Optimal swimming speeds and forward-assisted propulsion: energy-conserving behaviours of upriver-migrating adult salmon

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Abstract:

Anadromous salmon migrations are energetically expensive. Long-distance migrants should be efficient in their use of energy and minimize swimming costs wherever possible. We explore swimming strategies and energy-saving tactics employed by three long-distance-migrating sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) stocks in the Fraser River watershed, British Columbia. We used stereovideography and bank-side observations to estimate swimming speeds (from tailbeat frequency) and ground speeds (using distance traveled and duration) for individuals at several sites. Salmon were highly efficient at migration (i.e., ground speeds equaled or exceeded swimming speeds) through reaches with relatively low encountered currents (<0.25 m·s-1). We speculate that salmon exploit small reverse-flow vortices to achieve this feat. With low encountered currents, most salmon migrated according to an optimal swimming speed model: migrants minimized transport costs per unit distance traveled. Generally, salmon were less efficient at migration with fast currents, although the Chilko stock were superoptimal migrants, possibly owing to unique morphology and (or) behaviours. The risk of significant delays is enhanced when fast currents are encountered. Under these conditions, relatively fast swimming speeds could minimize travel time, despite high costs. Migrants may be balancing energetic costs of migration against the fitness costs of spawning delays.

Les migrations anadromes des saumons coûtent cher en énergie. Les poissons qui migrent sur de longues distances doivent faire une utilisation efficace de l'énergie et minimiser chaque fois que c'est possible le coût de la nage. Nous avons examiné les stratégies de nage et les tactiques de conservation d'énergie chez trois populations de saumons rouges (Oncorhynchus nerka) qui migrent sur de longues distances dans le bassin du fleuve Fraser en Colombie-Britannique. À l'aide de vidéographie stéréoscopique et d'observations depuis la rive, il a été possible d'estimer la vitesse de nage (à partir de la fréquence de battement de la queue) et la vitesse au sol (au moyen de la distance parcourue et de la durée du trajet) pour des individus à plusieurs sites. Les saumons sont très efficaces dans leur migration (i.e., la vitesse au sol équivaut à la vitesse de nage ou la surpasse) dans les zones où les courants sont relativement faibles (<0,25 m·s-1). Nous pensons que les saumons utilisent des petits remous en contre-courant pour réaliser cet exploit. Dans les courants faibles, la migration de la majorité des saumons correspond à un modèle de vitesse de nage optimale : les poissons migrateurs minimisent leur coût de déplacement par unité de distance parcourue. En général, les saumons sont moins efficaces dans les courants rapides, bien que la population de Chilko se soit révélée être composée de migrateurs sur-optimaux, probablement à cause de sa morphologie et (ou) de son comportement particuliers. Le risque de délais importants est accru par la traversée de zones à courant rapide; dans ces situations, une vitesse de nage relativement rapide peut réduire la durée du trajet, malgré son coût élevé. Les saumons migrateurs doivent probablement faire un compromis entre les coûts énergétiques de la migration et les pertes de fitness dues aux délais de la fraye.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2000

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