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Bioenergetics and mercury dynamics in fish: a modelling perspective

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Abstract:

The concentration of mercury in fish generally increases with age and size. Although a number of hypotheses have been invoked to explain this pattern, our understanding of the processes regulating the accumulation of mercury in fish is currently inadequate. In this study, we used a simple mass balance model to explore how the relationship between mercury concentration and fish age is affected by bioenergetics processes and prey contamination. We show that mercury concentration increases with fish age when older fish consume more contaminated prey or when metabolic costs associated with activity also increase with fish size. Our analyses further indicate that the relative importance of growth rate, activity costs, and consumption rates for mercury concentration can vary widely. We also show that changes in the energy density of fish and their prey with fish size could also affect the relationship between mercury concentration in fish and age. Application of this mass balance model indicates that bioenergetics models underestimate the activity costs of lake trout. A simple approach is presented to estimate activity costs of fish under field conditions.

Les teneurs en mercure augmentent généralement en fonction de l'âge et de la taille chez les poisons. Bien qu'un certain nombre d'hypothèses aient été invoquées pour expliquer ces observations, notre compréhension des processus qui régissent l'accumulation du mercure chez les poissons est présentement inadéquate. Dans cette étude, nous utilisons un bilan massif simple pour explorer comment la relation entre les teneurs en mercure et l'âge des poissons est affectée par les processus bioénergétiques et la contamination des proies. Nous démontrons que la teneur en mercure des poisons augmente avec l'âge lorsque les poisons les plus âgés se nourrissent de proies qui sont davantage contaminées ou lorsque les coûts métaboliques associés à l'activité augmentent avec la taille des poissons. De plus, nos analyses indiquent que l'effet relatif de la croissance, des coûts associés à l'activité, et des taux de consommation sur les teneurs en mercure des poissons varient grandement. Nous démontrons également que les changements au niveau de la densité calorique des poissons et de leurs proies peuvent affecté la relation entre les teneurs en mercure et l'âge des poissons. Une application de ce bilan massique indique que les modèles bioénergétiques sous-estiment les coûts associés à l'activité des touladis. Nous présentons une approche simple pour estimer les coûts associés à l'activité des poissons en milieu naturel.

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-08-01

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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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