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The effects of reduced pH on chemical alarm signalling in ostariophysan fishes

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Under laboratory conditions, we examined the effects of acute exposure to weakly acidic conditions (pH 6.0) on the ability of fathead minnows (Pimephales promelas) and finescale dace (Phoxinus neogaeus) to detect and respond to conspecific and artificial alarm pheromones. Initially, minnows and dace exhibited normal antipredator responses when exposed to conspecific alarm pheromones under normal (pH 8.0) conditions. When retested at pH 6.0, we observed no significant antipredator response. However, when returned to normal pH conditions, both exhibited normal antipredator responses. Minnows exposed to the putative ostariophysan alarm pheromone (hypoxanthine-3-N-oxide) exhibited a similar trend in behavioural response. Finally, we manipulated the pH of minnow skin extract and hypoxanthine-3-N-oxide to determine the chemical mechanism responsible for this observed loss of response. Minnows exhibited significant antipredator responses to natural and artificial alarm pheromones at normal pH conditions, but did not respond to either stimulus once they had been buffered to pH 6.0 or acidified and rebuffered to pH 7.5. These data suggest that the ability of minnows and dace to detect and respond to alarm pheromones is impaired under weakly acidic conditions and that this loss of response is due to a nonreversible covalent change to the alarm pheromone molecule itself.

Nous avons examiné en laboratoire les effets d'une exposition aiguë à des conditions de faible acidité (pH 6,0) sur la capacité de têtes-de-boule (Pimephales promelas) et de ventres citron (Phoxinus neogaeus) de détecter les phéromones d'alerte de leur espèce et les phéromones artificielles et d'y réagir. Au départ, les deux espèces ont des comportements anti-prédateurs normaux à l'exposition à leurs phéromones d'alerte spécifiques dans des conditions normales (pH 8,0). À pH 6,0, elles n'ont pas de comportement anti-prédateurs significatif. Au retour aux conditions normales de pH, les deux espèces retrouvent leurs réactions anti-prédateurs normales. Les têtes-de-boule exposées à l'hormone d'alerte putative des ostariophyses (oxyde-3-N d'hypoxanthine) ont des comportements similaires. Enfin, nous avons manipulé le pH d'extraits de peau de tête-de-boule et de l'oxyde-3-N d'hypoxanthine afin de déceler le mécanisme chimique responsable de la perte de réaction observée. Les têtes-de-boule ont une réaction anti-prédateurs significative à l'hormone d'alerte naturelle ou artificielle aux conditions normales de pH; ils n'ont cependant aucune réaction à ces stimulus lorsque le pH a été modifié à 6,0 à l'aide d'un tampon ou lorsque le milieu a été acidifié de nouveau et fixé à pH 7,5 à l'aide d'un tampon. Ces données nous amènent à croire que la capacité des têtes-de-boule et des ventres citron de détecter les phéromones d'alerte et d'y réagir est affaiblie dans des conditions légèrement acides et que cette perte de réaction est due à un changement irréversible de covalent dans la molécule même de la phéromone d'alerte.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 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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