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Shifting gears: enzymatic evidence for the energetic advantage of switching diet in wild-living fish

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Abstract:

Large variations in the activity and scaling patterns of enzymes involved in anaerobic metabolism exist and appear to be related to species differences in the locomotory habits of fish. Here, we show how the scaling of muscle lactate dehydrogenase (LDH) activity is highly variable in fish, not only among species, but also among populations of yellow perch (Perca flavescens) and lake trout (Salvelinus namaycush) exhibiting large differences in the scaling of fish activity costs. These differences in LDH scaling properties were significantly related to differences in diet ontogeny. Scaling coefficients and adjusted R2 values of LDH versus body size relationships were both threefold higher in fish that do not make important diet shifts among planktivory, benthivory, and piscivory than in those that do. We argue that fish activity and related glycolytic potential are reset to lower values whenever fish are able to switch diet to larger prey while growing; we implicate the burst component of foraging (mostly attacks) as being responsible for changes in activity costs. Our results suggest that anaerobic power requirements in fish are highly plastic and adapted to local and recent food web conditions. We discuss these findings in relation to optimal foraging theory and the energetic basis of prey-size selection.

Il existe de grandes variations dans les patterns d'activité et d'échelonnage des enzymes impliquées dans le métabolisme anaérobique qui semblent être reliées à des différences spécifiques d'habitudes locomotrices chez les poissons. Nous démontrons ici que l'échelonnage de l'activité de la lactate déshydrogénase (LDH) du muscle est très variable chez les poissons, non seulement d'une espèce à l'autre, mais aussi d'une population à l'autre chez la perchaude (Perca flavescens) et le touladi (Salvelinus namaycush), lorsque les populations possèdent d'importantes différences dans l'échelonnage des coûts de leurs activités. Ces variations dans l'échelonnage de la LDH sont reliées de façon significative à des différences dans l'ontogénie de l'alimentation. Les coefficients d'échelonnage ainsi que les valeurs ajustées de R2 des relations de la LDH à la taille du corps sont trois fois plus élevés chez des poissons qui ne font pas de changements majeurs dans leur alimentation que chez ceux qui se nourrissent successivement au cours de leur développement de plancton, de benthos et de poissons. Nous pensons que l'activité du poisson et le potentiel glycolytique correspondant s'ajustent à des valeurs plus basses à chaque fois que le poisson peut, au cours de sa croissance, changer son alimentation pour des proies plus grandes; la composante « emballement » de la quête de nourriture (surtout des attaques) est sans doute responsable des changements dans le coût des activités. Nos résultats laissent croire que les besoins de puissance anaérobique sont très variables chez les poissons et que ces besoins s'adaptent aux conditions locales et récentes du réseau alimentaire. Ces résultats sont examinés en relation avec la théorie de la quête optimale de nourriture et de la base énergétique de la sélection des proies en fonction de leur taille.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2002

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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