Validation of Sr isotopes in otoliths by laser ablation multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-MC-ICPMS): opening avenues in fisheries science applications

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Abstract:

Advances in probe-based mass spectrometry allow for high spatial resolution of elemental and isotopic signatures in fish otoliths that can be used to address fundamental questions in fisheries ecology. Analyses of Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) otoliths from two river populations yield identical 87Sr/86Sr ratios using laser ablation multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-MC-ICPMS) and thermal ionization mass spectrometry (TIMS). Results were obtained from freshwater otoliths with low Sr concentrations (300–800 ppm) using high spatial resolution (50 µm) corresponding to temporal histories of ~12 days fish growth. Low natural variation in 87Sr/86Sr among otoliths from the same rivers allows for conservative estimates of external precision of techniques. Thus, we demonstrate that Sr isotope ratios obtained by LA-MC-ICPMS can be accurate and precise, bypassing the time-intensive sample preparation required by microdrilling and TIMS. This technique opens the use of Sr isotopes for broader ecological questions requiring large sample sizes to characterize nursery habitats, metapopulation dynamics, and stock discrimination similar to studies that focus on elemental concentrations, thereby providing a more robust tool for some freshwater and diadromous fishes.

Les améliorations de la spectrométrie de masse par sondes permettent d'obtenir une très haute résolution spatiale des signatures d'éléments et d'isotopes dans les otolithes des poissons, qui peuvent alors servir à résoudre des problèmes fondamentaux en écologie des pêches. Nous obtenons des rapports 87Sr/86Sr identiques dans des analyses d'otolithes de saumons quinnat (Oncorhynchus tsawytscha) de deux populations de rivière faites par spectrométrie de masse à plasma inductif avec multicollecteur après ablation au laser (LA-MC-ICPMS) et par spectrométrie de masse par ionisation thermique (TIMS). Ces résultats provenant d'otolithes d'eau douce à faible teneur de Sr (300–800 ppm) ont une haute résolution spatiale (50 µm) qui correspond à un déroulement temporel de ~12 jours de croissance chez les poissons. La faible variation naturelle de 87Sr/86Sr parmi les otolithes d'une même rivière permet de faire des estimations conservatrices de la précision externe de la méthodologie. Nous démontrons ainsi que les rapports des isotopes Sr obtenus par LA-MC-ICPMS peuvent être exacts et précis, permettant de passer outre à la longue préparation des échantillons requise par le microforage et par TIMS. Cette technique ouvre la porte à l'utilisation des isotopes de Sr pour l'étude de problèmes écologiques plus vastes qui nécessitent de grands échantillons, comme la caractérisation des habitats de nursery, la dynamique des métapopulations et la discrimination des stocks; il en va de même pour les études qui se basent sur les concentrations d'éléments. Il s'agit donc d'outils plus robustes pour l'étude de certains poissons d'eau douce et de certains migrateurs diadromes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 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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