Evaluating otolith Sr/Ca as a tool for reconstructing estuarine habitat use

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Abstract:

There is no standard method to determine the applicability of otolith Sr/Ca ratio to reconstructing estuary use. We have developed a novel method to determine the response of otolith Sr/Ca to changes in water Sr/Ca and salinity in San Francisco Estuary (California, USA). We perform correlated, spatially resolved Sr/Ca and Sr isotope measurements using otoliths from adult striped bass (Morone saxatilis) in the San Francisco Estuary to estimate the otolith–water Sr/Ca partition coefficient (DSr= 0.305± 0.009). DSr did not vary significantly with salinity, and therefore the salinity–otolith Sr/Ca model was constructed by substituting the partition coefficient into the nonlinear salinity–water Sr/Ca mixing model for the system. The model demonstrates that the primary factor controlling the response of Sr/Ca to salinity is the Ca concentration in the freshwater source flowing into the estuary. A concentration of 60ppm Ca is an approximate threshold below which estuary Sr/Ca increases rapidly to near the marine Sr/Ca at low salinities (5‰–15‰), thereby providing sharp delineation of estuary entrance, but little to no discrimination among higher salinity habitats. Our approach provides a general framework for assessing the potential utility of Sr/Ca in estuarine systems and specifically for the San Francisco Estuary.

Il n’y a pas de méthode standard pour déterminer l’applicabilité du rapport Sr/Ca dans les otolithes pour la reconstitution de l’utilisation d’un estuaire. Nous avons mis au point une nouvelle méthode pour déterminer la réponse de Sr/Ca des otolithes aux changements de Sr/Ca et de salinité de l’eau dans l’estuaire de San Francisco (Californie, É.-U.). Nous avons obtenu des mesures corrélées et à résolution spatiale de Sr/Ca et de l’isotope Sr à partir d’otolithes du bar d’Amérique (Moxone saxatilis) dans l’estuaire de San Francisco afin d’estimer le coefficient de partitionnement otolithe–eau de Sr/Ca (DSr= 0,305± 0,009). DSr ne varie pas de façon significative en fonction de la salinité; nous avons donc construit le modèle salinité–Sr/Ca de l’otolithe en substituant le coefficient de partitionnement dans le modèle de mélange non linéaire de salinité–eau Sr/Ca du système. Le modèle démontre que le facteur principal de contrôle de la réponse de Sr/Ca à la salinité est la concentration de Ca dans la source d’eau douce qui se déverse dans l’estuaire. La concentration de 60ppm de Ca représente le seuil approximatif sous lequel le Sr/Ca de l’estuaire augmente rapidement pour s’approcher du Sr/Ca de la mer à salinités basses (5–15‰), ce qui produit une nette délimitation de l’entrée de l’estuaire, mais peu ou pas de discrimination entre les habitats de plus forte salinité. Notre méthodologie fournit un cadre général pour l’évaluation de l’utilité potentielle de Sr/Ca dans les systèmes estuariens et en particulier dans l’estuaire de San Francisco.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2011

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