Effects of Water Hyacinth Invasion to Aquatic Biodiversity of Lakes in Pokhara Valleyo Nepal

Abstract

Proliferation of non-native invasive species poses a serious hazard on ecosystem structure and functioning, leading to decline in native species, habitat alteration, and nutrient cycling. Water hyacinth (Pontederia crassipes) is native in Brazil and now it is spreading globally in tropical and subtropical regions with detrimental impact in aquatic ecosystem. Despite the presence of water hyacinth in the Pokhara valley lakes for over two decades, its impact on water quality and aquatic biodiversity in the lakes of Pokhara Valley remains largely unexplored. To minimize the gap, the current study explored the effect of invasion of water hyacinth on physicochemical parameters, and abundance and diversity of macro-invertebrates, fishes and waterbirds in the lakes of Pokhara. The lakes were categorized into water hyacinth presence and absence habitat on the basis of occurrence of water hyacinth. Water hyacinth was present in Phewa, Begnas and Rupa throughout the study period, however, all area was not occupied by it. Therefore, each lake was categorized in water hyacinth presence and absence habitat, and the small lakes are without water hyacinth and are kept under water hyacinth absence habitat. The seasonal data on water quality, macro-invertebrates, fish and waterbird species were collected from 24 sampling plots from 2019 to 2020. The water sample, macro-invertebrates and fish were collected from each plot of 50 × 50 m2 using plastic bottles, Peterson’s Grab Sampler and gill net enclosures, respectively. Waterbirds data were collected from 50 m radius of each plot by direct observation. Water quality was found to be degraded in areas with water hyacinth. Free carbon dioxide and water temperature had the significant and positive association with water hyacinth coverage but opposite for same was recorded for other parameters including depth, transparency, pH, dissolved oxygen, total alkalinity and nitrate. Water hyacinth invasion has had the detrimental impact on the abundance and diversity some macro-invertebrates, fish and waterbirds in the lakes of Pokhara Valley. During the study period, 29 macro-invertebrate’s species were collected including 26 genera from 21 families and 15 orders, with orders Diptera and Haplotaxida being less abundant in areas infestation with water hyacinth. The study also documented overall 20 species of fishes including 18 genera, eight families and six orders with Cyprinidae the most abundant family. The exotic species Nile tilapia (Oreochromis niloticus) was found to be the most abundant fish in both areas, with higher abundance in areas with water hyacinth (p < 0.001). Exotic fish species were positively correlated with water hyacinth coverage (R = 0.066; p < 0.001). A total of 32 waterbird species of 11 families were recorded in the lakes of Pokhara Valley. The study found the water hyacinth infested area had lower threatened waterbird abundance compared to areas without it (p = 0.023). The abundance and species richness of threatened waterbird declined in water hyacinth presence habitat during this study period but these were positively correlated with depth of and overall bird abundance. The current study provided the baseline data of invasion of water hyacinth and its effect on the physicochemical parameters and aquatic fauna of the lakes. Therefore, the lake managers and policymakers can use these data to develop policies for removing or managing water hyacinth in the lakes of Pokhara Valley to improve aquatic biodiversity conservation. आयातित मिचाहा प्रजातिहरूको फैलावटले पारिस्थितिक प्रणालीको संरचना र कार्यप्रणालीमा गम्भीर खतरा निम्त्याउँछ, जसले स्थानीय प्रजातिहरूमा गिरावट, बासस्थान परिवर्तन र पोषक तत्व चक्र संचालनमा असर गर्दछ । जलकुम्भी (Pontederia crassipes) ब्राजिलको स्थानीय विरूवा हो र अहिले यो संसारभरका उष्ण र उपोष्ण क्षेत्रका सबै जसो मुलुकहरूमा मिचाहा प्रजातिको रूपमा फैलिरहेको छ र जलीय पारिस्थितिक प्रणालीमा नराम्रो असर पारिरहेको छ । पोखरा उपत्यकाका तालहरूमा दुई दशकभन्दा अगाडिदेखि जलकुम्भी भित्रिएको भए तापनि यसले तालको पानीको गुणस्तर र जलीय जैविक विविधतामा पारिरहेको प्रभावका बारेमा धेरै हदसम्म अस्पष्ट छ । यो अस्पष्टतालाई न्यूनीकरण गर्न, हालको अध्ययनले पानीको भौतिक तथा रासायनिक गुणहरू, आँखाले देख्न सकिने ढाडमा हाड नभएका जलीय जीवहरु, माछाहरू र जलपक्षीहरूको उपस्थिति र विविधतामा जलकुम्भीले पार्ने असरहरूका बारेमा अन्वेषण गरेको छ । यो अध्ययनको लागि सर्वप्रथम तालहरूलाई जलकुम्भी पाइने र नपाइने ठाउँको आधारमा वर्गीकरण गरियो । फेवाताल, वेगनासताल र रूपातालमा जलकुम्भी भएका र नभएका दुवै खालका अध्ययन क्षेत्रहरू निर्धारण गरियो भने साना तालहरूमा जलकुम्भी नभएको हुनाले प्रत्येक तालमा जलकुम्भी नभएको एउटा मात्र अध्ययन क्षेत्र निर्धारण गरिएको थियो । यसरी सन् २०१९ देखि २०२० सम्ममा जम्मा ५० मिटर × ५० मिटरका २४ वटा अध्ययन क्षेत्रहरूबाट पानी, ढाडमा हाड नभएका जीवहरू, र माछाहरूको मौसमी नमुनाहरू सङ्कलन गरिएको थियो । पानी, ढाडमा हाड नभएका जीवहरू र माछाहरूको नमुना सङ्कलन गर्न क्रमश प्लाष्टिकका बोतलहरू, पेटरसन ग्रयाब स्याम्पलर (Peterson’s Grab Sampler) र गिल नेट प्रयोग गरियो । जलपक्षीहरूको नमुना भने प्रत्येक अध्ययन क्षेत्रमा ५० मिटर अर्धब्यासभित्र प्रत्यक्ष अवलोकन विधिद्वारा गरिएको थियो । जलकुम्भीको कारणले गर्दा तालको पानीको गुणस्तर खस्किएको पाइएको छ । जलकुम्भीले ओगटेको प्रतिशतसँग कार्वन डाइअक्साइड र पानीको तापक्रमको अत्यन्तै सकरात्मक सम्बन्ध रहेको पाइयो तर पानीको गहिराइ, पारदर्शिता, घुलनशील अक्सिजन, कुल क्षारीयता र नाइट्रेट लगायतका अन्य मापदण्डहरूमा यसको नकरात्मक असर पाइयो । पोखरा उपत्यकाका तालहरूमा मिचाह जलकुम्भीको फैलावटले गर्दा ढाडमा हाड नभएका जीवहरु, माछा र जलपक्षीहरूको उपलब्धता तथा विविधतामा नकरात्मक प्रभाव पारेको भेटियो । अध्ययन अवधिभरमा ढाडमा हाड नभएका जीवहरुका २१ परिवारहरू (Families) र १५ अर्डरहरूबाट जम्मा २६ जातिसहित २९ प्रजातिहरू सङ्कलन गरिएको थियो । अर्डरहरू डिप्टेरा (Diptera) र ह्याप्लोटाक्सिडा (Haplotaxida) समुहका जीवहरूको उपस्थिति जलकुम्भी भएको क्षेत्रमा धेरै कम पाइयो । त्यसैगरी माछाका आठ परिवारहरू (Families) र छ अर्डरहरूबाट १८ जातिसहित २० प्रजातिहरू अभिलेख गरिएको छ, जसमा साइप्रिनिडे (Cyprinidae) सबैभन्दा प्रचुर मात्रामा पाइएको परिवार रह्यो । जलकुम्भी भएको र नभएको दुबै ठाउँहरूमा मिचाहf प्रजातिको माछा नाइल तिलापिया (Oreochromis niloticus) प्रचुर मात्रामा पाइएको थियो तर पनि तुलनात्मकरूपमा जलकुम्भी भएको क्षेत्रमा यसको उपस्थिति बढी थियो (p = ०.००१) । मिचाहा प्रजातिका माछाहरू र जलकुम्भीले ओगटेको क्षेत्रफल बिच असाध्यै सकारात्मक सम्बन्ध भएको पाइयो (p = ०.००१) । यो अध्ययन अवधिमा पोखरा उपत्यकाका तालहरूमा ११ परिवार (Families) भित्र ३२ प्रजातिका जलपक्षीहरू पाइएका थिए । जलकुम्भी नभएको क्षेत्रको तुलनामा जलकुम्भी भएको क्षेत्रमा धेरै रैथाने जलपक्षीहरू पाइएको थियो (p = ०.०२३) । संसारभरि नै खतरामा परेका जलपक्षीहरूको प्रचुरता र यिनीहरूको प्रजाति सङ्ख्या जलकुम्भी भएको बासस्थानमा अति नै कम पाइयो तर यी पक्षीहरूको सम्बन्ध पानीको गहिराइ र समग्र पक्षी उपलब्धतासँग सकारात्मक रहेको भेटियो । यस अध्ययनले तालको पानीको भौतिक तथा रासायनिक गुणहरूमा र जलीय जीवहरूमा जलकुम्भीको प्रभावका बारेमा आधारभूत तथ्याङ्क प्रदान गरेको छ । तसर्थ पोखरा उपत्यकाका तालहरूको जलीय जैविक विविधता संरक्षणमा सुधार गर्न, तालबाट जलकुम्भी हटाउन वा व्यवस्थापन गर्न र नीति निर्माण गर्न ताल व्यवस्थापकहरू र नीति निर्माताहरूको निमित्त यी तथ्याङ्कहरू उपलब्धिमूलक हुनेछन्, जसले गर्दा त्यहाँ रहेका जीवजन्तुहरूको संरक्षण गर्न मद्दत गर्ने छ ।