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Turnover and fractionation of carbon and nitrogen stable isotopes in tissues of a migratory coastal predator, summer flounder (Paralichthys dentatus)

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Abstract:

Migratory and mobile fishes such as summer flounder (Paralichthys dentatus) often utilize dietary resources with stable isotope signatures that vary over time and space, potentially confounding diet analyses if tissues with slow turnover are sampled before reaching isotopic equilibrium. A laboratory diet-shift study was conducted using juvenile and young adult summer flounder to (i) determine isotopic turnover rates and fractionations of 13C and 15N in liver, whole blood, and white muscle and (ii) estimate the relative importance of growth and metabolic processes on isotopic turnover. Isotopic turnover rates were consistently ranked liver> blood> muscle owing to increased metabolic activities of liver and blood. Carbon and nitrogen half-lives ranged from 10 to 20days (liver), 22 to 44days (blood), and 49 to 107days (muscle), indicating that liver and blood are more useful than muscle as shorter-term dietary indicators for summer flounder and other migratory fishes. Growth-based fractionation estimates of wild flounder tissues ranged from 0.71‰ to 3.27‰ for carbon and from 2.28‰ to 2.80‰ for nitrogen and included the first explicit estimates for isotopic fractionation in fish blood. A generalized model for predicting the time scale of isotopic turnover from growth-based turnover parameters was also developed to help evaluate isotopic equilibrium assumptions of fishes in the field.

Les poissons migrateurs et mobiles, tels que le cardeau d’été (Paralichthys dentatus), utilisent souvent des ressources alimentaires dont les signatures d’isotopes stables varient dans le temps et l’espace, ce qui peut fausser les analyses de régime alimentaire si on échantillonne des tissus à faible taux de renouvellement avant qu’ils n’aient atteint l’équilibre isotopique. Nous avons procédé à une étude de changement de régime en laboratoire chez des juvéniles et des jeunes adultes du cardeau d’été afin (i) de déterminer les taux de renouvellement des isotopes et le fractionnement de 13C et de 15N dans le foie, le sang entier et le muscle blanc et (ii) d’estimer l’importance relative de la croissance et des taux métaboliques dans le renouvellement des isotopes. À cause des activités métaboliques plus importantes du foie et du sang, les taux de renouvellement isotopique suivent généralement l’ordre foie > sang > muscle. Les demi-vies du carbone et de l’azote varient de 10–20 jours (foie), à 22–44 jours (sang) et à 49–107 jours (muscle), ce qui indique que le foie et le sang sont de meilleurs indicateurs alimentaires à court terme que le muscle chez le cardeau d’été et les autres poissons migrateurs. Les estimations du fractionnement relié à la croissance dans les tissus de cardeaux sauvages varient de 0,71–3,27 ‰ pour le carbone et de 2,28–2,80 ‰ pour l’azote et incluent les premières estimations explicites du fractionnement isotopique dans le sang de poisson. Nous mettons au point un modèle généralisé pour prédire le taux de renouvellement isotopique pour les variables du renouvellement reliées à la croissance afin d’aider à évaluer les présuppositions concernant l’équilibre isotopique des poissons en nature.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2010

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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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