Natural otolith microstructure patterns reveal precise homing to natal incubation sites by sockeye salmon (Oncorhynchus nerka)

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Abstract

Experimental results suggest that anadromous salmon and trout learn (imprint) the odors of their natal site just prior to or during seaward migration. In contrast, information on the life histories of several species and the genetic structure of populations indicate that they must imprint earlier in life, probably during incubation in the gravel or when they emerge as free-swimming fry. To test the hypothesis that sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) home to their incubation-emergence sites (rather than just to the lake where they reared before migrating to sea), we took advantage of the natural variation in otolith microstructure caused by differences in thermal regimes during incubation. We collected otoliths from adult sockeye salmon that returned to discrete spawning areas in Iliamna Lake, Alaska, and Lake Washington, Washington, and, in blind trials, these were classified based on comparison with otoliths from juveniles from the same sites and using information on site-specific thermal regimes. Our analysis showed that the salmon were much more likely to return to their natal incubation site than would have occurred by chance. Estimated straying rates were about 0.1% from the Woody Island population to the Pedro Pond population in Iliamna Lake and about 1% from the Cedar River population to the Pleasure Point population in Lake Washington. The results were consistent with genetic evidence for fine-scale structure of salmon populations and with conservation based on spatial scales appropriate for the early life history of the fish.

Les résultats d'expériences ont démontré que les saumons et les truites anadromes font l'apprentissage (empreinte) des odeurs de leur lieu de naissance juste avant ou durant leur migration vers la mer. Par ailleurs, nos connaissances sur la dynamique de population de plusieurs espèces et la structure génétique des populations indiquent que cet apprentissage se fait plus tôt, probablement pendant l'incubation dans le gravier ou alors au moment où les poissons se libèrent du nid sous forme d'alevins capables de nager. Dans le but d'éprouver l'hypothèse selon laquelle les Saumons rouges (Oncorhynchus nerka) regagnent leur site d'incubation-émergence (plutôt que seulement le lac où ils ont été élevés avant de migrer vers la mer), nous avons profité d'une variation naturelle de la microstructure des otolithes causée par exposition à de régimes thermiques différents pendant l'incubation. Nous avons prélevé les otolithes de saumons adultes migrant vers des frayères différentes au lac Iliamma, Alaska, et au lac Washington, Washington, et les avons classifiés au cours de tests aveugles par comparaison aux otolithes des juvéniles des mêmes sites et en tenant compte des informations sur les régimes thermiques spécifiques à ces sites. Notre analyse a démontré que les saumons étaient beaucoup plus susceptibles de regagner leur site d'origine que si leur destination était aléatoire. Les taux estimés d'errance étaient d'environ 0,1% chez la population de la zone allant de Woody Island à Pedro Pond dans le lac Iliamna et d'environ 1% chez la population de la zone allant de Cedar River à Pleasure Point dans le lac Washington. Ces résultats corroborent les données génétiques qui mettent en lumière la structure fine des populations de saumons et appuient les stratégies de conservation qui tiennent compte des échelles spatiales appropriées à la dynamique des poissons au début de leur vie.[Traduit par la Rédaction]

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