Stable isotope analysis of nutrient pathways leading to Atlantic salmon

Abstract

The relative contribution of terrestrial and aquatic primary energy sources in food webs along a stream continuum in the Miramichi River system, New Brunswick, was investigated through the use of stable carbon and nitrogen isotope ratios. In sites where these primary energy sources were isotopically distinct, quantitative mixing models were used to identify the relative importance of allochthonous carbon in the diets of wild juvenile Atlantic salmon ( Salmo salar) and other resident stream fishes. The d 13 C data of the stream fauna ranged from -34‰ to -20‰, suggesting variable assimilation of allochthonous and autochthonous carbon sources at the four study sites. Results from the mixing model were congruent with the stream continuum hypothesis, indicating that fishes in the headwaters of Catamaran Brook were more dependent (>85%) on allochthonous carbon sources than those in sites located downstream (36-52%). Stable nitrogen isotope distributions successfully described food web structure in this study, suggesting at least 2.5-3.5 trophic levels in these lotic ecosystems. Stable isotope ratios of carbon were particularly useful for illustrating seasonal changes in food resources of recently emerged age 0+ salmon as maternally derived marine carbon was subsequently diluted by freshwater carbon over the growing season. Resume : Pour etudier la contribution relative des sources d'energie primaire dans des reseaux trophiques aquatiques et terrestres du continuum d'un cours d'eau du reseau hydrographique de la riviere Miramichi, au Nouveau-Brunswick, on a mesure les rapports d'isotopes stables du carbone et de l'azote. Pour les lieux ou les sources d'energie primaire se distinguaient par leur profil isotopique, on a utilise des modeles de melange quantitatifs pour determiner l'importance relative du carbone allochtone dans l'alimentation du saumon de l'Atlantique ( Salmo salar) juvenile sauvage et d'autres poissons vivant dans le cours d'eau. Les valeurs de d 13 C mesurees chez la faune du cours d'eau allaient de -34‰ a -20‰, ce qui laisse entrevoir une assimilation variable du carbone allochtone et du carbone autochtone dans les quatre lieux etudies. Les resultats obtenus au moyen du modele de melange sont compatibles avec l'hypothese du continuum, ce qui signifie que les poissons du cours superieur du ruisseau Catamaran dependent davantage (>85%) des sources de carbone allochtone que les poissons des parties plus en aval du cours d'eau (36-52%). Les distributions d'isotopes de l'azote stables donnent une idee representative, dans le contexte de cette etude, de la structure des reseaux trophiques et indiquent qu'il y aurait 2,5-3,5 niveaux trophiques dans ces ecosystemes lotiques. Les rapports entre les isotopes stables du carbone sont particulierement utiles pour decrire les changements saisonniers des ressources alimentaires des saumons d'âge 0+ d'eclosion recente car, durant la saison de croissance, le carbone maternel provenant du milieu marin est diluee par le carbone provenant des eaux douces. (Traduit par la Redaction)