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Effects of the abundance of spawning sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) on nutrients and algal biomass in forested streams

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Abstract:

We used natural variation in sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) spawner biomass among sites and years in three undisturbed, forested watersheds in interior British Columbia to test the hypotheses that salmon were a major source of particulate organic matter inputs to the streams and that carcass biomass determined stream-water nutrient concentrations and epilithic algal production. Sockeye carcasses were retained at the spawning sites, primarily (75–80%) by large woody debris (LWD) or pools formed by LWD. The abundance and distribution of sockeye salmon determined stream-water nutrient concentrations and epilithic chlorophyll a concentrations during late summer and early fall when most primary production occurred in the oligotrophic streams. Periphyton accrual rates were elevated at sites with high salmon biomass. Peak chlorophyll a concentration increased with increasing carcass biomass per unit discharge above a threshold value to reach maxima 10-fold greater than ambient levels. Epilithic algae were dominated by a few common, large diatom taxa. Salmon carcasses were the dominant source of particulate organic carbon in low gradient stream reaches. Nutrient budget modeling indicated that most of the salmon-origin nutrients were exported from the spawning streams or removed to the terrestrial ecosystem; diffuse impacts may extend over a much larger area than simply the sites used for spawning.

L'étude de la variation naturelle d'un site à l'autre et d'une année à l'autre de la biomasse des reproducteurs chez le saumon rouge (Oncorhynchus nerka) dans trois petits bassins versants boisés et non perturbés de la région intérieure de la Colombie-Britannique nous a servi à vérifier les hypothèses selon lesquelles les saumons constituent un apport substantiel de matière organique particulaire dans les cours d'eau et la biomasse des carcasses est responsable des concentrations de nutriments dans l'eau et de la production des algues épilithiques. Les carcasses de saumons rouges sont retenues dans les frayères principalement (75–80 %) par la présence de débris de bois de grande taille (LWD) ou dans les cuvettes formées par les LWD. L'abondance et la répartition des saumons rouges expliquent les concentrations de nutriments dans l'eau et les concentrations de chlorophylle a à la fin de l'été et au début de l'automne au moment où la plus grande partie de la production primaire se fait dans ces cours d'eau oligotrophes. Les taux d'accumulation du périphyton sont élevés au sites de forte biomasse de saumons. Les concentrations maximales de chlorophylle a augmentent en fonction de la biomasse des carcasses par unité de débit au-dessus d'un seuil, pour atteindre des maximums 10 fois plus élevés que les concentrations ambiantes. Les algues épilithiques sont dominées par quelques espèces communes de diatomées de grande taille. Les carcasses de saumons constituent la source principale de carbone organique particulaire dans les cours d'eau à pente faible. Des modèles de bilans de nutriments indiquent que les substances nutritives qui proviennent des saumons sont en majorité exportées en aval des cours d'eau de fraye ou incorporées dans les écosystèmes terrestres; il peut y avoir des impacts diffus sur une surface beaucoup plus étendue que celle des seuls sites de fraye.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2004

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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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