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Thermal dynamics of ovarian maturation in Atlantic cod (Gadus morhua)

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Abstract:

The timing and success of spawning in marine fish are of fundamental importance to population persistence and distribution and, for commercial species, sustainability. Their physiological processes of reproduction are regulated, in part, by water temperature, and therefore changes in marine climate may have dramatic effects on spawning performance. Using adult Atlantic cod (Gadus morhua) as a case study, we examined the links between water temperature, body size, vitellogenesis, and spawning time by conducting extensive laboratory and field studies. Our experiments documented that vitellogenesis generally starts at autumnal equinox and that oocyte growth and investment are greater in cod held at warmer temperatures. Furthermore, spawning occurred earlier when oocyte growth was more rapid. Large females spawned earlier than smaller females at warmer temperatures, but this effect vanished at colder temperatures. The experimental results were confirmed by measurements of oocyte growth collected from wild-caught cod in northern (Barents Sea) and southern (Irish Sea and North Sea) populations. The established, general model of oocyte maturation was consistent with published egg production curves of cod from these waters, considering relevant in situ temperatures recorded by individual data-storage tags on cod. These findings have considerable relevance for future studies of fish recruitment in relation to climate change.

Le calendrier et le succès de la fraie chez les poissons marins sont d’importance fondamentale pour la persistance, la répartition et, chez les espèces commerciales, la durabilité de la population. Leurs processus de régulation physiologique sont contrôlés, en partie, par la température de l’eau, si bien que des changements dans le climat marin peuvent avoir des effets considérables sur la performance de la fraie. Nous servant de la morue franche (Gadus morhua) comme espèce de cas, nous examinons les liens entre la température, la taille corporelle, la vitellogenèse et le moment de la fraie au cours d’expériences en laboratoire et d’études de terrain d’envergure. Nos expériences démontrent que la vitellogenèse débute généralement à l’équinoxe d’automne et que la croissance des oocytes et l’investissement reproductif sont plus importants chez les morues gardées aux températures plus élevées. De plus, la fraie se produit plus tôt lorsque la croissance des oocytes est plus rapide. Aux températures plus élevées, les femelles de plus grande taille fraient plus tôt que les femelles plus petites, mais ce phénomène ne se produit pas aux températures plus basses. Nos résultats expérimentaux sont confirmés par des mesures de la croissance des oocytes réalisées chez des morues capturées en nature dans des populations du nord (mer de Barents) et du sud (mers d’Irlande et du Nord). Le modèle général établi de maturation des oocytes s’accorde avec les courbes publiées de production d’œufs de morues dans ces eaux, compte tenu des températures pertinentes enregistrées in situ par des étiquettes enregistreuses individuelles sur les morues. Ces résultats sont d’une grande pertinence pour les études futures du recrutement des poissons en fonction du changement climatique.

Document Type: Research Article

Publication date: April 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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