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Energetic consequences of diet shifts in Lake Erie rainbow smelt (Osmerus mordax)

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Abstract:

The diet of eastern Lake Erie rainbow smelt (Osmerus mordax) has changed since the 1960s, reflecting food resource shifts due to phosphorus reductions and the invasion of exotic species (dreissenid mussels and Bythotrephes longimanus). Since rainbow smelt growth was lower in the 1990s than in the 1960s, we considered diet changes as an explanation. A decrease in the proportion of zooplankton occurred in the summer (May–August) diet of two size classes (63–88 and 89–114 mm fork length) between 1961 and 1999. Within the zooplankton, the proportion of Bythotrephes increased. In spite of these changes, energy density (joules per gram) of the summer (June–August) diet has not changed since 1961. However, during the late-summer and fall, predation on Bythotrephes, and therefore the proportion of indigestible spines in the stomach, increases. Using bioenergetics models, we show that Lake Erie rainbow smelt could achieve 66%–155% greater growth between June and October if Bythotrephes spines were replaced with digestible prey items, resulting in end-of-season weights and lengths similar to the 1985–1990 period. Our results indicate that indigestible Bythotrephes spines may reduce growth by occupying space in the stomach but providing no nutritional value to the fish, thereby reducing the realized daily ration for rainbow smelt.

Le régime alimentaire des éperlans arc-en-ciel (Osmerus mordax) de l'est du lac Érié s'est modifié depuis les années 1960, reflétant ainsi les changements des ressources alimentaires dus aux réductions du phosphore et à l'invasion d'espèces exotiques (les mollusques dreissénidés et Bythotrephes longimanus). Comme la croissance des éperlans arc-en ciel est plus faible dans les années 1990 que dans les années 1960, nous avons examiné le rôle possible des changements de régime alimentaire dans ce phénomène. Il s'est produit une diminution de la proportion du zooplancton dans le régime alimentaire d'été (mai à août) des poissons de deux classes de taille (longueurs à la fourche, 63–88 mm et 89–114 mm) entre 1961 et 1999. La proportion de Bythotrephes dans le zooplancton a augmenté. Malgré ces changements, la densité énergétique (joules par gramme) du régime d'été (juin à août) n'a pas changé depuis 1961. Cependant, durant la fin de l'été et l'automne, la consommation de Bythotrephes augmente et, par conséquent, il y a une plus grande proportion d'épines indigestes dans l'estomac. Des modèles bioénergétiques montrent que les éperlans arc-en-ciel du lac Érié pourraient atteindre une croissance de 66 à 155 % plus élevée entre juin et octobre si les épines de Bythotrephes étaient remplacées par des proies digestibles, ce qui donnerait des masses et des longueurs à la fin de la saison semblables à celles observées en 1985–1990. Nos données indiquent que les épines non assimilables de Bythotrephes peuvent réduire la croissance en occupant de l'espace dans l'estomac sans apporter de bénéfice nutritionnel au poisson et en réduisant ainsi la ration quotidienne réalisée de l'éperlan arc-en-ciel.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2005

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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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