Testing early life connectivity using otolith chemistry and particle-tracking simulations

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Abstract:

We measured the otolith chemistry of adult Scotia Sea icefish (Chaenocephalus aceratus), a species with a long pelagic larval phase, along the Antarctic Circumpolar Current (ACC) and compared the chemistry with simulated particle transport using a circulation model. Material laid down in otolith nuclei during early life showed (i) strong heterogeneity between the Antarctic Peninsula and South Georgia consistent with a population boundary, (ii) evidence of finer-scale heterogeneity between sampling areas on the Antarctic Peninsula, and (iii) similarity between the eastern and northern shelves of South Georgia, indicating a single, self-recruiting population there. Consistent with the otolith chemistry, simulations of the large-scale circulation predicted that particles released at depths of 100–300 m on the Antarctic Peninsula shelf during spring, corresponding to hatching of icefish larvae from benthic nests, are transported in the southern ACC, missing South Georgia but following trajectories along the southern Scotia Ridge instead. These results suggest that the timing of release and position of early life stages in the water column substantially influence the direction and extent of connectivity. Used in complement, the two techniques promise an innovative approach for generating and testing predictions to resolve early dispersal and connectivity of populations related to the physical circulation of oceanic systems.

Nous avons déterminé la chimie des otolithes des adultes de la grande-gueule antarctique (Chaenocephalus aceratus) de la mer de Scotia, une espèce avec une longue phase larvaire pélagique, le long du courant circumpolaire antarctique (ACC), et comparé les résultats des analyses chimiques avec le transport simulé des particules à l’aide d’un modèle de circulation. Les matériaux déposés dans les noyaux des otolithes durant le début de la vie montrent (i) une forte hétérogénéité entre la péninsule antarctique et la Géorgie du Sud, ce qui correspond à une frontière de population, (ii) des indications d’une hétérogénéité à échelle plus fine entre les zones d’échantillonnage sur la péninsule antarctique et (iii) une similarité entre les plates-formes de l’est et du nord de la Géorgie du Sud, ce qui indique qu’il y a là une seule population qui assure son propre recrutement. En accord avec la chimie des otolithes, les simulations de la circulation à grande échelle prédisent que les particules libérées aux profondeurs de 100–300m sur la plate-forme de la péninsule antarctique au printemps, ce qui coïncide avec l’éclosion des larves des grandes-gueules de leurs nids benthiques, sont transportées dans le ACC sud, évitant la Géorgie du Sud, mais suivant plutôt des trajectoires le long du sud de la crête de Scotia. Ces résultats indiquent que le moment de la libération et la position des premiers stades de vie dans la colonne d’eau influencent fortement le sens et l’étendue de la connectivité. Utilisées de façon complémentaire, les deux méthodologies laissent entrevoir une approche innovatrice pour élaborer et tester des prédictions dans le but de résoudre des questions de dispersion au début de la vie et de connectivité des populations reliées à la circulation physique des systèmes océaniques.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2010

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