Predation by invasive alien water frogs (Pelophylax) in Southwest Finland

Abstract

Biological invasions are a major cause of biodiversity loss worldwide. Water frogs (Pelophylax spp.) have expanded beyond their native range in Europe. In Finland, invasive water frog populations have established in the southwest, yet their dietary habits and potential impacts on native fauna remain poorly understood. In this study, water frogs were collected from two habitats in Southwest Finland during summer and autumn 2023 (n = 73) to investigate their diet. Intestinal contents were analysed using DNA metabarcoding with COI and 12S markers. Sequence data were processed into sequence variants and identified to taxa. Prey composition was analysed using redundancy analysis, similarity percentage analysis, and diversity metrics. A new metric, the Potential Biodiversity Pressure Index (PBPI), was developed and applied. DNA metabarcoding of 68 edible frogs (Pelophylax kl. esculentus) revealed a diverse diet of 104 prey taxa across 26 orders, dominated by Coleoptera, Diptera, Trichoptera, and Hymenoptera. Diet included terrestrial, semi-aquatic, and aquatic prey, indicating cross-habitat foraging. Native amphibians Rana arvalis were found in the diet. Redundancy analysis showed significant effects of site and season on prey composition, while size and sex were nonsignificant. PBPI highlighted elevated threat by edible frog predation on Trichoptera and Odonata. Edible frogs exhibit a generalist feeding strategy likely shaped by prey availability and seasonal variation. High PBPI on Odonata indicates potential impacts on this insect group of conservation concern. These findings underscore the frogs’ role as an ecotonal predator and emphasize the need for monitoring and management of invasive water frog populations in Finland.

Haitalliset vieraslajit ovat yksi merkittävimmistä syistä biodiversiteetin vähenemiseen maailmanlaajuisesti. Sammakkoeläimistä erityisesti vihersammakot (Pelophylax-suvun lajit) ovat viime vuosina levinneet alkuperäisen esiintymisalueensa ulkopuolelle Euroopassa. Suomessa nämä haitalliset vieraslajit ovat vakiintuneet erityisesti Lounais-Suomessa, mutta niiden ravinnonkäytöstä ja vaikutuksista alkuperäisiin lajeihin tiedetään vasta hyvin vähän. Tässä tutkimuksessa vihersammakoita kerättiin kahdelta paikalta Lounais-Suomessa kesän ja syksyn 2023 aikana (n = 73). Suoliston sisältö analysoitiin DNA-massaviivakoodauksen avulla käyttäen kahta kohdealuetta (COI ja 12S). Sekvenssidata puhdistettiin ja analysoitiin sekvenssivarianteiksi, jotka tunnistettiin lajeihin. Saalisyhteisön koostumusta tarkasteltiin redundanssianalyysillä, prosentuaalisella samankaltaisuustestillä ja monimuotoisuusanalyysien avulla. Tutkimuksen aikana kehitettiin myös potentiaalinen biodiversiteettipaineen indeksi (PBPI), joka paljasti vihersammakoiden uhkaamat hyönteislahkot. Massaviivakoodaus 68 ruokasammakolta (Pelophylax kl. esculentus) paljasti monipuolisen ravinnon, johon kuului 104 saalistaksonia. Saalisyhteisöä hallitsivat kovakuoriaiset (Coleoptera), kaksisiipiset (Diptera), vesiperhoset (Trichoptera) ja pistiäiset (Hymenoptera). Ravinto koostui pääosin maalla esiintyvistä lajeista, mutta myös vesieliöitä löytyi näytteistä, mikä osoittaa ruokasammakoiden saalistusvaikutuksen molempiin elinympäristöihin. Ruokasammakon saaliissa havaittiin myös kotimaisia sammakkolajeja, kuten Rana arvalis. Redundanssianalyysi osoitti saalisyhteisön vaihtelevan merkittävästi paikasta ja vuodenajasta riippuen. Sen sijaan sammakon koko ja sukupuoli eivät vaikuttaneet tässä tutkimuksessa saalislajiyhteisön koostumukseen. PBPI-analyysi paljasti, että ruokasammakot kohdistavat suurinta suhteellista painetta vesiperhosiin (Trichoptera) ja sudenkorentoihin (Odonata). Ruokasammakot ovat moniruokaisia ja niiden ravinto määräytyy todennäköisesti paikallisen saalislajiston ja kausivaihtelun mukaan. Ruokasammakoiden aiheuttama korkea biodiversiteettipaine tiettyjä hyönteislahkoja kohtaan (PBPI) sekä niiden alkuperäisiin sammakkolajeihin kohdistama saalistus voivat vaikuttaa paikallisten hyönteispopulaatioiden rakenteeseen ja alkuperäisten sammakkolajien populaatioihin. Nämä havainnot korostavat vihersammakoiden roolia haitallisina vieraslajeina ja tarvetta seurata sekä hallita niiden populaatioita Suomessa.