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Asphyxiation and entombment mechanisms in fines rich spawning substrates: experimental evidence with brook trout (Salvelinus fontinalis) embryos.

Franssen, Jan; Blais, Catherine; Lapointe, Michel; Bérubé, Francis; Bergeron, Normand; Magnan, Pierre; Rosenfeld, Jordan S. (2012). Asphyxiation and entombment mechanisms in fines rich spawning substrates: experimental evidence with brook trout (Salvelinus fontinalis) embryos. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences / Journal canadien des sciences halieutiques et aquatiques , vol. 69 , nº 3. p. 587-599. DOI: 10.1139/F2011-168.

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Résumé

Nous avons examiné les facteurs physiques causant l’ensevelissement et l’asphyxie, deux mécanismes qui influencent la survie de l’œuf à l’émergence (EtE) chez les salmonidés. L’ensevelissement se produit lorsque les sédiments colmatent les espaces interstitiels (macropores) que les larves utilisent pour émerger du lit des rivières, alors que l’asphyxie est associée à des flux d’oxygène faibles, qui sont fonctions de la vitesse d’écoulement interstitiel. La survie EtE a souvent été associée à la composition du substrat et à la vitesse d’écoulement interstitiel. Cependant, ces deux variables sont corrélées et peu d’études ont examiné les variations de survie EtE en fonction de la vitesse d’écoulement interstitiel et du flux d’oxygène, à des compositions de substrat similaires. De plus, la survie EtE n’a pas encore été directement étudiée en fonction de la taille et de la densité des macropores. Nous avons incubé des œufs d’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis) dans des nids artificiels à différents gradients hydrauliques et compositions de substrat afin de déterminer la contribution de la composition du substrat, de la géométrie des macropores et de la vitesse d’écoulement interstitiel sur la survie EtE, l’évolution temporelle de l’émergence et la condition des larves. Des mesures in situ de la taille des macropores ont été obtenues à l’aide d’un tomodensitomètre. Malgré de fortes concentrations en oxygène, nous avons observé que l’ensevelissement et le colmatage ont causé de fortes mortalités embryonnaires dans les substrats riches en sédiments fins, qui avaient peu de grands macropores, et ont déclenché l’émergence précoce des quelques survivants. Ces effets n’ont pas été atténués par une augmentation de la vitesse de l’écoulement interstitiel et du flux de l’oxygène dans les nids.

Abstract

We investigated the distinct physical controls causing entombment and asphyxiation, the key mechanisms influencing salmonid egg-to-emergence (EtE) survival. Entombment occurs when sediment blocks the interstitial pathways (macropores) that larvae use to emerge from the streambed, while asphyxiation is related to low oxygen flux, which is a function of interstitial flow velocity. EtE survival has been related to substrate composition and flow velocity. However, in streambed sediments these variables are correlated, and few studies have examined the sensitivity of EtE survival to changes in velocity and oxygen flux at fixed substrate composition. EtE survival has not yet been directly related to the size and density of macropores. We incubated brook trout (Salvelinus fontinalis) embryos in artificial redds with different sediment compositions and hydraulic gradients to examine independently the effects of substrate composition, macropore geometry, and flow velocity on EtE survival, emergence timing, and fry condition. In situ measurements of macropore size were obtained using a computed tomography scanner. Despite high oxygen concentrations, we observed that entombment or blockage effects caused high embryo mortality in fines-rich substrates with few large macropores, and triggered early emergence of rare survivors. These outcomes could not be mitigated by increased flow velocity and oxygen flux to the egg pocket.

Type de document: Article
Mots-clés libres: embryo; emergence; experimental study; flow velocity; interstitial environment; larva; mortality; oxygen; salmonid; sediment; spawning; stream bed; substrate; survival; tomography
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 19 oct. 2018 14:55
Dernière modification: 19 oct. 2018 14:55
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7288

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