Seasonal dynamics in fish and squid trophic status in the pelagic Sea of Okhotsk, based on d13C and d15N stable isotope data analysis
https://doi.org/10.36038/2307-3497-2020-181-52-68
Abstract
Seasonal trophic dynamics was analyzed based on d13C and d15N stable isotope mass content in the Sea of Okhotsk 35 nekton species (fish and squid (Teuthida)). It was shown that considerable differences between species in stable isotope mass contents were associated with diet type. The d15N average values of the Sea of Okhotsk species were 4.5%о in spring, 7.5%o in summer, and 5.4%o in autumn. The summer increase was caused by the appearance of juvenile fish and squid with low trophic status and minimal d15N values, and the autumn decline was due increased trophic status of growing up young individuals. Variability range in d15N values was 11.5%o for all nekton species in summer including migrants into the Sea of Okhotsk from the Pacific Ocean. Relatively narrow variability range in d13C for nekton species, of 2.2-3.3%o, reflects seasonal homogeneity in the trophic web basement in the pelagic Sea of Okhotsk. The structure of the food web of the pelagic nekton, presented according to the d15N and d13C data, provides useful information on the pathways of organic matter transfer to the pelagic zone at the upper trophic levels and can be further used to construct trophodynamic models of the Sea of Okhotsk.
About the Authors
K. M. Gorbatenko
Pacific branch of FSBSI «VNIRO» («TINRO»)
Russian Federation
Russian Federation
I. V. Melnikov
Pacific branch of FSBSI «VNIRO» («TINRO»)
Russian Federation
Russian Federation
S. I. Kiyashko
A.V. Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology FEB RAS (FSBIS «NSCMB» FEB RAS)
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Горбатенко К.М. 2018. Трофодинамика гидробионтов Охотского моря. Автореф. дисс.. док. биол. наук. Владивосток: ТИНРО-Центр. 48 с.
2. Горбатенко К.М., Левицкая А.В. 2016. Трофические исследования охотоморского минтая в 2000-х годах (состав пищи, суточные рационы, оценка выедания кормовых объектов в годовом цикле) // Известия ТИНРО. Т. 185. C. 194-203.
3. Горбатенко К.М., Мельников И.В. 2016. Трофические исследования охотоморской сельди в 2000-е гг. (состав пищи, суточные рационы, оценка выедания кормовых объектов в годовом цикле) // Известия ТИНРО. Т. 185. C. 185-193. DOI: 10.26428/1606-9919-2016-185-185-193.
4. Горбатенко К.М., Савин А. Б. 2012. Состав, биомасса и трофические характеристики рыб на западнокамчатском шельфе // Известия ТИНРО. Т. 171. C. 40-61.
5. Горбатенко К.М., Мерзляков А.Ю., Шершенков С.Ю. 2004. Особенности питания разноразмерных личинок минтая Theragra chalcogramma (Pallas,1814) на западнокамчатском шельфе // Биология моря. Т. 30. № 2. С. 131-137.
6. Горбатенко К.М., Кияшко С.И., Лаженцев А.Е. 2009. Питание и состав стабильных изотопов углерода и азота тихоокеанских лососей Oncorhynchus spp. в Охотском море и сопредельных водах Тихого океана // Известия ТИНРО. Т. 156. С. 159173.
7. Горбатенко К.М., Кияшко С.И., Лаженцев А.Е., Фигуркин А.Л. 2011. Изотопный состав и пищевые сети в пелагических сообществах северозападной части Тихого океана в феврале-апреле 2010 г. // Бюл. изучения тихоокеанских лососей на Дальнем Востоке. № 6. С. 259-270.
8. Горбатенко К.М., Овсянников Е.Е., Лаженцев А.Е., Шейбак Ф.Ю. 2012. Оценка выедания икры минтая нектоном и медузами в северной части Охотского моря в весенний период // Известия ТИНРО. Т. 169. C. 12-20.
9. Горбатенко К. М., Мельников И. В., Кияшко С. И., Лаженцев А.Е., Асеева Н.Л. 2013. Стадоспецифичность и трофический статус сельди в пелагиали северной части Охотского моря // Известия ТИНРО. Т. 172. С. 237-252.
10. Горбатенко К. М., Лаженцев А. Е., Кияшко С. И. 2014. Сезонная динамика трофического статуса зоопланктона Охотского моря (по данным анализа стабильных изотопов С и N) // Известия ТИНРО. Т. 177. С. 25-39.
11. Чучукало В.И. 2006. Питание и пищевые отношения нектона и нектобентоса в дальневосточных морях // Владивосток: Изд-во ТИНРО-центр, 484 с.
12. Чучукало В.И., Напазаков В.В. 2011. Оценка трофического статуса тихоокеанских лососей в морской период жизни // Известия ТИНРО. Т. 167. С. 77-90.
13. Boecklen W. J., Yarnes C. T., Cook B. A., James A. C. 2011. On the use of stable isotopes in trophic ecology // Ann. Rev. Ecol. Evol. Systemat. V. 42. P. 411-440. DOI: 10.1146/annurev-ecolsys-102209-144726.
14. Chassot E., Rouyer T., Trenkel V.M., Gascuel D. 2008. Investigating trophic level variability in Celtic Sea fish predators // J. Fish Biol. V. 73. P. 763-781.
15. Gascuel D., Pauly D. 2009. EcoTroph: Modelling marine ecosystem functioning and impact of fishing // Ecolog. Model. V. 220. № 21. P. 2885-2898.
16. Hesslein R. H., Hallard K.A., Ramlal P. 1993. Replacement of sulfur, carbon, and nitrogen, in tissue of growing broad whitefish (Coregonus nasus) in response to a change in diet traced by d34S, d13C and d15N // Can. J. Fish. Aquat. Sci. V. 50. P. 2071-2076.
17. Kline Jr. T.C. 2009. Characterization of carbon and nitrogen stable isotope gradients in the northern Gulf of Alaska using terminal feed stage copepodite-V Neocalanus cristatus // Deep-Sea Res. II. V. 56. P. 2537-2552.
18. Kurle C. M., Sinclair E. H., Edwards A. E., Gudmundson C.J. 2011. Temporal and spatialvariation in the d15N and d13C values of fish and squid from Alaskan waters // Mar. Biol. V. 158. P. 2389-2404.
19. Marsh J.M., Hillgruber N., Foy R.J. 2012. Temporal and ontogenetic variability in trophic role of four grondfish species -walleye Pollock, Pacific cod, arrowtooth flounder, and Pacific halibut -around Kodiak Island in the Gulf of Alaska // Trans. Amer. Fish. V. 141. P. 468-486.
20. Miller T. W., Brodeur R.D., Rau H. G. 2008. Carbon stable isotopes reveal relative contribution of shelfslope production to the Northern California Current pelagic community // Limnol. Oceanogr. V. 53. P. 1493-1503.
21. Minagawa M., Wada E. 1984. Stepwise enrichment of15N along food chains: further evidence and the relation between d15N and animal age // Geochimica Cosmochimica Acta. V. 48. P. 1135-1140.
22. Pinnegar J. K., Polunin N. V.C. 1999. Differential fractionation of d13C and d15N among fish tissues: implications for the study of trophic interactions // Functional Ecology. V. 13. P. 225-231.
23. Post D.M. 2002. Using stable isotopes to estimate trophic position: models, methods, and assumptions // Ecology. V. 83. P. 703-718.
24. Quinn T.P., Seamons T.R., Johnson S.P. 2012. Stable isotopes of carbon and nitrogen indicate differences in marine ecology between wild and hatcheryproduced steelhead // Trans. Amer. Fish. Soc. V. 141. P. 526-532.
25. Rodgers K.L., Wing S.R. 2008. Spatial structure and movement of blue cod Parapercis colias in Doubtful Sound, New Zealand, inferred from d13C and d15N // Mar. Ecol. Progr. Ser. V. 359. P. 239-248.
26. Saino Т., Hattori A. 1985. Variation of15N natural abundance of suspended organic matter in shallow oceanic water // Marine and estuarine geochemistry / Eds. Sigleo A.C., Hattori A. Chelsea, M.I., U.S.A.: Lewis Publ. P. 1-13.
27. Sato M., Sasaki H., Fukuchi M. 2002. Stable isotopic compositions of overwintering copepods in the arctic and subarctic waters and implications to the feeding history // J. Mar. Systems. V. 38. P. 165-174.
28. Vander Zanden M.J., Rasmussen J.B. 1999. Primary consumer d13C and d15N and the trophic position of aquatic consumers // Ecology. V. 80. P. 1395-1404.
Review
For citations:
Gorbatenko K.M., Melnikov I.V., Kiyashko S.I. Seasonal dynamics in fish and squid trophic status in the pelagic Sea of Okhotsk, based on d13C and d15N stable isotope data analysis. Trudy VNIRO. 2020;181:52-68. (In Russ.) https://doi.org/10.36038/2307-3497-2020-181-52-68
Email this article 