Experimental mixing of a north-temperate lake: testing the thermal limits of a cold-water invasive fish

Species' thermal limits play a key role in determining spatial distributions and understanding their response to changing environments. Manipulation of thermal habitat is a potential avenue of exploration for management of invasive species such as the cold-water rainbow smelt (Osmerus mordax), which has adverse effects on native fish communities in central North American inland lakes. In an effort to test the thermal limits and selectively eradicate rainbow smelt, we experimentally mixed Crystal Lake, Wisconsin, USA, during summer of 2012 and 2013 to warm the hypolimnion and eliminate cold-water habitat. This whole-ecosystem manipulation allowed for field testing of published thermal thresholds reported for rainbow smelt. The rainbow smelt population responded to the thermal manipulation by exhibiting unexpected shifts in behavior, intrapopulation divergence in body condition, and significant population declines. Small individuals of each adult age-class tended to survive the manipulation, and the population persisted despite high mortality rates. Our results indicate a high degree of size-based intrapopulation variation in thermal sensitivity for this species. Our findings also raise questions regarding applicability of lab- and model-derived thermal limits to field scenarios, highlighting a need for further field evaluations of species' thermal limits. Resume : Les limites de temperature des especes jouent un role cle dans la determination de leur repartition spatiale et la comprehension de leur reaction ades milieux changeants. La manipulation de l'habitat thermique est une avenue potentielle a ` explorer pour la gestion d'especes envahissantes comme l'eperlan arc-en-ciel (Osmerus mordax), une espece d'eau froide qui a des effets nefastes sur les communautes de poissons indigenes dans les lacs interieurs du centre de l'Amerique du Nord. Dans un effort visant averifier les limites de temperature et eliminer selectivement l'eperlan arc-en-ciel, nous avons melange experi- mentalement le lac Crystal (Wisconsin, Etats-Unis) durant les etes de 2012 et 2013 pour rechauffer l'hypolimnion et eliminer les habitats d'eau froide. Cette manipulation al'echelle de l'ecosysteme a permis la verification sur le terrain des seuils de temperatures publies pour l'eperlan arc-en-ciel. La population d'eperlans arc-en-ciel a reagi ala manipulation thermique par des changements de comportement inattendus, des divergences de l'etat d'embonpoint au sein de la population et des baisses significatives de la population. Les petits individus de chaque classe d'âge d'adultes tendaient asurvivre ala manipulation et la population a persiste malgre des taux de mortalite eleves. Nos resultats indiquent une forte variation de la sensibilite thermique de cette espece selon la taille au sein d'une meme population. Ils soulevent egalement des questions quant al'applicabilite des limites de temperature obtenues en laboratoire ou tirees de modeles ades scenarios de terrain, soulignant la necessite d'autres evaluations sur le terrain des limites de temperature des especes. (Traduit par la Redaction)