Effects of climatic temperature change on growth, survival, and reproduction of rainbow trout: predictions from a simulation model

Abstract

Abstract: The effects of changes in the annual temperature cycle on energy acquisition and the allocation of that energy torespiration, growth, and reproduction of female rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) are evaluated using a new type ofsimulation model. We tested the effects of warmer (+2 and +4°C) and cooler (–2°C) water temperature cycles. We usedMonte Carlo filtering techniques to define the range of parameter sets capable of generating realistic behaviour for individualfemale rainbow trout over a single reproductive cycle under the baseline temperature regime. The base temperature scenariogenerally resulted in maximum growth and reproductive success. Shifts in the annual temperature cycle of +2and+4°Cdecreased growth and reproductive success, but most females were in better physiological condition. The –2°C scenarioresulted in reduced growth, physiological condition, gonad index, and reproductive success. The effects of shifts in the annualtemperature cycle varied substantially between individual model trout having relatively small differences in parameter values.These differences may be considered analogs of genotypic differences among individual trout in the field. The long-termimplications of variability in physiological parameters between individuals are not easily evaluated experimentally. Modelsare an ideal tool for heuristically exploring such implications.Resume : Nous evaluons les effets des changements du cycle annuel de temperature sur l’acquisition d’energie et l’allocationde cette energie a la respiration, a la croissance et a la reproduction chez des truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss)femelles, a l’aide d’un nouveau type de modele de simulation. Nous avons teste les effets de cycles thermiques de l’eau pluschauds (+2et+4°C) et plus froids (–2°C). Nous avons eu recours aux methodes de filtrage Monte Carlo pour definir la plagede series de parametres permettant de generer un comportement realiste des individus femelles pendant un cycle dereproduction sous un regime thermique de base. C’est le scenario thermique de base qui donnait generalement le maximum decroissance et de succes de reproduction. L’accroissement du cycle annuel de temperature de +2et+4°C faisait baisser lacroissance et le succes de reproduction, mais la plupart des femelles se trouvaient en meilleure condition physiologique. Lescenario a –2°C occasionnait un ralentissement de la croissance, une baisse de la condition physiologique, de l’indicegonadique et du succes de reproduction. Les effets des modifications du cycle annuel de temperature variaient de faconimportante dans le modele entre des individus presentant des differences relativement faibles dans les parametres. Cesdifferences peuvent etre considerees comme analogues aux differences genotypiques entre les individus dans la nature. Lesincidences a long terme de la variabilite des parametres physiologiques entre individus sont difficiles a mesurerexperimentalement. Les modeles constituent un outil ideal pour explorer de facon heuristique ces incidences.[Traduit par la Redaction]