Interactive effects of temperature and salinity on otolith chemistry: challenges for determining environmental histories of fish

The concentrations of elements and isotopes in fish otoliths may provide a method of reconstructing move- ments of fish by differentiating between water bodies of different temperatures and salinities. However, before otoliths can be used to reconstruct environmental histories of fish, it is necessary to assess the effects of seawater temperature and salinity on otolith microchemistry. Using controlled laboratory experiments, juvenile black bream, Acanthopagrus butcheri (family Sparidae), were reared for 50 days in aquaria of varying temperatures and salinities using three experi - mental designs: temperature × salinity, temperature only, and salinity only. Temperature and salinity interacted to sig - nificantly affect the elemental concentration ratios of Sr:Ca and Ba:Ca and the concentrations of isotopes δ 13 C and δ 18 O in otoliths. The single-factor experiments showed that temperature significantly affected the concentration ratios of Sr:Ca and Ba:Ca and the concentrations of δ 13 C and δ 18 O in otoliths, whereas salinity alone did not affect the concen - tration ratios of any elements but did affect both isotopes. The concentration ratios of Mg:Ca and Mn:Ca varied consid- erably among fish within the same treatment level and showed little or no effects due to temperature and (or) salinity. The significant interactive effects of temperature and salinity on otolith microchemistry highlight the need for a multifactorial approach to testing hypotheses regarding the environmental histories of fish. Resume : Les concentrations d'elements et d'isotopes dans les otolithes de poissons peuvent fournir une methode pour retracer les deplacements des poissons en discriminant entre des masses d'eau de temperatures et de salinites differen- tes. Cependant, avant que les otolithes ne puissent servir a recapituler l'histoire environnementale des poissons, il est necessaire de determiner les effets de la temperature et de la salinite de l'eau de mer sur la microchimie des otolithes. Dans des experiences de laboratoire controlees, nous avons eleve des jeunes « bremes noires », Acanthopagrus butcheri (famille des Sparidae), durant 50 jours dans des aquariums de salinites et de temperatures differentes selon trois plans d'experience: temperature × salinite, temperature seule et salinite seule. La temperature et la salinite interagissent pour affecter de facon significative les rapports des concentrations d'elements Sr:Ca et Ba:Ca,, ainsi que des isotopes δ 13 Ce t δ 18 O dans les otolithes. Les experiences qui tiennent compte des facteurs separement indiquent que la temperature affecte de facon significative les rapports des concentrations de Sr:Ca, Ba:Ca, δ 13 Ce tδ 18 O dans les otolithes, alors que la salinite seule n'affecte pas les rapports des elements, mais seulement les deux isotopes. Les rapports des concentra - tions de Mg:Ca varient considerablement chez les poissons soumis a un meme traitement et ne sont que peu affectes par la temperature et/ou par la salinite ou alors ne sont pas affectes du tout. Les effets significatifs de l'interaction de la temperature et de la salinite dans la microchimie des otolithes mettent en relief la necessite d'adopter une approche multifactorielle dans l'evaluation des hypotheses sur l'histoire environnementale des poissons. (Traduit par la Redaction) Elsdon and Gillanders 1808