Spatial Variability in Growth-Increment Chronologies of Long-Lived Freshwater Mussels: Implications for Climate Impacts and Reconstructions

Estimates of historical variability in river ecosystems are often lacking, but long-lived freshwater mussels could provide unique opportunities to understand past conditions in these environments. We applied dendrochronology techniques to quantify historical variability in growth-increment widths in valves (shells) of western pearlshell freshwater mussels (Margaritifera falcata). A total of 3 growth-increment chronologies, spanning 19 to 26 y in length, were developed. Growth was highly synchronous among individuals within each site, and to a lesser extent, chronologies were synchronous among sites. All 3 chronologies negatively related to instrumental records of stream discharge, while correlations with measures of water temperature were consistently positive but weaker. A reconstruction of stream discharge was performed using linear regressions based on a mussel growth chronology and the regional Palmer Drought Severity Index (PDSI). Models based on mussel growth and PDSI yielded similar coefficients of prediction (R2 Pred ) of 0.73 and 0.77, respectively, for predicting out-of- sample observations. From an ecological perspective, we found that mussel chronologies provided a rich source of information for understanding climate impacts. Responses of mussels to changes in climate and stream ecosystems can be very site- and process-specific, underscoring the complex nature of biotic responses to climate change and the need to understand both regional and local processes in projecting climate impacts on freshwater species. Keywords: climate change, climate reconstruction, dendrochronology, freshwater mussels, sclerochronology. Resume : Les estimations de variabilite historique dans les ecosystemes fluviaux sont rares, mais les moules d'eau douce de grande longevite pourraient fournir des occasions uniques de comprendre les conditions passees dans ces environnements. Nous avons utilise des techniques de dendrochronologie pour evaluer quantitativement la variabilite historique dans les largeurs d'anneaux de croissance des coquilles de mulettes perlieres de l'Ouest (Margaritifera falcata). Trois chronologies basees sur la croissance de durees allant de 19 a 26 ans ont ete developpees. Dans chaque site, la croissance etait fortement synchrone entre les individus et les chronologies entre les sites etaient egalement synchrones, mais dans une moindre mesure. Les 3 chronologies etaient reliees de facon negative aux registres instrumentaux de debit des rivieres tandis que les correlations avec les mesures de la temperature de l'eau etaient systematiquement positives, mais plus faibles. Une reconstruction du debit des rivieres a ete effectuee en utilisant des regressions lineaires basees sur une chronologie de la croissance des moules et l'Indice de severite de secheresse de Palmer. Les coefficients de prediction obtenus a partir des modeles bases sur la croissance des moules et sur l'Indice de Palmer etaient similaires (R2 Pred ), 0,73 et 0,77, respectivement, pour la prediction d'observations hors echantillon. D'un point de vue ecologique, nous avons constate que les chronologies des moules constituaient une riche source d'informations pour comprendre les impacts du climat. Les reponses des moules aux changements du climat et des ecosystemes fluviaux peuvent etre tres specifiques au site et aux processus, soulignant ainsi la nature complexe des reponses biotiques aux changements climatiques et la necessite de comprendre autant les processus regionaux que locaux dans les projections d'impacts du climat sur les especes d'eau douce. Mots-cles : changements climatiques, dendrochronologie, moules d'eau douce, reconstruction du climat, sclerochronologie. Nomenclature: Gould, 1850.