Effects of nutrient enrichment on recruitment of age-0 fathead minnows (Pimephales promelas): potential impacts of environmental change on the Boreal Plains

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Abstract:

Eutrophication in lakes on the Canadian Boreal Plains is predicted to increase because of climate and land-use changes. The resulting increase in lake productivity might then increase recruitment of young fish via increased food availability, growth, and survival. To assess this hypothesis, we manipulated nutrient concentrations in experimental ponds and examined mechanisms influencing production and survival of age-0 fathead minnows (Pimephales promelas). Nutrient enrichment increased phytoplankton biomass (chlorophyll a) sevenfold in treatment compared to reference systems. In response, fish laid more eggs and survival of age-0 fish was enhanced, both of which contributed to a more than fivefold increase in total number of age-0 fish that survived to the end of the growing season in treatment versus reference systems. A complementary enclosure experiment suggested that enhanced growth and decreased susceptibility to starvation contributes to the greater survival of age-0 fish when food resources are increased. Furthermore, overwinter mortality of age-0 fathead minnows in experimental ponds was strongly size-selective; no fish smaller than 20 mm survived winter. Because of these effects on egg production and growth and survival of age-0 fish, environmental changes predicted for the Boreal Plains could significantly alter the dynamics of fish populations.

On prédit l'eutrophisation croissante des lacs de la plaine boréale canadienne à cause des changements dans le climat et dans l'utilisation des terres. Il se peut alors que la productivité accrue des lacs augmente le recrutement des jeunes poissons à cause de la disponibilité plus grande de nourriture, de la croissance plus rapide et de la survie plus importante. Pour éprouver cette hypothèse, nous avons modifié les concentrations de nutriments dans des étangs expérimentaux et étudié les mécanismes qui influencent la production et la survie des têtes-de-boule (Pimephales promelas) d'âge 0. L'enrichissement en substances nutritives provoque un accroissement par un facteur de 7 de la biomasse du phytoplancton (chlorophylle a), par comparaison avec les témoins. En réaction, les poissons pondent plus d'oeufs et la survie des poissons d'âge 0 augmente, ce qui entraîne un accroissement de plus de 5 fois du nombre total de poissons d'âge 0 qui survivent jusqu'à la fin de la période de croissance dans les étangs traités. Une expérience complémentaire dans des enclos montre que la croissance accrue et le risque réduit d'exposition à la famine sont responsables de l'augmentation de la survie des poissons d'âge 0 lorsque les ressources alimentaires deviennent plus abondantes. De plus, la mortalité des poissons pendant l'hiver dans les étangs expérimentaux varie considérablement avec la taille et aucun poisson de taille inférieure à 20 mm ne survit à l'hiver. À cause de leurs effets sur la production d'oeufs et sur la croissance et la survie des poissons d'âge 0, les changements environnementaux que l'on prévoit dans les plaines boréales pourraient affecter la dynamique des populations de poissons de façon significative.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 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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