Migration and rearing histories of chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) determined by ion microprobe Sr isotope and Sr/Ca transects of otoliths

Charles R. Bacon, Peter K. Weber, Kimberly A. Larsen, Reginald Reisenbichler, John A. Fitzpatrick, and Joseph L. Wooden

Abstract: Strontium isotope and Sr/Ca ratios measured in situ by ion microprobe along radial transects of otoliths of juvenile chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) vary between watersheds with contrasting geology. Otoliths from ocean-type chinook from Skagit River estuary, Washington, had prehatch regions with ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of ~0.709, suggesting a maternally inherited marine signature, extensive fresh water growth zones with ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios similar to those of the Skagit River at ~0.705, and marine-like ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios near their edges. Otoliths from stream-type chinook from central Idaho had prehatch ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios ≥0.711, indicating that a maternal marine Sr isotopic signature is not preserved after the ~1000- to 1400-km migration from the Pacific Ocean. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios in the outer portions of otoliths from these Idaho juveniles were similar to those of their respective streams (~0.708–0.722). For Skagit juveniles, fresh water growth was marked by small decreases in otolith Sr/Ca, with increases in Sr/Ca corresponding to increases in ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr with migration into salt water. Otoliths of Idaho fish had Sr/Ca radial variation patterns that record seasonal fluctuation in ambient water Sr/Ca ratios. The ion microprobe's ability to measure both ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and Sr/Ca ratios of otoliths at high spatial resolution in situ provides a new tool for studies of fish rearing and migration.

Résumé : Les concentrations de l'isotope de strontium et les rapports Sr/Ca mesurés à l'aide d'une microsonde ionique le long de coupes radiales d'otolithes de jeunes saumons quinnat (Oncorhynchus tshawytscha) varient en fonction des caractéristiques géologiques des bassins versants. Les otolithes de saumons de type océanique de l'estuaire de la Skagit, Washington, possèdent des régions antérieures à l'éclosion avec des rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de ~0,709 indiquant une signature marine héritée de la mère, des zones importantes de croissance en eau douce avec des rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de ~0,705 semblables à ceux de la Skagit et des rapports de type marin près des marges. Les otolithes de saumons de type rivière du centre de l'Idaho ont des rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr avant l'éclosion de ≥0,711, ce qui indique que la signature Sr maternelle marine ne s'est pas conservée après une migration de ~1000–1400 km depuis le Pacifique. Les rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr des zones externes des otolithes de ces jeunes saumons de l'Idaho correspondent à ceux de leurs cours d'eau respectifs (~0,708–0,722). Chez les jeunes saumons de Skagit, la croissance en eau douce s'accompagne de faibles diminutions de Sr/Ca dans les otolithes; la migration en eau salée amène un accroissement de Sr/Ca correspondant à l'augmentation de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Les otolithes des poissons d'Idaho affichent des patrons de variation radiale de Sr/Ca qui reflètent les fluctuations saisonnières des rapports Sr/Ca dans l'eau du milieu. La capacité des microsondes ioniques à mesurer les rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et Sr/Ca des otolithes à une forte résolution spatiale in situ fournit un nouvel outil pour étudier l'élevage et la migration des poissons.

[Traduit par la Rédaction]