Linking interannual variations of capelin abundance indices in the Gulf of St. Lawrence to environmental proxies of bottom-up regulation of cohort strength

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dc.contributor.author

Lehoux, Caroline

Plourde, Stéphane

Chamberland, Jean-Martin

Benoît, Hugues‏

dc.date.accessioned

2024-01-15T11:37:10Z

dc.date.available

2024-01-15T11:37:10Z

dc.date.issued

2022

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In this study, we applied a conceptual model relating capelin cohort strength to bottom-up processes using newly developed capelin abundance indices and descriptors of physical and biological oceanographic conditions in the Gulf of St. Lawrence (GSL). The main objective of the analyses was to provide evidence that abundance indices estimated from bottom-trawl surveys in the GSL track some of the variation expected from environmental conditions known to control variations in capelin cohort strength on the eastern Newfoundland shelf. In addition, we sought to improve our understanding of environmental drivers of capelin dynamics and productivity in the GSL over the last 3 decades. Our approach included (1) the development of a capelin larval abundance indices considered as a potential explanatory variable in the conceptual (2) analyses aimed at documenting the links between physical oceanographic conditions, spring bloom and Calanus dynamics, and capelin body condition in the GSL, and (3) multivariate non-linear models relating capelin abundance indices in different sub-regions of the GSL with environmental indices or capelin condition used as proxies of capelin survival potential. Our results showed that the seasonal phenology and June abundance of Calanus hyperboreus was associated with the ice and spring bloom dynamics, while the phenology and abundance of C. finmarchicus was mostly associated with sea-surface temperature (SST) indices in spring and early summer. High capelin body condition (Kn) in June was related to either early ice retreat or associated high C. hyperboreus abundance and early development timing, while high Kn in August-September was observed in years with a late timing of C. finmarchicus population development or a high C. finmarchicus abundance and SST during summer. Variations in capelin abundance indices were generally associated with variations in Kn in June and/or in August-September or their environmental proxies during the first 1-2 years of life in capelin, but not to capelin larval abundance indices. Timing of ice retreat was selected in 5 out of 6 models whereas proxies of Kn in August-September were selected in 3 of 4 models. Our results therefore identified sea ice dynamics (late winter-early spring) or SST (late spring-summer) as potential key drivers of Calanus species dynamics and capelin condition, confirming the bottom-up hypothesis implicitly considered in the predictive model of capelin biomass on the eastern Newfoundland shelf. Our results also confirmed that capelin abundance indices derived from bottom-trawl surveys in the GSL generally track variation in abundance expected from known bottom-up processes regulating capelin’s cohort strength.

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Dans cette étude, nous avons appliqué un modèle conceptuel reliant la force des cohortes du capelan aux processus ascendants à l’aide d’indices de l’abondance du capelan nouvellement mis au point et de descripteurs des conditions océanographiques physiques et biologiques dans le golfe du Saint-Laurent (GSL). L’objectif principal des analyses était de fournir des preuves que les indices de l’abondance estimés à partir des relevés au chalut de fond dans le GSL suivent une partie de la variation attendue résultant des conditions environnementales connues pour contrôler les variations de la force des cohortes du capelan sur l’est du plateau de Terre Neuve. De plus, nous avons cherché à améliorer notre compréhension des facteurs environnementaux de la dynamique et de la productivité du capelan dans le GSL au cours des trois dernières décennies. Notre approche comprenait : (1) l’élaboration d’un indice de l’abondance des larves du capelan considéré comme une variable explicative potentielle dans les (2) analyses conceptuelles visant à documenter les liens entre les conditions océanographiques physiques, la prolifération printanière et la dynamique des Calanus et la condition corporelle du capelan dans le GSL, et (3) des modèles non linéaires multivariés reliant les indices de l’abondance du capelan dans différentes sous-régions du GSL avec les indices environnementaux ou l’état du capelan utilisés comme indicateurs du potentiel de survie du capelan. Nos résultats ont montré que la phénologie saisonnière et l’abondance en juin de Calanus hyperboreus étaient associées à la dynamique de la glace et de la prolifération printanière, tandis que la phénologie et l’abondance de C. finmarchicus étaient principalement associées aux indices de la température de la surface de la mer (TSM) au printemps et au début de l’été. Une condition corporelle élevée du capelan (Kn) en juin était liée au retrait précoce des glaces ou à l’abondance élevée et le développement hâtif de C. hyperboreus qui y sont liés, tandis qu’un Kn élevé en août-septembre a été observé les années où le développement de la population de C. finmarchicus était tardif ou les années de forte abondance de C. finmarchicus et de TSM élevée pendant l’été. Les variations des indices de l’abondance du capelan étaient généralement associées à des variations du Kn en juin ou en août-septembre ou à leurs indicateurs environnementaux pendant la première ou la deuxième année de vie du capelan, mais pas aux indices de l’abondance des larves de capelan. La période du retrait des glaces a été choisie dans cinq modèles sur six, et les indicateurs de Kn en août-septembre dans trois des quatre modèles. Nos résultats ont donc permis de déterminer que la dynamique de la glace de mer (fin de l’hiver et début du printemps) ou la TSM (fin du printemps et été) sont des facteurs clés potentiels de la dynamique des espèces de Calanus et de la condition du capelan, confirmant l’hypothèse ascendante implicitement considérée dans le modèle prédictif de la biomasse du capelan sur l’est du plateau de Terre-Neuve. Nos résultats ont également confirmé que les indices de l’abondance du capelan dérivés des relevés au chalut de fond dans le GSL suivent généralement la variation de l’abondance attendue résultant des processus ascendants connus régulant la force des cohortes du capelan.

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dc.identifier.citation

Lehoux, C., Plourde, S., Chamberland, J.-M., and Benoît, H. 2022. Linking interannual variations of capelin abundance indices in the Gulf of St. Lawrence to environmental proxies of bottom-up regulation of cohort strength. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2021/068. iv + 51 p.

dc.identifier.govdoc

Fs70-5/2021-068E-PDF

dc.identifier.isbn

9780660411583

dc.identifier.issn

1919-5044

dc.identifier.uri

https://waves-vagues.dfo-mpo.gc.ca/library-bibliotheque/41040661.pdf

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1792

dc.language.iso

en

dc.publisher

Fisheries and Oceans Canada, Canadian Science Advisory Secretariat

dc.relation.istranslationof

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1793

dc.subject - en

Nature and environment

Water

dc.subject - fr

Nature et environnement

Eau

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Water

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Nature et environnement

Eau

dc.title - en

Linking interannual variations of capelin abundance indices in the Gulf of St. Lawrence to environmental proxies of bottom-up regulation of cohort strength

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Report

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Rapport

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iv, 51 pages

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2021/068

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