River-plume use during the pelagic larval stage benefits recruitment of a lentic fish

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Abstract:

Similar to coastal marine systems, Lake Erie exhibits open-water river plumes that differ physicochemically and biologically from surrounding waters. To explore their importance to yellow perch (Perca flavescens) recruitment in western Lake Erie, we tested two related hypotheses: (i) contributions of larvae to the juvenile stage (when recruitment is set) would be greater from nutrient-rich Maumee River plume (MRP) waters than from less-productive non-MRP waters; and (ii) warmer temperatures and higher zooplankton (prey) production in the MRP (versus non-MRP waters) would underlie this expected recruitment difference through “bottom-up” effects on larval growth. Peak larval yellow perch density was 10-fold and 5-fold less in the MRP than in non-MRP waters during 2006 and 2007, respectively. However, otolith microchemical analyses demonstrated that disproportionately more juvenile recruits emanated from the MRP than from non-MRP waters during both years. Although temperature and zooplankton production were higher in the MRP than in non-MRP waters during both years, observed recruitment differences were not definitively linked to bottom-up effects. Top-down effects also appeared important, as high turbidity in the MRP may offer a survival advantage by reducing predation mortality on larvae. Our research highlights the need to better understand biophysical coupling in freshwater systems and demonstrates how stochastic tributary inputs can influence fish recruitment.

Comme c’est le cas dans les systèmes marins côtiers, le lac Érié possède des panaches fluviaux en eau libre qui diffèrent des eaux environnantes par leur physico-chimie et leur biologie. Afin de déterminer leur importance sur le recrutement de la perchaude (Perca flavescens) dans la partie occidentale du lac Érié, nous testons deux hypothèses reliées : (i)la contribution des larves au stade juvénile (moment de la fixation du recrutement) est plus importante dans les eaux riches en nutriments du panache de la rivière Maumee (MRP) que dans les eaux moins productives ne provenant pas de MRP et (ii) les températures supérieures et la production plus élevée de zooplancton (proies) dans le MRP (par rapport aux eaux non MRP) expliquent cette différence attendue de recrutement par le moyen d’effets ascendants sur la croissance larvaire. Les densités maximales de larves de perchaudes ont été respectivement 10 fois et 5 fois plus faibles en 2006 et 2007 dans les eaux du MRP que dans les eaux hors du panache. Cependant, des analyses microchimiques des otolithes démontrent qu’une proportion beaucoup plus importante de jeunes recrues proviennent des eaux du MRP que des autres eaux au cours des deux années. Bien que la température et la production de zooplancton aient été plus grandes dans les eaux du MRP que dans les autres durant les deux années, les différences observées dans le recrutement ne sont pas reliées de façon définitive aux effets ascendants. Les effets descendants semblent aussi importants, puisque la forte turbidité dans le MRP peut procurer un avantage de survie en réduisant la mortalité des larves par prédation. Notre recherche souligne la nécessité de mieux comprendre le couplage biophysique dans les systèmes d’eau douce et démontre comment des apports stochastiques des tributaires peuvent influencer le recrutement des poissons.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2010

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