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Alternative life-history patterns of estuarine fish: barium in otoliths elucidates freshwater residency

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Elemental concentrations in fish otoliths (earstones) can reconstruct environmental histories of fish if predictable relationships between the environment and elemental incorporation are established. We assessed whether fresh water occupancy of black bream (Acanthopagrus butcheri) can be inferred from otolith barium concentrations (Ba was standardized to calcium (Ca) and expressed as a ratio, Ba:Ca). Otolith Ba:Ca of fish was correlated with ambient Ba:Ca. Using the natural relationships of increasing ambient and otolith Ba:Ca with decreasing salinity, fish from fresh- and salt-water environments were distinguishable. Fish caught in fresh water had approximately double the otolith Ba:Ca of those from salt-water estuaries, for both summer and winter collections. Fish with otolith Ba:Ca ≤5 µmol·mol–1 were classified as resident in salt water, and those with ≥6 µmol·mol–1 as resident in fresh water. Transects of Ba:Ca across fish otoliths classified fish to fresh- or salt-water environments. Fish were identified as having migratory patterns typical of residents, migrants with irregular patterns of diadromy, or migrants with cyclic patterns of anadromomy. Multiple migratory behaviours occurred in fish from the same estuary, indicating far more complex migratory behaviours than were previously known. The application of otolith Ba:Ca to infer freshwater occupancy of fish has rarely been studied, yet may provide more accurate classifications of estuarine environments than strontium (Sr) isotopes and otolith Sr:Ca.

Les concentrations d'éléments chimiques dans les otolithes des poissons permettent de reconstituer leur histoire environnementale, lorsqu'on réussit à établir des relations de prédiction entre l'environnement et l'incorporation des éléments. Nous avons vérifié si les concentrations de barium (Ba:Ca) dans les otolithes permettent de déterminer les séjours de « brèmes noires » (Acanthopagrus butcheri). Les concentrations de Ba:Ca des otolithes de poissons sont en corrélation avec les concentrations de Ba:Ca du milieu ambiant. À l'aide de la relation naturelle de l'accroissement de Ba:Ca dans les otolithes et le milieu en fonction inverse de la salinité, il est possible de distinguer les poissons des environnements d'eau douce et ceux d'eau salée. Les poissons capturés en eau douce possèdent des concentrations de Ba:Ca dans leurs otolithes approximativement deux fois plus élevées que les poissons provenant des estuaires d'eau salée, tant dans les récoltes d'été que d'hiver. Les poissons ayant des concentrations de Ba:Ca ≤5 µmol·mol–1 sont classifiés comme résidants d'eau salée et ceux qui en ont ≥6 µmol·mol–1 comme résidants d'eau douce. Des transects des concentrations de Ba:Ca en travers des otolithes permettent d'assigner les poissons aux environnements d'eaux douce et salée. Les poissons ont pu être ainsi classifiés comme possédant des patrons migratoires typiques de résidants, de migrateurs avec des patrons irréguliers de diadromie et de migrateurs avec des patrons cycliques d'anadromie. Divers comportements migratoires existent chez les poissons d'un même estuaire, ce qui indique que les comportements de migration sont beaucoup plus complexes qu'on le croyait jusqu'à maintenant. L'utilisation des concentrations Ba:Ca des otolithes pour identifier une résidence en eau douce reste encore peu étudiée, mais elle peut fournir des classications plus précises des environnements estuariens que l'utilisation des concentrations de Sr:Ca ou celle des isotopes de strontium.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2005-05-01

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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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