Thermal histories, stress, and metabolic rates of chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) in Lake Ontario: evidence from intra-otolith stable isotope analyses

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Abstract:

We describe thermal histories for Lake Ontario chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) as determined from otolith 18O thermometry using computer-controlled micromilling techniques to recover otolith aragonite at subseasonal resolution. We find that during the summer months chinook salmon inhabited epilimnetic waters with temperatures of ~19–20 °C as far back as the late 1980s. Chinook would approach but rarely exceed their reported upper incipient lethal limit of approximately 22 °C, which suggests that these fish were seeking water with temperatures as high as was tolerable while otolith growth occurred. These results contrast with expected midsummer temperatures for this cold-water salmonine. Bioenergetic simulations indicate significant stress imposed upon chinook salmon. We estimate consumption to be up to 20% more and gross conversion efficiency 18% less annually relative to nominal simulations where chinook salmon are modeled nearer their preferred temperature, reinforcing previous inferences that the chinook salmon population may be near the limits of sustainability. We also find a strong negative correlation between 18O and 13C values. Therefore, seasonal and ontogenetic variation in 13C values of chinook salmon otoliths appear to be related to metabolic rate during pelagic residence and may provide an indirect method for evaluating field activity and other aspects of fish life history.

Nous décrivons l'histoire thermique des saumons quinnat (Oncorhynchus tshawytscha) du lac Ontario d'après la thermométrie 18O des otolithes à l'aide de techniques de moulinage sous contrôle d'ordinateur pour récupérer l'aragonite des otolithes à une échelle de résolution inférieure à une saison. Durant les mois d'été, les saumons quinnat habitent les eaux épilimnétiques de température ~19–20 ºC depuis la fin des années 1980. Les saumons quinnat s'approchent du seuil de leur limite thermique létale supérieure connue qui est d'environ 22 ºC, mais la dépassent rarement, ce qui laisse croire que les poissons recherchent des eaux de la plus haute température tolérable durant la période de croissance des otolithes. Ces résultats tranchent avec les températures attendues en mi-été pour ce salmoniné d'eau froide. Des simulations bioénergétiques indiquent qu'il se produit un important stress chez le saumon. Nous estimons que la consommation est de 20 % supérieure et que l'efficacité brute de conversion est de 18 % inférieure à l'échelle annuelle par rapport à des simulations nominales dans lesquelles les saumons quinnat sont traités plus près de leur température préférée; cela renforce les déductions antérieures voulant que la population de saumons quinnat soit près de ses limites de maintien. Il y a aussi une forte corrélation négative entre les valeurs de 18O et de 13C. Ainsi, les variations saisonnières et ontogéniques des valeurs de 13C des otolithes des saumons quinnat semblent être reliées au taux de métabolisme durant leur temps de résidence pélagique et cela peut fournir une méthode indirecte d'évaluer l'activité en nature et d'autres aspects du cycle biologique des poissons.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2005

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