Otolith chemistry to determine movements of diadromous and freshwater fish

Déterminer les déplacements des poissons diadromes et d’eau douce par la chimie de l’otolithe

Southern Seas Ecology Laboratories, School of Earth and Environmental Sciences, Darling Building DP 418, University of Adelaide, SA 5005, Australia

Corresponding author: bronwyn.gillanders@adelaide.edu.au

Received: 11 February 2005
Accepted: 31 May 2005

Abstract

Determining the timing or frequency of movement of fish and the relative importance of different habitats is difficult. Advances in otolith chemical techniques and interpretations (including elemental ratios and stable isotopes) suggest that this is a powerful method for determining movement of fish. To date, the majority of applications have involved marine fish, however, otolith chemistry has the potential to determine movements of diadromous and freshwater fish; I therefore review freshwater applications of otolith chemistry in this paper. Despite some limitations regarding strontium:calcium (Sr:Ca) ratios (e.g. Sr concentration of the water is not always measured, Sr:Ca ratios in freshwater can exceed marine waters, and mixed results for the relationship between otolith Sr and salinity), they have been widely used for a variety of applications involving diadromous species and more recently freshwater fish. In addition, barium:calcium (Ba:Ca) ratios have recently been used to determine movements of diadromous and estuarine species, as ambient ratios are possibly linked to environmental flows. Several studies have also investigated the use of multielemental otolith composition to discriminate between groups of fish collected from different lake or river systems, but a wider range of applications are possible. Several applications of Sr isotopes have also been investigated, most of which is focused on salmonids (e.g. distinguishing fish from different river systems, determining movement history of individual fish). Relatively few studies have investigated the use of other isotopes (e.g. oxygen, sulphur) for determining movements. Otolith elemental ratios and stable isotopes have great potential to determine movements of freshwater species, with possible applications likely to increase as analytical technology improves.

Résumé

Déterminer le moment où la fréquence des déplacements des poissons et l'importance relative de différents habitats est difficile. Le progrès dans les techniques de la chimie de l'otolithe et les interprétations (rapports des éléments chimiques élémentaires et ceux des isotopes stables) suggèrent qu'il s'agit de méthodes performantes pour déterminer les déplacements des poissons. La majorité des applications a été développée chez les poissons marins; cependant, la chimie de l'otolithe a la capacité potentielle de déterminer les mouvements des poissons diadromes et d'eau douce. Ainsi, j'ai donc fait la synthèse des applications de la chimie de l'otolithe en milieu dulçaquicole. Malgré quelques limites concernant les rapports strontium:calcium (Sr:Ca) (la concentration en Sr dans l'eau n'est pas toujours mesurée, les rapports Sr:Ca en eau douce peuvent excéder ceux en eau de mer, avec divers résultats pour les relations entre le Sr de l'otolithe et la salinité), ils ont été largement utilisés pour une grande variété d'applications relatives aux espèces diadromes, et plus récemment aux poissons d'eau douce. De plus, les rapports barium:calcium (Ba:Ca) ont été récemment utilisés pour déterminer les déplacements des espèces diadromes et estuariennes, en tant que rapports liés au débit et donc à l'environnement. Plusieurs études présentent l'utilisation de la composition chimique pluri-élémentaire de l'otolithe pour différencier des groupes de poissons capturés dans différents lacs ou bassins hydrographiques mais l'étendue des applications est plus large. Plusieurs applications des isotopes du Sr ont été étudiées; la plupart porte sur les salmonidés (distinction des poissons de différents fleuves, détermination des déplacements au cours de la vie d'un poisson). Relativement peu d'études portent sur les autres isotopes (oxygène, sulfure) pour la détermination des déplacements. Les rapports des éléments chimiques et ceux de leurs isotopes stables ont un grand potentiel pour déterminer les déplacements des espèces d'eau douce, avec l'augmentation probable des possibilités d'applications conjointement avec l'amélioration des techniques analytiques.