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Forecasting effects of climate change on Great Lakes fisheries: models that link habitat supply to population dynamics can help

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Abstract:

Future changes to climate in the Great Lakes may have important consequences for fisheries. Evidence suggests that Great Lakes air and water temperatures have risen and the duration of ice cover has lessened during the past century. Global circulation models (GCMs) suggest future warming and increases in precipitation in the region. We present new evidence that water temperatures have risen in Lake Erie, particularly during summer and winter in the period 1965–2000. GCM forecasts coupled with physical models suggest lower annual runoff, less ice cover, and lower lake levels in the future, but the certainty of these forecasts is low. Assessment of the likely effects of climate change on fish stocks will require an integrative approach that considers several components of habitat rather than water temperature alone. We recommend using mechanistic models that couple habitat conditions to population demographics to explore integrated effects of climate-caused habitat change and illustrate this approach with a model for Lake Erie walleye (Sander vitreum). We show that the combined effect on walleye populations of plausible changes in temperature, river hydrology, lake levels, and light penetration can be quite different from that which would be expected based on consideration of only a single factor.

Les changements climatiques futurs des Grands Lacs risquent d'avoir d'importantes conséquences sur les pêches commerciales. Les données indiquent qu'au cours du siècle dernier les températures de l'air et de l'eau dans les Grands Lacs ont augmenté et que la durée de la couverture de glace a diminué. Les modèles de circulation globale (GCM) laissent entrevoir la poursuite du réchauffement dans la région et une augmentation des précipitations. Nous présentons des données nouvelles qui indiquent que la température de l'eau a augmenté dans le lac Érié, particulièrement en été et en hiver, durant la période 1965–2000. Les prédictions des GCM associées à des modèles physiques laissent croire à des diminutions du ruissellement annuel, de la couverture de glace et des niveaux de l'eau du lac dans le futur, mais la certitude de ces prédictions est basse. L'évaluation des effets probables des changements climatiques sur les stocks de poissons nécessitera une approche intégrée qui tienne compte de plusieurs composantes de l'habitat et non de la seule température de l'eau. Nous recommandons l'utilisation de modèles mécanistes qui relient les conditions de l'habitat à la démographie des populations, afin d'explorer les effets intégrés des changements de l'habitat associés au climat. Un modèle sur le doré (Sander vitreum) du lac Érié nous sert à illustrer cette approche. Nous montrons que l'effet combiné sur les populations de dorés de changements vraisemblables de température, d'hydrologie fluviale, de niveau de l'eau du lac et de pénétration de la lumière est très différent de celui qu'on pourrait attendre de l'examen d'un seul facteur.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2006

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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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