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Reconstructing the lives of fish using Sr isotopes in otoliths

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For many species, understanding the processes underlying variation in life history strategies is limited by the difficulty of tracking individuals throughout their lives. Within the rapidly expanding field of otolith microchemistry, novel approaches are being combined with state-of-the-art analytical techniques to provide new and valuable information about the environmental history of fishes. However, no approach to date allows the reconstruction of fish movements at high temporal resolution (weeks to months) over relatively small spatial scales (1–10 km). We used micromilling techniques to extract strontium (Sr) isotopic signatures from the otoliths of four returning Atlantic salmon (Salmo salar) adults. Distinct Sr isotopic signatures were detectable from four life cycle stages, including prefeeding hatchery development, rearing stream growth, smolt out-migration, and ocean residence. High-resolution analyses of Sr isotope records establish that natal stream signatures are recoverable and show that both site fidelity within the freshwater stage and the timing of migration vary considerably among individuals. Results made possible with this approach provide insight into a long-standing debate on the mobility of salmon during their nonmigratory stage. The ability to resolve flexible behaviors of salmon increases our understanding of their population biology and conservation needs.

Chez de nombreuses espèces, la difficulté de suivre les individus tout au cours de leur vie limite la compréhension des processus qui sous-tendent la variation des stratégies de leur cycle biologique. Des méthodes nouvelles dans le domaine en pleine expansion de la micro-chimie des otolithes, combinées à des techniques analytiques toutes récentes, fournissent des informations nouvelles et précieuses sur l'histoire environnementale des poissons. Cependant, aucune technique ne permet actuellement de retracer les déplacements des poissons sur une haute échelle temporelle (semaines à mois), sur une échelle spatiale relativement réduite (1–10 km). Nous avons utilisé des techniques de microfraisage pour extraire les signatures isotopiques de strontium (Sr) des otolithes de 4 saumons altantiques (Salmo salar) adultes de retour de la mer. Des signatures distinctes du Sr isotopique dans les otolithes se reconnaissent à quatre stades du cycle, le développement en pisciculture antérieur au début de l'alimentation, la croissance dans le cours d'eau d'élevage, la migration des saumoneaux vers la mer et le séjour en eau salée. L'analyse de haute précision des isotopes de Sr dans les otolithes révèle que la signature du cours d'eau d'origine peut être décelée et démontre que la fidélité au site durant la phase d'eau douce et le calendrier de la migration varient considérablement d'un individu à un autre. Cette méthodologie apporte des perspectives nouvelles dans le vieux débat sur la mobilité des saumons durant leur phase non migratrice. La possibilité de déterminer les comportements flexibles chez les saumons vient améliorer notre compréhension de la biologie des populations et de leurs exigences en vue d'une meilleure conservation. [Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 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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