Whitemouth croaker, Micropogonias furnieri, trapped in a freshwater coastal lagoon: a natural comparison of freshwater and marine influences on otolith chemistry

Abstract

Strontium and barium incorporation into otoliths was compared between whitemouth croaker, Micropogonias furnieri, collected from an entrapped freshwater population (Mirim Lagoon) and a normal marine/estuarine population in southern Brazil. Chemical analysis was performed using LA-ICPMS with the objective of validating the effects of marine and freshwater environments on Sr and Ba incorporation as a basis for further investigation of marine and freshwater connectivity of M. furnieri. The freshwater population was dominated by older fish with mean ±SD age of 34±1 y, whereas the coastal samples were dominated by younger fish of 14±7 y. Comparison of strontium and barium incorporation among otolith life-history profiles indicated significantly higher barium and lower strontium for the freshwater population compared to the marine population. Furthermore, comparison of otolith material deposited in the freshwater, estuarine and marine life-history phases demonstrated clear differences among these environments. Mean concentrations of strontium and barium in otoliths of M. furnieri were respectively 710 and 112 µg g-1 for freshwater, 2069 and 16.7 µg g-1 for estuarine, and 2990 and 2.7 µg g-1 for marine life-history phases. Barium concentrations in otoliths from the freshwater population of M. furnieri appeared high relative to other freshwater species. Strontium levels across life-history profiles of marine fish increased with age from 2000 to 2900 µg g-1, possibly indicating more time spent in marine than estuarine waters with age. In contrast, for the freshwater population, strontium levels decreased during the first year of life approximately to 700 µg g-1, and remained low and stable thereafter, consistent with the early life-history occurring in an estuarine environment prior to entrapment in Mirim Lagoon. The results confirm the strong and opposite effects of marine and freshwater environments on incorporation of barium and strontium into otoliths, and indicate that the population of M. furnieri in Mirim Lagoon represents an isolated population that does not reproduce and is therefore likely to become extinct.

Estrôncio e bário foram determinados em otólitos de corvina Micropogonias furnieri coletados em habitats de água doce (lagoa Mirim) e costeiros no Sul Brasil. As análises foram realizadas utilizando-se LA-ICPMS, com o objetivo de estabelecer assinaturas químicas específicas para os diferentes habitats e avaliar a aplicabilidade da química de otólitos para o estudo de mudanças de habitat na espécie em questão para futuros estudos sobre conectividade de populações. Os animais coletados na lagoa Mirim apresentaram idade média de 34±1 anos, não sendo observados adultos jovens ou juvenis. Foi verificada uma variação significativa nas concentrações de Sr e Ba em otólitos para áreas marinhas e de água doce. Para ambientes marinhos, a idade média foi de 14±7 anos. Os valores médios de Sr e Ba foram estimados, respectivamente, em 710 e 112 µg g-1 para água doce, 2069 e 16,7 µg g-1 para água estuarina e 2990 e 2,7 µg g-1 para águas costeiras. Nos otólitos provenientes dos indivíduos de água doce, o Ba apresentou concentrações mais altas quando comparado a valores observados para outras espécies. Observou-se que a incorporação de Ba nos otólitos ao longo da vida sofre certa influência ontogenética, com valores mais altos medidos no início da vida. As concentrações de Sr em otólitos de animais costeiros aumentaram em média de 2000 a 2900 µg g-1 ao longo da vida, indicando a mudança de habitats estuarinos para marinhos. Para água doce, a concentração de Sr decresce antes do primeiro ano até valores em torno de 700 µg g-1 mantendo essa concentração por toda a vida, indicando um ambiente de água doce estável. Estes resultados confirmam o forte efeito inverso que ambientes marinhos e de água doce promovem na incorporação de Sr e Ba em otólitos e permitem sugerir que a corvina encontrada na lagoa Mirim é representada por um grupo isolado de animais com baixa probabilidade de reprodução que, portanto, será possivelmente extinto nos próximos anos.