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Interactive effects of temperature and salinity on otolith chemistry: challenges for determining environmental histories of fish

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Abstract:



The concentrations of elements and isotopes in fish otoliths may provide a method of reconstructing movements of fish by differentiating between water bodies of different temperatures and salinities. However, before otoliths can be used to reconstruct environmental histories of fish, it is necessary to assess the effects of seawater temperature and salinity on otolith microchemistry. Using controlled laboratory experiments, juvenile black bream, Acanthopagrus butcheri (family Sparidae), were reared for 50 days in aquaria of varying temperatures and salinities using three experimental designs: temperature × salinity, temperature only, and salinity only. Temperature and salinity interacted to significantly affect the elemental concentration ratios of Sr:Ca and Ba:Ca and the concentrations of isotopes d13C and d18O in otoliths. The single-factor experiments showed that temperature significantly affected the concentration ratios of Sr:Ca and Ba:Ca and the concentrations of d13C and d18O in otoliths, whereas salinity alone did not affect the concentration ratios of any elements but did affect both isotopes. The concentration ratios of Mg:Ca and Mn:Ca varied considerably among fish within the same treatment level and showed little or no effects due to temperature and (or) salinity. The significant interactive effects of temperature and salinity on otolith microchemistry highlight the need for a multifactorial approach to testing hypotheses regarding the environmental histories of fish.

Les concentrations d'éléments et d'isotopes dans les otolithes de poissons peuvent fournir une méthode pour retracer les déplacements des poissons en discriminant entre des masses d'eau de températures et de salinités différentes. Cependant, avant que les otolithes ne puissent servir à récapituler l'histoire environnementale des poissons, il est nécessaire de déterminer les effets de la température et de la salinité de l'eau de mer sur la microchimie des otolithes. Dans des expériences de laboratoire contrôlées, nous avons élevé des jeunes " brèmes noires ", Acanthopagrus butcheri (famille des Sparidae), durant 50 jours dans des aquariums de salinités et de températures différentes selon trois plans d'expérience: température × salinité, température seule et salinité seule. La température et la salinité interagissent pour affecter de façon significative les rapports des concentrations d'éléments Sr:Ca et Ba:Ca,, ainsi que des isotopes d13C et d18O dans les otolithes. Les expériences qui tiennent compte des facteurs séparément indiquent que la température affecte de façon significative les rapports des concentrations de Sr:Ca, Ba:Ca, d13C et d18O dans les otolithes, alors que la salinité seule n'affecte pas les rapports des éléments, mais seulement les deux isotopes. Les rapports des concentrations de Mg:Ca varient considérablement chez les poissons soumis à un même traitement et ne sont que peu affectés par la température et/ou par la salinité ou alors ne sont pas affectés du tout. Les effets significatifs de l'interaction de la température et de la salinité dans la microchimie des otolithes mettent en relief la nécessité d'adopter une approche multifactorielle dans l'évaluation des hypothèses sur l'histoire environnementale des poissons.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-11-01

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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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