Temperature and salinity effects on strontium incorporation in otoliths of larval spot (Leiostomus xanthurus)

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Abstract:

Temperature dependence of strontium/calcium (Sr/Ca) ratios in foraminiferal calcite and coral aragonite is well established; however, factors controlling Sr/Ca ratios in fish otoliths remain obscure. To assess temperature dependence of Sr/Ca in marine fish otoliths, we reared spot (Leiostomus xanthurus) larvae under controlled temperature (17–26 °C) and salinity (15‰ and 25‰). We found a significant linear relationship between temperature and Sr/Ca ratios, with a sensitivity of approximately 5%·°C–1. Otolith Sr/Ca values were also significantly higher at a salinity of 25‰ vs. 15‰, after accounting for differences in dissolved Sr/Ca ratios in the ambient water, with a sensitivity of approximately 1%/salinity (‰). These observations complicate the use of Sr/Ca ratios to determine temperature histories of spot larvae, because accurate temperature reconstructions are possible only with a priori knowledge of both ambient salinity and dissolved Sr/Ca ratios. Fully marine species residing in oceanic waters will not experience significant salinity variations; therefore, otolith Sr/Ca ratios may be useful recorders of temperature exposure. Otolith Sr/Ca thermometry in coastal fish species that make regular excursions into estuarine waters will be more problematic. Multiple geochemical tracers, including oxygen stable isotopes and other trace elements, may be necessary to accurately reconstruct temperature and salinity histories in these species.

Il est bien démontré que les rapports strontium/calcium (Sr/Ca) dans la calcite des foraminifères et l'aragonite des coraux sont dépendants de la température; cependant, les facteurs qui contrôlent les rapports Sr/Ca dans les otolithes des poissons restent incertains. Afin d'évaluer le lien entre la température et les rapports Sr/Ca dans les otolithes de poissons marins, nous avons élevé des larves du tambour croca (Leiostomus xanthurus) dans des conditions contrôlées de température (17–26 °C) et de salinité (15 ‰ et 25 ‰). Il existe une relation linéaire significative entre la température et les rapports Sr/Ca, avec une sensibilité d'environ 5 %/°C. Les valeurs de Sr/Ca sont aussi significativement plus élevées à la salinité de 25 ‰ qu'à 15 ‰, une fois les différences des rapports de Sr/Ca dissous dans l'eau ambiante prises en compte, avec une sensibilité d'environ 1 %/salinité (‰). Ces observations rendent plus complexe l'utilisation des rapports Sr/Ca pour reconstituer l'histoire thermique des larves du tambour croca, parce que des reconstitutions précises de la température ne sont possibles que si la salinité ambiante et les rapports de Sr/Ca de l'eau sont connus d'avance. Puisque les espèces totalement marines habitant les eaux océaniques ne subissent pas de variations significatives de salinité, les rapports Sr/Ca de leurs otolithes peuvent être d'utiles témoins de leur exposition à la température. La thermométrie à l'aide du rapport Sr/Ca des otolithes chez les espèces côtières de poissons qui font des incursions régulières dans les eaux saumâtres pose plus de problèmes. L'utilisation de multiples traceurs géochimiques, dont les isotopes stables d'oxygène et d'autres éléments traces, peut s'avérer nécessaire pour arriver à reconstituer l'histoire de l'exposition à la température et à la salinité de ces espèces.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2004

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