Salmon-mediated nutrient flux in selected streams of the Columbia River Basin, USA

Salmon provide an important resource subsidy and linkage between marine and land-based ecosystems. This flow of energy and nutrients is not unidirectional (i.e., upstream only); in addition to passive nutrient export via stream flow, juvenile emigrants actively export nutrients from freshwater environments. In some cases, nutrient export can exceed import. We evaluated nutrient fluxes in streams across central Idaho, USA, using Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) adult escapement and juvenile production data from 1998 to 2008. We found in the majority of stream-years evaluated, adults imported more nutrients than progeny exported; however, in 3% of the years, juveniles exported more nutrients than their parents imported. On average, juvenile emigrants exported 22% ± 3% of the nitrogen and 30% ± 4% of the phosphorus their parents imported. This relationship was density-dependent and nonlinear; during periods of low adult abundance, juveniles were larger and exported up to 194% and 268% of parental nitrogen and phosphorus inputs, respectively. We highlight minimum escapement thresholds that appear to (i) maintain consistently positive net nutrient flux and (ii) reduce the average proportional rate of export across study streams. Our results suggest a state shift occurs when adult spawner abundance falls below a threshold to a point where the probability of juvenile nutrient exports exceeding adult imports becomes increasingly likely. Les saumons assurent un transfert des ressources et un lien importants entre les ecosystemes marins et terrestres. Ce flux d'energie et de nutriments n'est pas unidirectionnel (c.-a-d. uniquement vers l'amont); en plus de l'exportation passive de nutriments assuree par l'ecoulement de l'eau, les emigrants juveniles exportent activement des nutriments hors des milieux d'eau douce. Dans certains cas, l'exportation de nutriments peut surpasser leur importation. Nous avons evalue les flux de nutriments dans des cours d'eau du centre de l'Idaho (Etats-Unis) a partir de donnees sur l'echappement d'adultes et la production de juveniles de saumon quinnat (Oncorhynchus tshawytscha) recueillies de 1998 a 2008. Nous avons constate, pour la majorite des annees-cours d'eau evaluees, que les adultes importaient plus de nutriments que leur descendance en exportait. Cela dit, pour 3 % des annees, les juveniles exportaient plus de nutriments que leurs parents en importaient. En moyenne, les emigrants juveniles exportaient l'equivalent de 22% ± 3%del'azote et 30%[+ or -]4%duphosphore importes par leurs parents. Cette relation dependait de la densite et etait non lineaire; durant les periodes de faible abondance d'adultes, les juveniles etaient plus grands et exportaient jusqu'a 194 % et 268 % des apports parentaux d'azote et de phosphore, respectivement. Nous mettons en lumiere des seuils d'echappement minimums qui semblent (i) maintenir un flux net de nutriments uniformement positif et (ii) reduire le taux d'exportation proportionnel moyen dans les cours d'eau etudies. Nos resultats suggerent qu'un changement d'etat se produit quand l'abondance des geniteurs adultes tombe sous un seuil au-dela duquel la probabilite que les exportations de nutriments par les juveniles depassent les importations par les adultes est de plus en plus grande. [Traduit par la Redaction]
Introduction Migratory salmonids are important vectors of energy (carbon (C)) and nutrients (nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), and calcium (Ca)) between marine and freshwater ecosystems (Lyle and Elliot 1998; [...]