Size-related shifts in reliance on benthic and pelagic food webs by lake anchovy

Abstract

This paper reports large variations in stable carbon and nitrogen isotope ratios of lake anchovy (Coilia ectenes taihuensis) from Lake Chaohu, China. The lake anchovy exhibited a significant ¹³C- and ¹⁵N- enrichment in relation to increasing fish length, and the isotopic compositions of small lake anchovy (≤ 130 mm) were significantly more enriched than those of large lake anchovy (> 130 mm). The significant differences in the isotopic compositions of small and large lake anchovy suggested that their assimilated diets differed over a period of time and reflected the size-related diet shift of this fish. Bellamya aeruginosa and Corbicula fluminea were used to establish the baseline carbon signal of benthic and pelagic food webs, and these data were used to parameterize a 2-source mixing model to estimate in consumers the contribution of carbon derived from benthic versus pelagic food webs. Mixing models showed that small lake anchovy derived only 37% of their carbon from benthic food web, indicating increased reliance on pelagic prey, whereas benthic prey contributed 71% of large lake anchovy diet, suggesting greater use of benthic sources. These data indicate that there was a change in lake anchovy feeding strategy related to their size, suggesting a role in dynamic coupling between pelagic and benthic food chains. The trophic position of small lake anchovy averaged 3.0, indicating a zooplankton-based diet, compared with 3.6 in large lake anchovy, indicative of an increase in piscivorous diet. Overlap in the isotopic compositions of small and large lake anchovy probably indicated that these fish occasionally shared common diets, as suggested by stomach content studies, and/or resulted from the differences in the rate of isotopic turnover depending on differences in growth rate and metabolic turnover between small and large anchovy during diet shift from pelagic to benthic food webs. This study presents the contributions of benthic and pelagic food webs supporting lake anchovy and indicates that the intraspecific isotopic dynamic should be considered when applying stable isotope analyses to infer trophic interactions in aquatic ecosystems.

Résumé

Cette étude rapporte de grandes variations dans les rapports des isotopes stables du carbone et de l'azote chez l'anchois (Coilia ectenes taihuensis) du lac Chaohu, Chine. Les anchois démontraient un enrichissement significatif en ¹³C et ¹⁵N en lien avec une augmentation de la longueur du poisson et la composition isotopique des petits anchois (≤ 130 mm) était significativement plus enrichie que celle des anchois de grande taille (> 130mm). La différence significative entre les compositions isotopiques des anchois de petite et de grande taille suggère que leurs diètes différaient depuis un certain temps et reflétaient un ajustement en fonction de la taille chez ce poisson. Bellamya aeruginosa et Corbicula fluminea ont été utilisés afin d'établir le signal de base du carbone des chaînes alimentaires benthique et pélagique. Ces données ont ensuite été utilisées pour déterminer les paramètres d'un modèle combinant 2 sources pour estimer chez les consommateurs la contribution du carbone provenant des chaînes alimentaires benthique et pélagique. Les modèles ont démontré que les anchois de petite taille obtenaient seulement 37% de leur carbone de la chaîne alimentaire benthique indiquant une augmentation de la dépendance sur les proies pélagiques alors que les anchois de grande taille consommaient des proies benthiques dans une proportion de 71% suggérant une plus grande utilisation des sources benthiques. Ces données indiquent que les anchois ont des stratégies d'alimentation qui diffèrent selon leur taille et que ceci joue un rôle dans le couplage dynamique entre les chaînes alimentaires pélagique et benthique. La position trophique des anchois de petite taille était de 3,0 en moyenne indiquant une diète basée sur le zooplancton, en comparaison, la position trophique de 3,6 des anchois de grande taille indiquait plutôt une augmentation des poissons dans leur diète. Le chevauchement des compositions isotopiques des anchois de petite et de grande taille indique que ces poissons partagent occasionnellement une diète commune tel que suggéré par les études de contenus stomacaux et/ou résulte de différences dans les taux de renouvellement isotopique (qui sont dépendants du taux de croissance et du renouvellement métabolique) entre les anchois de petite et de grande taille durant le changement de diète de la chaîne alimentaire pélagiques à benthique. Cette étude décrit les contributions respectives des chaînes alimentaires benthique et pélagique au support des anchois de lac et indique que la dynamique isotopique intraspécifique devrait être considérée lorsque des analyses d'isotopes stables sont utilisées pour inférer les interactions trophiques dans les écosystèmes aquatiques.

Keywords:

• benthic and pelagic food webs
• lake anchovy
• size-related diet shift
• stable isotopes

Mots-clés:

• anchois de lac
• ajustement de la diète en fonction de la taille
• chaînes alimentaires pélagique et benthique
• isotopes stables