Rates and components of carbon turnover in fish muscle: insights from bioenergetics models and a whole-lake 13C addition

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Abstract:

Stable isotopes are widely employed to describe energy flow in aquatic communities, though interpretation of results can be confounded by the fact that organisms integrate over vastly different time scales. We used results from a 56-day whole-lake 13C addition and a bioenergetic modeling approach to estimate dorsal muscle carbon turnover rates in a natural setting for three sizes of bluegill (Lepomis macrochirus), largemouth bass (Micropterus salmoides), and yellow perch (Perca flavescens). Generally, dynamic 13C models with a metabolic tissue replacement term were better supported than models predicting isotopic change from growth alone, except when relative growth rates were highest (age0 bluegill). Across species and size classes, the percentage of carbon change due to tissue replacement was variable (2%–80%) and independent of fish size. The half-life of 13C in age0 fishes was similar and ranged from 8 to 18days. In contrast, adult tissue half-lives were much longer (116–173days). Based on these and previously published estimates, fish mass (g) was a strong predictor of fish carbon turnover rates, : log()= –3.65– 0.20log(mass), r2= 0.71.

Les isotopes stables servent couramment à décrire le flux d'énergie dans les communautés aquatiques, même si le fait que les divers organismes les intègrent à des échelles temporelles extrêmement différentes peut introduire de la confusion dans l'interprétation des résultats. Nous utilisons une addition expérimentale de 13C de 56jours dans un lac entier et une méthodologie de modélisation bioénergétique pour estimer dans un environnement naturel les taux de remplacement du carbone dans le muscle dorsal chez trois tailles de crapets arlequins (Lepomis macrochirus), d'achigans à grande bouche (Micropterus salmoides) et de perchaudes (Perca flavescens). En général, les modèles dynamiques de 13C avec un terme de remplacement métabolique des tissus fonctionnent mieux que les modèles qui prédisent les changements isotopiques à partir de la seule croissance, sauf lorsque les taux de croissance relative sont à leur maximum (les crapets arlequins d'âge0). Le pourcentage de changement de carbone dû au remplacement des tissus est variable (2–80%) et indépendant de la taille des poissons chez les différentes espèces et les classes de taille. La demi-vie de 13C est semblable chez tous les poissons d'âge 0 et varie de 8–18jours. En revanche, les demi-vies dans les tissus adultes sont beaucoup plus longues (116–173 jours). D'après les présentes estimations et d'autres publiées antérieurement, la masse du poisson(g) est une bonne variable prédictive des taux de remplacement du carbone () chez les poissons: log()= –3,65– 0,20log(masse), r2= 0,71.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2011

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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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