有戒指的事情

你有没有注意到正交树干的年轮?计算这些戒指可以告诉你一个树的年龄。这是因为每个环是由两部分组成:一个浅色的乐队的木头,在春天和初夏形成,和深色带形成于夏末和秋季的木头。因此,灯带和邻近的黑带代表树的生活1年。

但年龄不是唯一了树的年轮。环的宽度包含信息树的生长和环境条件,有经验。这是因为树木应对条件如温度、湿度、和营养物质。在温暖、湿润年,倾向于种植更多的树木,和他们的戒指是更广泛的比在寒冷干燥。同样,倾向于种植更多的树木在年化肥等营养丰富的土壤中。因为树木长呆在一个地方,多年来,他们的戒指提供一个记录的条件在那个地方。

信不信由你,其他生物也形成环每年,他们生活。例如,珊瑚和蛤创建年度年轮在他们的骨骼和贝壳。有些鱼也这么做,在他们的尺度和耳朵的石头。耳朵stones-also叫做耳石——小,平面结构,帮助鱼类听觉和平衡(图1)。它们坐落在大脑中鱼的头骨。就像树的年轮,耳石每年形成一个光和一个黑带,创建一个戒指。这些戒指可以计算来确定鱼的年龄。也可以测量了解鱼的生长。更广泛的,更大的增长的一年。

什么控制鱼增长?

鱼生长快慢取决于年龄,以及它们的环境如何满足他们的需求。像人类一样,鱼长得慢,因为他们的年龄。他们也长得慢时,缺乏从食物的营养和能量。与人类不同的是,鱼在低温生长更慢。这样做的原因很简单。大多数的鱼冷血动物或冷血,所以他们的体温是由周围的水温控制。当水温寒冷,一切都在一个冷血动物的身体放缓,包括呼吸、消化、和增长。

在我们的研究中,我们使用耳石探索一条鱼的生长species-lake鳟鱼。我们想知道湖鳟鱼生长对温度和营养。我们特别感兴趣的湖鳟鱼从克拉克湖国家公园和保护区阿拉斯加西南部,美国。

为什么研究湖鳟鱼在克拉克湖?

湖红点鲑是茁壮成长在寒冷的顶级捕食者,深的湖泊。我们专注于这个物种,主要有两个原因。首先,我们选择了湖鳟鱼,因为他们是常见的在阿拉斯加。这使得他们更容易找到比稀有物种。第二,我们选择了湖鳟鱼,因为他们长期以来的寿命(20多年)。这意味着他们的耳石包含一个记录的增长超过其他常见鱼类在阿拉斯加,像红大麻哈鱼。

克拉克湖国家公园和保护区闻名冷,深湖和周围的荒野。人类的影响,如建筑和道路、公园边界内稀缺。然而,像其余的阿拉斯加,公园正在经历气候变化。年平均气温在阿拉斯加是全球变暖的两倍速度(1]。温暖的空气温度是缩短的天数,湖泊有冰在冬天2]。空气温度和湖冰影响鱼的条件。

公园也是已知的成千上万的红大麻哈鱼产卵在那里。大马哈鱼在淡水中开始和结束他们的生命。这些端点之间,他们获得海洋中大部分的体重,富含营养成分的水域。鲑鱼回到淡水产卵和死后,他们的身体就像束的营养来自海洋。一些科学家认为,这些包的三文鱼的营养帮助其他淡水鱼的增长速度(3]。

我们的问题和方法是什么?

湖鳟鱼长寿鱼喜欢冷,深的湖泊。克拉克湖国家公园和保护区有很多冷,深湖,加上营养从死去的鲑鱼。然而,阿拉斯加的湖泊变化的气候正在变暖。因此,我们问暖年湖鳟鱼生长快慢,以及红大麻哈鱼的营养是否影响湖红点鲑生长。

研究这个,我们抓到240湖鳟鱼从7湖泊,在2004年的夏天,2011年、2012年和2013年。所有的湖泊都凉爽的水域营养水平较低。然而,他们不同的一个基本特征:只有4湖泊访问鲑鱼。其他3个湖泊的上游三文鱼迁移壁垒,像瀑布一样。

后湖鳟鱼,我们删除他们的耳石解剖。然后,我们使用一个多步骤的过程计算和测量耳石戒指。首先,我们覆盖每个耳石的凝胶硬干,明显的块。接下来,我们将块特别看到,获得一片指甲一样厚的每个耳石的中间。然后,我们粘耳石片显微镜玻片和幻灯片使用相机拍摄显微镜。显微镜使每个耳石片看起来40倍的照片比在现实生活中。

使用放大照片,我们计算每个鱼耳石响了年龄。我们也给每一环通过计算一年的形成向后从今年我们钓到了鱼。然后,我们测量了环宽度的照片。通过多步骤的过程结束的时候,我们测量了964耳石戒指。虽然964似乎很多,但比预期的更少,因为只有80的240条鱼耳石环截然不同。

接下来,我们使用统计模型总结964年环宽度从80湖鳟鱼每年到一个宽度,适用于所有湖鳟鱼在我们的研究中。我们称为总结版本主增长记录,因为它应用于许多不同的鱼,就像一个万能钥匙打开了许多不同的锁。主增长记录显示年鱼增长低于平均水平,平均,超过平均水平。它包括从1990年到2011年。

最后,我们比较了主增长记录温度,冰,鲑鱼数据从相同的年。这是具有挑战性的,因为这些类型的数据不是衡量我们的研究在每个湖泊,久远。因此,我们使用了最好的来自其他来源的数据。对于温度,我们使用月平均空气温度附近的气象站一项研究湖(克拉克湖)。冰,我们使用日期湖冰融化在另一项研究湖(Telaquana湖)。对于鲑鱼,我们使用成人红大麻哈鱼回到产卵的数量这两个湖泊的下游。使用这些数据,我们分析了湖鳟鱼生长之间的关系,温度,冰,和鲑鱼。

我们发现了什么?

我们发现湖鳟鱼温暖的年增长速度。特别是,湖鳟鱼在4月与气温的年增长速度(图2)。这种模式也存在于2月和7月但是没有那么强。湖红点鲑也在年增长速度与早期的湖冰融化。然而,我们没有看到一个模式之间的湖鳟鱼和鲑鱼增长。鲑鱼湖了不增长速度在湖泊没有鲑鱼鲑鱼相比,湖泊。与鲑鱼湖,湖鳟鱼不近年来增长速度更大马哈鱼的产卵地。

怎么我们的发现适合的“大局”?

我们的研究发现,湖鳟鱼的增长速度与温暖的气温年4月早些时候因为温暖的空气导致湖冰融化。温暖的空气和早些时候融化可能增加泉水温度湖表面向9°C喜欢湖鳟鱼。在这首选温度,湖红点鲑可以多吃点,长得没有过热,如果食物是可用的。

有趣的是,更多的食物可能在温暖年(图3)。其他研究已经表明,在附近的湖泊浮游生物数量的增加与温暖的春天早些时候地表水和融化(2,4]。暖春也与高数和快速增长的小plankton-eating鱼,像小红大麻哈鱼4,5]。猜猜什么喜欢吃小红大麻哈鱼的猎物吗?湖鳟鱼!

这些结果表明,湖鳟鱼克拉克湖国家公园和保护区气候变化可能是赢家。他们可以受益于增加的食物与暖水湖附近的表面,同时还能够选择使用水冷却器在更深的深度,如果他们需要放慢他们的身体保存食物。这些结果适用有或没有添加的营养物质从鲑鱼。这些结果是否适用随着时间的推移,随着气候变暖的继续,仍然是一个问题。

术语表

营养物质:↑化学物质提供材料所需的生物为了生存,成长,和繁殖。经常限制增长的营养食物网湖的底部是氮和磷。

耳石:↑小型脊椎动物使用的结构平衡和听觉。在鱼耳石生长通过添加新层seashell-like材料年复一年,终生受益。

冷血动物:↑冷血。一个冷血动物动物的身体内部温度取决于外部热源取暖。

产卵:↑繁殖,成年鲑鱼,通过构建一个砾石巢,巢产卵,施肥的鸡蛋。

统计模型:↑一个数学“句子”,比较两个或多个不同的信息作为数字或类别如果和如何他们是相关的。

数据:↑一组事实,喜欢数字,测量或观察。“数据”这个词的复数形式是词“基准”,这是一个事实。

浮游生物:↑微小生物体漂移表面附近的水体,如湖泊或海洋。这些生物可能是形似植物浮游植物和浮游动物。浮游动物吃浮游植物。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们承认自然资源保护计划的美国地质调查局资助这个项目和贡献的艺术家伊恩图像库(http://ian.umces.edu/imagelibrary/)的剪贴画图3。最后,我们感谢尼娜钱伯斯,杰西卡·莱文和评论家的有益建议。任何使用的贸易名称或产品仅用于描述,并不意味着美国政府的支持。

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原始的文章

↑冯Biela, v R。、黑色、b。,年轻,d . B。,van der Sleen, P., Bartz, K. K., and Zimmerman, C. E. 2020. Lake trout growth is sensitive to spring temperature in southwest Alaska lakes.生态。Freshw。鱼。30:88 - 99。doi: 10.1111 / eff.12566

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引用

[1]↑Reidmiller, d R。艾弗里,c W。,Easterling, D. R., Kunkel, K. E., Lewis, K. L. M., Maycock, T. K., et al., eds. 2018. “Fourth national climate assessment, volume II – impacts, risks, and adaptation in the United States,” in:26章,阿拉斯加华盛顿特区:美国全球变化研究计划)。p . 1185 - 241。doi: 10.7930 / NCA4.2018.CH26

[2]↑卡特,j·L。,和辛德勒,d E。2012. Responses of zooplankton populations to four decades of climate warming in lakes of southwestern Alaska.生态系统15:1010-26。doi: 10.1007 / s10021 - 012 - 9560 - 0

[3]↑威普弗利,m . S。,Hudson, J. P., Caouette, J. P., and Chaloner, D. T. 2003. Marine subsidies in freshwater ecosystems: salmon carcasses increase the growth rates of stream-resident salmonids.反式。点。鱼。Soc。132:371 - 81。1548 - 8659 . doi: 10.1577 / (2003) 132 < 0371: MSIFES > 2.0.CO; 2

[4]↑辛德勒,d E。罗杰斯,d, E。,Scheuerell, M. D., and Abrey, C. A. 2005. Effects of changing climate on zooplankton and juvenile sockeye salmon growth in Southwestern Alaska.生态86:198 - 209。doi: 10.1890 / 03 - 0408

[5]↑丰富的,h . B。,Quinn, T. P., Scheuerell, M. D., and Schindler, D. E. 2009. Climate and intraspecific competition control the growth and life history of juvenile sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) in Iliamna Lake, Alaska.可以。j .鱼。Aquat。科学。66:238-46。doi: 10.1139 / f08 - 210