There is a widespread distribution of possibly toxic heavy metals, such as zinc, in aquatic ecosystems. Simultaneously aquatic food webs are changing due to declining predatory fish stocks. In this study, I examine how such an alteration of the food chain, the disappearance of a top trophic level, can affect the uptake and transfer of pollutants in lower trophic levels. I investigate a tri-trophic food chain containing resources (zooplankton), consumer fish, and predatory fish and use zinc as an example pollutant. This is done by constructing and adding a pollutant module to a stage-structured biomass model. The combined model is based on a system of eight ordinary differential equations to study the zinc concentrations in the consumer fish population in two scenarios: in the presence or absence of predatory fish, i.e., the food chain consists of either three or two trophic levels. The results show that the removal of the predator affects the concentration of the pollutant in the consumer population. In the absence of predators, the uptake of zinc from food is smaller and the zinc concentration is lower in the consumer fish population. The results remain the same for different values of the pollutant-specific parameters, i.e., uptake rate from water, assimilation efficiency, and efflux rate. This could indicate that food chain dynamics have a strong influence on the uptake and transfer of pollutants. Furthermore, this means that even if the model is parametrized to zinc in this study, the modeling tool can also be used for other pollutants with similar biokinetics as zinc. The results from this study highlight the importance to include food chain structure and dynamics when studying the uptake and transfer of pollutants. The novel knowledge and the developed tool from this study could advantageously be included to a higher degree when discussing the impact of pollution on aquatic ecosystems and mitigation measures. / Det finns en utbredd spridning av potentiellt giftiga tungmetaller, som t.ex. zink, i akvatiska ekosystem. Samtidigt förändras akvatiska födovävar på grund av minskande rovfiskbestånd. I denna studie undersöker jag hur en sådan förändring av födoväven, ett försvinnande av en trofisk toppnivå, kan påverka upptaget och överföringen av föroreningari lägre trofinivåer. Jag undersöker en tritrofisk födokedja som innehåller resurser (zooplankton), konsumentfisk och rovfisk och använder zink som ett exempel på förorening. Detta görs genom att konstruera och addera en föroreningsmodul till en stegstrukturerad biomassamodell. Den kombinerade modellen bygger på ett system med åtta ordinära differentialekvationer för att studera zinkhalterna i konsumentfiskpopulationen i två scenarier: i närvaro eller frånvaro av predatorer, dvs. födokedjan innehåller antingen tre eller två trofiska nivåer. Resultaten visar att koncentrationen av föroreningen i konsumentpopulationen förändras när födokedjan ändras. När rovfiskar saknas i systemet är upptaget av zink från föda mindre och zinkkoncentrationen lägre i konsumentfiskpopulationen. Resultaten förblir detsamma för olika värden på de föroreningsspecifika parametrarna, d.v.s. upptagshastighet från vatten, assimileringseffektivitet och utflödeshastighet, vilket skulle kunna indikera att födokedjans dynamik har ett starkt inflytande på upptag och överföring av föroreningar. Vidare innebär detta att även om modellen har parametriserats till zink i denna studie, så kan modelleringsverktyget även användas för andra föroreningar som har en liknande biokinetik som zink. Resultaten från denna studie understryker vikten av att inkludera födokedjans struktur och dynamik när man studerar upptag och överföring av föroreningar. Den nya kunskapen och det utvecklade verktyget från denna studie skulle med fördel i högre grad inkluderas när man diskuterar föroreningars påverkan på akvatiska ekosystem och vilka åtgärder som bör sättas in för att minska problemen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-508313 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Westerström, Sara |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 23026 |
Page generated in 0.0033 seconds