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Hypoxia-based habitat compression in the Neuse River Estuary: context-dependent shifts in behavioral avoidance thresholds

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Anthropogenic activities in estuarine watersheds alter physical and chemical characteristics of these ecosystems. Increased nutrient loading and changes in hydrology affect oxygen budgets and subsequently alter the spatial and temporal extent of hypoxia. We used classification and regression tree analyses to examine behavioral avoidance thresholds over a range of dissolved oxygen concentrations. In an examination of 10 fish species, all avoided areas with dissolved oxygen concentrations of <2.0 mg·L–1. Our data suggest that the dissolved oxygen avoidance threshold expressed by fish may be context-dependent. Specifically, the spatial extent of hypoxia significantly affected avoidance thresholds. Fish may occupy poorer quality habitat (areas with lower dissolved oxygen levels) as conditions worsen and the size of the oxygenated refuge shrinks. When the entire estuary is oxygenated, fish utilize all depths. During hypoxic episodes, fish are restricted to oxygenated, shallow, warmer areas. This habitat compression may result in higher densities and greater overlap with potential competitors and predators. Hypoxic zones alter habitat use and may increase bioenergetic costs, potentially resulting in sublethal effects, i.e., decreased growth and condition, on the estuarine fish community.

Dans les bassins hydrographiques des estuaires, l'activité humaine modifie les caractéristiques physiques et chimiques de l'écosystème. La charge accrue de nutriments et les changements hydrologiques affectent les bilans d'oxygène et, en conséquence, modifient la répartition spatiale et temporelle de l'hypoxie. Des arbres de classification et de régression (CART) nous ont permis d'étudier les seuils d'évitement comportemental sur une gamme étendue de concentrations d'oxygène dissous. Les 10 espèces de poissons testées ont toutes évité les zones de concentration d'oxygène <2,0 mg·L–1. Nos données nous laissent croire, cependant, que les seuils d'évitement des concentrations d'oxygène observés chez les poissons varient selon les conditions locales. En particulier, la répartition spatiale de l'hypoxie affecte significativement les seuils d'évitement. Les poissons peuvent occuper des habitats de qualité inférieure (zones où les concentrations d'oxygène sont faibles) lorsque les conditions se détériorent et que la taille des refuges oxygénés rétrécit. Lorsque tout l'estuaire est oxygéné, les poissons occupent toutes les profondeurs. Durant les périodes d'hypoxie, les poissons sont restreints aux zones oxygénées, peu profondes et chaudes. Une telle compression de l'habitat peut entraîner un accroissement des densités et un chevauchement plus important avec les compétiteurs et les prédateurs potentiels. La présence de zones hypoxiques modifie l'utilisation de l'habitat et peut faire augmenter les coûts métaboliques, ce qui peut entraîner des effets sublétaux chez la communauté des poissons de l'estuaire, tels qu'une croissance réduite et une condition physique diminuée.[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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