Contemporary and historical patterns of connectivity among populations of an inland river fish species inferred from genetics and otolith chemistry

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Abstract:

Patterns of dispersal in riverine populations of Australian smelt (Retropinna semoni) were examined using otolith chemistry (Mg:Ca, Mn:Ca, Sr:Ca, Ba:Ca) and genetic markers (allozymes, mtDNA, microsatellite DNA). During a period of prolonged low flows, young-of-year smelt were collected from 13 streams within three catchments of the southern Murray–Darling Basin, Australia. Spatial differences in otolith core and edge chemical signatures and high levels of genetic assignment to sampling locations were observed, suggesting that most recruits were retained in natal areas after spawning. Following a subsequent period of hydrological connection, the same cohort was sampled as 1-year-olds. Maximum likelihood estimation using otolith core chemistry data from these fish suggested that retention in natal areas was highly variable between years and a similar, though less pronounced, pattern was evident in genetic assignments. Partitioning of genetic variation among catchments was not significant (FCT< 0.004) and probably reflects disequilibrium between migration and genetic drift due to an historical population expansion (~270000years ago). Taken together, otolith chemistry and genetic analyses suggest that contemporary dispersal of smelt within these catchments is relatively restricted and may be mediated by changes in hydrological connectivity.

Des analyses de la chimie des otolithes (Mg:Ca, Mn:Ca, Sr:Ca, Ba:Ca) et des marqueurs génétiques (allozymes, ADNmt, ADN des microsatellites) nous ont servi à examiner les patrons de dispersion des populations de rivière de l’éperlan australien (Retropinna semoni). Durant une période prolongée de débits réduits, nous avons récolté des jeunes éperlans de l’année dans 13 cours d’eau dans trois bassins du réseau hydrographique sud des fleuves Murray–Darling, Australie. Nous avons observé des différences spatiales dans les signatures chimiques du noyau et de la périphérie des otolithes et de forts niveaux d’assignation génétique aux stations d’échantillonnage, ce qui indique que la plupart des recrues restent dans les zones natales après la fraie. Nous avons échantillonné la même cohorte à l’âge de 1 an après une période subséquente de connexion hydrologique. Une estimation de vraisemblance maximale faite sur les données de chimie du noyau des otolithes chez ces poissons indique que la rétention dans les aires de naissance est très variable d’une année à l’autre; il existe un patron semblable, bien que moins prononcé, dans les assignations génétiques. Le partitionnement de la variation génétique entre les bassins n’est pas significatif (FCT< 0,004) et reflète probablement le déséquilibre entre la migration et la dérive génétique causé par une expansion de la population dans le passé (il y a ~270000 ans). En combinaison, les analyses chimiques des otolithes et les analyses génétiques laissent croire que la dispersion actuelle des éperlans dans ces réseaux hydrographiques est relativement restreinte et peut s’expliquer par les changements dans la connectivité hydrologique.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2010

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