzung wurden diese Studienergebnisse mit publizierten Daten für marine und limnische Muschel- und Krebsarten in Artenempfindlichkeitsverteilungen (Species Sensitivity Distributions, SSD) zusammengeführt und jeweils eine SSD für Muscheln und Krebstiere erstellt. Die Erstellung einer SSD nur für limnische Arten ist zum jetzigen Zeitpunkt auf Grund der geringen Datenlage noch nicht möglich. ...

Population structure and symbiotic relationships of the invasive species Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) in water bodies of Ukraine

Understanding the process of penetration and distribution of the invasive species Sinanodonta woodiana is important for predicting associated changes in biodiversity and the structure of freshwater communities. The biomass, density, age and sex structure of mollusk populations were analyzed. An increase in the size of Chinese pond mussels was noted after the introduction: the shell length of individuals from a pond (Romanivka village, 2017) was 24,2% more than of mollusks from the Velyka Repida river (Matroska village, 2004), and in 2019 it increased by another 14,7% (by 42,5% compared to the shell length of the mollusks from the Velyka Repida river). The body weight of S. woodiana from the river was 125,3 g, while in the pond there was a 2,13-fold increase in body weight in 2017, with a further increase in this indicator by another 23,6% in 2019 and another 37,7% in 2020. The relative number of S. woodiana and native species Unio pictorum and Anodonta anatina in 2017 was 26,3%, 47,4% and 26,3%, in 2020 – 64,0%, 16,0% and 20,0% respectively. Ciliates of the genus Conchophthirus and Trichodina, Aspidogaster conchicola, Helobdella stagnalis, larvae of Chironomus sp. are in a symbiotic relationship with S. woodiana. The most common Conchophthirus sp. – in 21,6% of individuals. Further spread of S. woodiana to the cold regions of Ukraine and the formation of new populations in the already developed regions should be expected.

New evidence on the relationships between Hypnophila Bourguignat, 1859 and Gomphroa Westerlund, 1902 (Gastropoda: Eupulmonata: Azecidae)

Sinanodonta woodiana (Lea) and Corbicula fluminea (O. F. Müller) are among the most invasive aquatic molluscs found in Europe. Both species were recorded in the Adriatic part of Croatia for the first time in 2019 although in the Danubian Croatia they were more common. An abundant population of S. woodiana was found in an oxbow of the Cetina River; mussels with shell length of ca. 12–17 cm dominated. A population of C. fluminea was recorded in the freshwater section of the Zrmanja River above the Jankovića Buk waterfall which forms the border between the brackish and the freshwater sections of the river. Possible pathways of their introduction and reasons for their rare occurrence in contrast to the Danubian Croatia are discussed.

First records of Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) and Corbicula fluminea (O. F. Müller, 1774) (Mollusca, Bivalvia) from the Adriatic part of Croatia

Sinanodonta woodiana (Lea) and Corbicula fluminea (O. F. Müller) are among the most invasive aquatic molluscs found in Europe. Both species were recorded in the Adriatic part of Croatia for the first time in 2019 although in the Danubian Croatia they were more common. An abundant population of S. woodiana was found in an oxbow of the Cetina River; mussels with shell length of ca. 12–17 cm dominated. A population of C. fluminea was recorded in the freshwater section of the Zrmanja River above the Jankovića Buk waterfall which forms the border between the brackish and the freshwater sections of the river. Possible pathways of their introduction and reasons for their rare occurrence in contrast to the Danubian Croatia are discussed.