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The growing degree-day and fish size-at-age: the overlooked metric

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Abstract:

Growth rate in ectotherms, including most fish, is a function of temperature. For decades, agriculturalists (270+ years) and entomologists (45+ years) have recognized the thermal integral, known as the growing degree-day (GDD, °C·day), to be a reliable predictor of growth and development. Fish and fisheries researchers have yet to widely acknowledge the power of the GDD in explaining growth and development among fishes. We demonstrate that fish length-at-day (LaD), in most cases prior to maturation, is a strong linear function of the GDD metric that can explain >92% of the variation in LaD among 41 data sets representing nine fish species drawn from marine and freshwater environments, temperate and tropical climes, constant and variable temperature regimes, and laboratory and field studies. The GDD demonstrates explanatory power across large spatial scales, e.g., 93% of the variation in LaD for age-2 to -4 Atlantic cod (Gadus morhua) across their entire range (17 stocks) is explained by one simple GDD function. Moreover, GDD can explain much of the variation in fish egg development time and in aquatic invertebrate (crab) size-at-age. Our analysis extends the well-established and physiologically relevant GDD metric to fish where, relative to conventional time-based methods, it provides greater explanatory power.

Le taux de croissance des ectothermes, dont celui de la plupart des poissons, est fonction de la température. Depuis des décennies, les spécialistes l'agriculture (270+ ans) et de l'entomologie (45+ ans) reconnaissent que la sommation thermique, connue sous le nom de degré-jour de croissance (GDD, °C·jour), permet de prédire de façon fiable la croissance et le développement. Les chercheurs en ichtyologie et en pêcheries tardent à reconnaître à grande échelle la puissance de GDD pour expliquer la croissance et le développement chez les poissons. Nous démontrons que la longueur en fonction du jour (LaD), la plupart des cas avant la maturation, est une solide fonction linéaire de la métrique GDD qui peut expliquer >92 % de la variation de LaD dans 41 séries de données représentant neuf espèces de poissons et tirées de milieux marins et d'eau douce, de climats tempérés et tropicaux, de régimes thermiques constants et variables et d'études de laboratoire et de terrain. La métrique GDD possède une pouvoir d'explication qui s'étend sur de grandes échelles spatiales; par exemple, une simple fonction GDD rend compte de 93 % de la variation de LaD chez des morues franches (Gadus morhua) d'âges 2–4 sur l'ensemble de leur répartition (17 stocks). De plus, GDD peut expliquer une grande partie de la variation du temps de développement des oeufs de poissons et de la taille en fonction de l'âge chez les invertébrés aquatiques (crabes). Notre analyse étend aux poissons l'utilisation de la métrique GDD, déjà bien établie et d'intérêt physiologique; cette métrique possède d'ailleurs un pouvoir explicatif plus important que les autres méthodes basées sur le temps.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2007

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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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