Invasive non-indigenous crayfish species as a threat to the noble crayfish (Astacus astacus L.) populations in Estonia

Abstract

Once abundant, indigenous noble crayfish stocks in Europe have suffered from a long-term population decline due to the spread of North-American crayfish species. They are latent carriers of the crayfish plague agent Aphanomyces astaci, which is lethal to all European native crayfish species. Until 2008, Estonia was one of the last countries where alien crayfish species had not been recorded in the wild. Presently, two potential plague carriers – signal and spiny cheek crayfish - are present in Estonian rivers, and the marbled crayfish is available in the Estonian aquarium trade. The objectives of this thesis were: (i) to give an overview of the status and distribution of signal crayfish and its possible role in a series of crayfish plague outbreaks in the noble crayfish populations of Estonia; (ii) to estimate survival of the marbled crayfish in Estonian winter conditions and the effect of different feeds on survival, growth, reproduction, behaviour and carapace colouration; (iii) to develop a new set of microsatellite markers for the noble crayfish that also cross-amplify in the potentially invasive narrow-clawed crayfish. Since 2008, the signal crayfish has been recorded at four sites in Estonia, and has caused the extinction of noble crayfish populations at least at two sites. The dispersed pattern of the signal crayfish distribution indicates that these populations are the result of illegal human-assisted introductions. Crayfish plague outbreaks in noble crayfish populations are caused by different A. astaci genotype groups – A, B and E. This indicates that signal crayfish, or possibly other alien crayfish species, may have spread the crayfish plague. This study showed that marbled crayfish can survive in Estonian winter conditions and successfully reproduce later on. Different levels of astaxanthine and protein in feed have a significant effect on carapace colouration, growth rate and mortality of the marbled crayfish. The marbled crayfish has a good adaptability to different environmental conditions, reproduces parthenogenetically, and their spread to the natural environment must be strictly prevented. Using next generation sequencing technology, a set of 48 tetranucleotide repeat microsatellite markers for the noble crayfish were developed that partially cross-amplify in the narrow-clawed crayfish, and can be used for the detection of possible hybrids between these sister species with largely overlapping distribution areas.

Kunagised külluslikud jõevähi varud on kõikjal Euroopas kahanenud. Selle põhjuseks on peamiselt Ameerikast pärit invasiivsete vähi võõrliikide levik, kuna olles ise immuunsed, kannavad nad edasi Euroopa vähiliikidele surmavat vähikatku tekitajat Aphanomyces astaci. Kuni 2008. aastani oli Eesti üks vähestest riikidest Euroopas, kus vähi võõrliike looduses ei esinenud. Praeguseks on Eesti loodusest leitud vähikatku kandvad signaal- ja ogapõskne vähk. Akvaariumikaubanduses levib potentsiaalselt ohtlik marmorvähk. Doktoritöö eesmärk on (i) anda ülevaade signaalvähi seisundist ja levikust ning tema võimalikust rollist hiljutistes vähikatku puhangutes Eestis; (ii) hinnata marmorvähi ellujäämust Eesti talvistes tingimustes ning eri söötade mõju tema kasvule, paljunemisele, käitumisele ja kesta värvusele; (iii) töötada välja uued mikrosatelliitmarkerid jõevähi ja Eesti naaberriikides leviva potentsiaalselt ohtliku vähi võõrliigi – kitsasõralise vähi geneetilisteks uuringuteks ja nende hübriidide usaldusväärseks tuvastamiseks. Alates 2008. aastast on signaalvähke leitud Eestis neljast veekogust ning kahest neist on jõevähk tänaseks kadunud. Signaalvähi leiukohtade hajusa paiknemise järgi võib arvata, et ta on Eestisse illegaalselt sisse toodud. Vähikatku puhangud jõevähi asurkondades on põhjustanud A. astaci A, B ja E genotüübigrupid, mis näitab, et katku levitab signaalvähk ja võimalik, et ka teised vähi võõrliigid. Katsed näitasid, et marmorvähk on võimeline ellu jääma Eesti talvistes kliimatingimustes ja anda seejärel edukalt järglasi. Erineva astaksantiini- ja proteiinisisaldusega söödad mõjutasid marmorvähkide kooriku värvust, kasvu ja suremust, mis näitab nende head kohanemis- ja paljunemisvõimet erinevates keskkonnatingimustes. Seetõttu tuleb vältida tema sattumist loodusesse. Doktoritöö käigus töötati välja 48 tetranukleotiidsete kordustega mikrosatelliitmarkerit jõevähile, mis osaliselt töötavad ka Eesti jaoks võõrliigil – kitsasõralisel vähil ning on seetõttu kasutatavad nende kahe liigi hübriidide usaldusväärseks tuvastamiseks piirkondades, kus nende leviala kattub.