Impact and Adaptation Responses of Okanagan River Sockeye Salmon (Oncorhynchus nerka) to Climate Variation and Change Effects During Freshwater Migration: Stock Restoration and Fisheries Management Implications

Abstract

We summarized existing knowledge on behavioural and physiological responses of Okanagan sockeye salmon (O. nerka) adults to annual and seasonal variations in aquatic thermal regimes during migration. This enabled us to identify an underlying set of ’decision rules’ as a biophysical model of how temperature mediates en-route delays as a specific element of annual migrations by sockeye salmon. Several sets of results indicate that adult sockeye migrations stop as seasonal water temperatures increase and exceed 21 °C and then restart when temperatures decrease and fall below 21 °C. Model predictions of annual variations in the duration of migratory delay exhibited close agreement with independent estimates of observed delays available from a subset of years (predicted delay = 1.23 observed delay + 2.08, r2 = 0.92, p < 0.001, n = 10). We applied the model in a retrospective analysis of the likely impacts of climate variation and change events on adult sockeye migrations in freshwater over the 70 plus year interval between 1924 and 1998. Results indicate that migration delays for a significant portion of the sockeye population averaged 29 days per year (range 0–55). Average annual migration delays roughly equal the 33 day estimate of time required, given continuous migration, to traverse the 986 km distance from the Columbia River mouth to terminal spawning grounds near Osoyoos Lake, BC. Alternating intervals of above-average and below-average migration delays corresponded closely with ’warm-phase’ and then ’cold-phase’ periods of the Pacific Interdecadal Oscillation. Circumstantial evidence suggests alternating periods of sub-average and above-average productivity for salmon on the southern end of their range are linked to climate variation and change events in both freshwater and marine environments. Climate impact and adaptation responses that register first at the level of salmon, propagate rapidly through both salmon resource users and fisheries managers. Consequently, future climate warming episodes will complicate the manageability and threaten the sustainability of many salmon populations in the southern end of their range (Georgia Basin and the Pacific Northwest). This requires strategies that minimize the impact of uncertain climate variability and change scenarios on the resilience of the salmon resource, and maximize our adaptive capacity for both short- and long-term fisheries planning and management decisions.

Nous avons résumé les connaissances actuelles au sujet des réactions comportementales et physiologiques du saumon sockeye adulte (O. nerka) dans l’Okanagan face aux variations annuelles et saisonnières dans les régimes thermiques aquatiques pendant la migration. Cela nous a permis de cerner et de déterminer un ensemble de règles de décision comme modèle biophysique de la façon dont la température modifie légèrement les délais de parcours en tant qu’élément spécifique des migrations annuelles du saumon sockeye. Plusieurs séries de résultats indiquent que les migrations du saumon sockeye adulte cessent lorsque les températures saisonnières de l’eau augmentent et dépassent 21 °C puis reprennent ensuite lorsque les températures baissent pour tomber sous la barre des 21 °C. Les prédictions de modèle des variations annuelles dans la durée des délais de migration ont révélé une concordance étroite avec les estimations indépendantes des délais observés disponibles pour un sous-ensemble d’années (délai prédit = 1,23 délai observé + 2,08, r2 = 0,92, p < 0,001, n = 10). Nous avons appliqué le modèle dans une analyse rétrospective des incidences probables de la variation et du changement climatiques sur les migrations du saumon sockeye adulte en eau douce au cours de la période de plus de 70 ans entre 1924 et 1998. Les résultats indiquent que les délais de migration pour une importante partie de la population de saumon sockeye étaient d’en moyenne 29 jours par année (échelle de 0 à 55). Les délais de migration annuels moyens correspondent plus ou moins à l’estimation de 33 jours nécessaires, en supposant une migration continue, à la traversée des 986 km de distance depuis l’embouchure du fleuve Columbia jusqu’aux lieux de frai près du lac Osoyoos, en Colombie-Britannique. Les intervalles alternants des délais de migration au-dessus de la moyenne et en deçà de la moyenne correspondaient étroitement aux périodes de la phase chaude puis ensuite de l’ère de refroidissement de l’oscillation interdécennale du Pacifique. Les preuves circonstancielles semblent indiquer que les périodes alternantes de productivité sous la moyenne et au-dessus de la moyenne pour le saumon dans l’extrémité sud de son aire de distribution géographique sont liées à la variation et au changement climatiques à la fois en eau douce et dans les milieux marins. Les mécanismes d’adaptation possibles à l’incidence du changement climatique, d’abord adaptés au niveau du saumon, s’étendent rapidement à la fois chez les utilisateurs de ressources en saumon et chez les gestionnaires des pêches. Les épisodes futurs de réchauffement climatique compliqueront donc la capacité à gérer la ressource et menaceront la durabilité de nombreuses populations de saumon dans la partie sud de leur aire de distribution géographique (bassin de Géorgie et nord-ouest du Pacifique). Cela appelle des stratégies qui permettront de réduire au minimum l’incidence des scénarios de variabilité et de changement climatiques incertains sur la résilience de la ressource en saumon et de maximiser notre faculté d’adaptation pour la planification des pêches et les décisions en matière de gestion tant à court terme qu’à long terme.