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Quantifying the combined effects of attempt rate and swimming capacity on passage through velocity barriers

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Abstract:

The ability of fish to migrate past velocity barriers results from both attempt rate and swimming capacity. Here, I formalize this relationship, providing equations for estimating the proportion of a population successfully passing a barrier over a range of distances and times. These equations take into account the cumulative effect of multiple attempts, the time required to stage those attempts, and both the distance traversed on each attempt and its variability. I apply these equations to models of white sucker (Catostomus commersoni) and walleye (Stizostedion vitreum) ascending a 23-m-long flume against flows ranging from 1.5 to 4.5 m·s–1. Attempt rate varied between species, attempts, and over time and was influenced by hydraulic variables (velocity of flow and discharge). Distance of ascent was primarily influenced by flow velocity. Although swimming capacity was similar, white sucker had greater attempt rates, and consequently better passage success, than walleye. Over short distances, models for both species predict greater passage success against higher velocities owing to the associated increased attempt rate. These results highlight the importance of attraction to fish passage and the need for further investigation into the hydraulic and other environmental conditions required to simultaneously optimize both attempt rate and passage success.

La capacité des poissons de migrer à travers une barrière d'eau rapide résulte à la fois de la fréquence des tentatives et de la capacité de nage. Cette relation apparaît ici de façon formelle et des équations permettent d'estimer la proportion de la population qui réussit à traverser une barrière sur une gamme de distances et de temps. Ces équations tiennent compte de l'effet cumulatif de tentatives répétées, du temps requis pour organiser ces tentatives, ainsi que de la distance traversée à chaque tentative et sa variabilité. Les équations ont été appliquées à des modèles de meuniers noirs (Catostomus commersoni) et de dorés (Stizostedion vitreum) qui remontent une canalisation de 23 m contre des courants variant de 1,5 à 4,5 m·s–1. La fréquence des tentatives varie en fonction de l'espèce, et du temps, ainsi que d'une tentative à l'autre, et elle est influencée par les variables hydrauliques (vitesse du courant et débit). La distance de la remontée est surtout influencée par la vitesse du courant. Bien que la capacité de nage soit semblable chez les deux espèces, les meuniers noirs font plus de tentatives de remontée et leur taux de réussite est plus élevé que celui des dorés. Sur de courtes distances, les modèles des deux espèces prédisent un taux de réussite plus élevé dans les vitesses de courant plus fortes, parce qu'il y a, dans ces conditions, une fréquence plus grande de tentatives. Ces résultats mettent en lumière l'importance de l'attraction exercée par les passes migratoires et la nécessité d'études plus poussées sur les conditions environnementales et hydrauliques qui optimisent à la fois la fréquence des tentatives et la réussite des traversées.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: September 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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