Jus$n G. Mychek-Londer and David (Bo) Bunnell - - PowerPoint PPT Presentation

Jus$n ¡G. ¡Mychek-­‑Londer ¡and ¡David ¡(Bo) ¡Bunnell ¡

Acknowledgements ¡

• Great ¡Lakes ¡Fisheries ¡Commission ¡(GLFC) ¡
• Great ¡Lakes ¡Restora$on ¡Ini$a$ve ¡(GLRI) ¡

¡

• USGS ¡Great ¡Lakes ¡Science ¡Center ¡
• My ¡Advisors: ¡Bo ¡Bunnell, ¡James ¡Diana ¡
• Vincent ¡Belill, ¡John ¡French ¡III, ¡Melissa ¡Kos$ch, ¡Kevin ¡Keeler, ¡Mark ¡Rogers, ¡

Lynn ¡Ogilvie, ¡Betsy ¡Puchala, ¡Linda ¡Begnoche, ¡Steven ¡Pothoven, ¡Chuck ¡ Madenjian, ¡Bruce ¡Davis, ¡Dave ¡Bennion, ¡Greg ¡Jacobs, ¡Timothy ¡DeSorcie, ¡ Barbara ¡Diana, ¡ScoP ¡Nelson, ¡Jean ¡Adams, ¡Jeff ¡Holuszko, ¡Solomon ¡David, ¡ and ¡others ¡I’ve ¡forgoPen. ¡

¡ ¡

• The ¡Crew ¡of ¡the ¡RV ¡Grayling ¡Ed ¡Perry ¡and ¡Jim ¡Paige ¡
• Susie ¡Q ¡Commercial ¡Fishery ¡in ¡Two ¡Rivers, ¡WI ¡

¡

• School ¡of ¡Natural ¡Resources ¡at ¡The ¡University ¡of ¡Michigan, ¡Ann ¡Arbor ¡

Outline ¡

• Lauren,an ¡Great ¡Lakes ¡
• Ecology ¡in ¡Lake ¡Michigan ¡
• My ¡research ¡
• Hypothesis ¡tes,ng ¡
• Results ¡
• Discussion ¡
• Implica,ons ¡

Credit: ¡COSEE ¡

Lauren,an ¡Great ¡Lakes ¡

• Glacial ¡
• Coloniza,on ¡
• Human ¡influence ¡

– Pollu,on ¡ – Exploita,on ¡ – Ex,nc,ons ¡ – Habitats ¡ – Climate ¡change ¡ – Invasive ¡species ¡

Credit: ¡COSEE ¡

Non-­‑na,ves ¡

• Engineering: ¡Canal ¡systems ¡
• Sea ¡lamprey ¡
• Alewife ¡
• Introduc,ons ¡
• Brown ¡trout ¡ ¡
• Rainbow ¡trout ¡
• Smelt ¡
• Alewife ¡control ¡

– Chinook ¡salmon ¡ – Coho ¡salmon ¡

Lake ¡Michigan ¡

• Within ¡US ¡territory ¡
• Inshore ¡and ¡offshore ¡
• Ex,nc,ons, ¡ex,rpa,ons ¡ ¡
• Recent ¡environmental ¡change ¡
• Offshore ¡Ponto-­‑caspian ¡invaders ¡
• Offshore ¡na,ve ¡aqua,c ¡species ¡

• Prior ¡to ¡1936 ¡six ¡named ¡

¡deepwater ¡ciscoes ¡

• Commercial ¡Fishery ¡
• Restora$on ¡

Lake ¡Michigan ¡coregonid ¡complex ¡

Coregonids Superior Michigan Huron Erie Ontario

hoyi

(bloater)

X X X X

reighardi

(shortnose)

X

zenithicus

(shortjaw)

X X X X

johannae

(deepwater)

X

kiyi

X X X X

nigripinnis

(blackfin)

X X X

WHITE = extinct, extirpated BLACK = present day RED = extirpated, restoration consideration

• Quagga ¡effects ¡
• ­‑Inshore ¡and ¡offshore ¡
• ­‑Span ¡LMichigan ¡basin ¡
• ­‑Es,mates ¡in ¡trillions ¡
• ­‑Establish ¡in ¡sediments ¡
• ­‑Dreissenid ¡biomass ¡> ¡prey ¡fish ¡

Quagga ¡ ¡ mussels ¡

2000 ¡ 1995 ¡ 2005 ¡

Ballasts: ¡Ponto-­‑caspian ¡invertebrates ¡

• Bythotrephes ¡spp. ¡
• Zebra ¡mussels ¡
• Quagga ¡mussels ¡

Ballasts: ¡Round ¡goby ¡

• First ¡found ¡in ¡St. ¡Clair ¡River ¡(D. ¡Jude, ¡1990) ¡
• Now ¡in ¡all ¡Great ¡Lakes ¡
• Benthic, ¡wide ¡diet ¡

– larger ¡(>60 ¡mm) ¡molluscivores ¡

• May ¡outcompete ¡na$ves ¡for ¡food ¡and ¡space ¡
• May ¡bioaccumulate ¡toxins ¡
• Concerns ¡about ¡impacts ¡
• Migrate ¡offshore ¡in ¡winter ¡

Na,ve ¡invertebrate ¡preyfish ¡food ¡

• Diporeia ¡
• Mysis ¡
• Copepods ¡

1 9 7 3 1 9 8 0 1 9 8 7 1 9 9 4 2 0 0 1 2 0 0 8

Y e ar

5 0 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0

Lake-­‑wide ¡biomass ¡(kt)

B l

• ater

Sl imy ¡ scu l p in Deep water ¡ scu lp i n R ai n b

• w ¡

sm el t R o u n d g o b y Ni n esp i n e ¡ sti ck l e b ack A l e wi fe

Lake-­‑wide ¡biomass ¡

• f ¡ ¡

prey ¡fish ¡,me ¡series ¡

Prey ¡fish ¡ biomass ¡ ¡has ¡ ¡ never ¡ been ¡ lower ¡ 2008: ¡94% ¡ ¡ decline ¡from ¡ ¡ the ¡peak ¡in ¡ 1989 ¡

GLFC ¡objec$ve: ¡ ¡

500-­‑800 ¡kt ¡of ¡ ¡ plank$vore ¡ ¡ biomass ¡

At ¡25 ¡kt ¡= ¡ ¡5% ¡of ¡

• bjec$ve ¡at ¡best ¡

Dee pwater ¡sculpi n 5.2 3 ¡k t Sl imy ¡sc u lpin 2.75 ¡kt Bloate r 3.33 kt Ra inb

• w ¡

s m elt 0. 89 ¡ k t Nines pine s tic kleb ack 0.50 kt Alewife 8.27 kt Roun d goby 4.65 kt

Lake-­‑wide ¡biomass ¡ ¡

• f ¡prey ¡fish ¡in ¡2008 ¡

Slimy ¡sculpin ¡ ¡ (Co0us ¡cognatus) ¡

Since ¡1990, ¡general ¡ ¡ Increasing ¡trend ¡

• Benthic ¡
• No ¡swim ¡bladders ¡
• Highly ¡developed ¡ ¡ ¡ ¡

¡sensory ¡

• Polygnous ¡nest ¡

¡guarding ¡males ¡

• Live ¡7-­‑9 ¡years ¡TL ¡

¡~125mm ¡

¡

• Other ¡studies ¡have ¡

¡addressed ¡egg ¡ ¡preda,on ¡

¡

0 ¡ 500 ¡ 1000 ¡ 1500 ¡ 2000 ¡ 1973 ¡ 1977 ¡ 1981 ¡ 1985 ¡ 1989 ¡ 1993 ¡ 1997 ¡ 2001 ¡ 2005 ¡ 2009 ¡

Adult ¡bloater ¡(> ¡120 ¡mm) ¡

Year

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Numeric density (#/ha)

500 1000 1500 2000 2500 3000

Year

1 9 7 1 9 7 5 1 9 8 1 9 8 5 1 9 9 1 9 9 5 2 2 5

Numeric density (#/ha)

200 400 600 800 1000

Age-­‑0 ¡bloater ¡(< ¡120 ¡mm) ¡

Coregonus ¡hoyi ¡

• BePer ¡lake ¡trout ¡food ¡
• Sex ¡ra$o, ¡survivial ¡boPleneck ¡ ¡
• 30 ¡year ¡cycle ¡hypothesis ¡
• Plank$vore ¡ ¡
• Max ¡length ¡~ ¡275 ¡mm, ¡12 ¡YO ¡

0 ¡ 5000 ¡ 10000 ¡ 15000 ¡ 20000 ¡ 25000 ¡ 1973 ¡ 1978 ¡ 1983 ¡ 1988 ¡ 1993 ¡ 1998 ¡ 2003 ¡ 2008 ¡ 0 ¡ 1000 ¡ 2000 ¡ 3000 ¡ 1973 ¡ 1980 ¡ 1987 ¡ 1994 ¡ 2001 ¡ 2008 ¡ Deepwater ¡sculpin ¡ (Myoxocephalus ¡thompsonii) ¡ Round ¡goby ¡ USGS ¡long ¡ term ¡trawl ¡ data ¡by ¡species ¡

¡ ¡

X-­‑axis ¡= ¡year ¡

¡

Y-­‑axis ¡= ¡ Mean ¡g/ha ¡

Diet, ¡Distribu,on ¡

• Diporeia, ¡Mysis ¡– ¡Most ¡important ¡for ¡SS ¡and ¡DWS ¡
• ¡SS: ¡copepods, ¡eggs, ¡cladocerans, ¡diverse, ¡ ¡

¡adaptable ¡

• ¡DWS: ¡fish ¡eggs, ¡copepods, ¡less ¡diverse ¡

¡

• ¡RG: ¡bivalve ¡oriented, ¡diverse ¡in ¡Great ¡Lakes ¡

¡ ¡

• Distribu,on ¡in ¡deepwater ¡benthic ¡zones: ¡
• RG ¡new ¡to ¡system: ¡Expected ¡in ¡Lake ¡Michigan ¡in ¡

¡winter ¡based ¡on ¡Lake ¡Erie ¡

• SS ¡and ¡DWS ¡depth ¡segrega$on, ¡ ¡SS ¡60-­‑83, ¡DWS ¡

¡past ¡90m ¡(Madenjian ¡and ¡Bunnell, ¡2008) ¡

(g/ha) ¡

¡ ¡ ¡ ¡

Hypotheses ¡about ¡benthivore ¡diets ¡

1) Within ¡species ¡prey ¡specific ¡diet ¡propor,ons ¡ will ¡vary ¡significantly ¡across ¡,me ¡and ¡sampling ¡ loca,ons ¡ 2) Between ¡sculpins ¡diet ¡overlap ¡should ¡be ¡high, ¡ while ¡between ¡goby ¡and ¡sculpins ¡overlap ¡ should ¡be ¡moderate ¡ 3) All ¡3 ¡benthic ¡predators ¡eat ¡bloater ¡eggs ¡ ¡ ¡-­‑ ¡SS ¡eat ¡the ¡most, ¡most ¡frequently ¡

SLIMY ¡SCULPIN ¡DIETS ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MONTH ¡ TR ¡ FF ¡ STB ¡ MSK ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ JANUARY ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ FEBRUARY ¡ ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MARCH ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ APRIL ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ MAY ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ X ¡ ¡ ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ DEEPWATER ¡SCULPIN ¡DIETS ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MONTH ¡ TR ¡ FF ¡ STB ¡ MSK ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ JANUARY ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ FEBRUARY ¡ ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MARCH ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ X ¡ APRIL ¡ X ¡ ¡ ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ MAY ¡ ¡ ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ JUNE ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ X ¡ ¡ ¡ ROUND ¡GOBY ¡DIETS ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MONTH ¡ TR ¡ FF ¡ STB ¡ MSK ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ 2009 ¡ 2010 ¡ JANUARY ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ FEBRUARY ¡ ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MARCH ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ APRIL ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ X ¡ ¡ ¡ MAY ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ X ¡ ¡ ¡ X ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Methods ¡

• Diet ¡propor,ons ¡ ¡

¡SS=1016, ¡DWS=699 ¡ ¡ ¡RG=552 ¡

• Sampled ¡at ¡ ¡

FF, ¡STB, ¡TR, ¡MSK ¡ depths ¡69-­‑128m ¡

• When ¡

Jan-­‑May ¡2009–2010 ¡

• Diet ¡Propor,ons ¡

– Used ¡dry ¡weight ¡ propor,ons ¡,me/ space ¡effects ¡ analyses ¡and ¡diet ¡

• verlap ¡analyses ¡

Analysis ¡ ¡

Hypothesis ¡1: ¡,me ¡and ¡space ¡effects ¡ General ¡linear ¡models ¡(GLM) ¡

• Individual ¡models ¡built ¡for ¡single ¡predator ¡and ¡single ¡prey: ¡
• Prey ¡categories ¡selected: ¡accounted ¡for ¡> ¡88% ¡of ¡each ¡

¡predators ¡overall ¡diet ¡propor,ons ¡

• Sampling ¡unit: ¡ ¡

¡ ¡Nets ¡weighted ¡by ¡the ¡number ¡ ¡ ¡ ¡of ¡fish ¡within ¡a ¡net ¡

¡

• Time ¡

– Day ¡of ¡year ¡(DOY): ¡TR ¡January ¡only ¡

• Space ¡

– Loca,on ¡(port): ¡all ¡samples ¡ ¡ ¡

Analysis: ¡Hypothesis ¡two, ¡Overlap ¡

Tested ¡overlap ¡between ¡species ¡within ¡each ¡port ¡

• ¡Schoener’s ¡= ¡1 ¡– ¡0.5(Σ│pxi ¡-­‑ ¡pyi│) ¡
• ¡pxi ¡propor,on ¡of ¡food ¡category ¡i ¡used ¡by ¡species ¡x ¡
• ¡pyi ¡is ¡the ¡propor,on ¡of ¡food ¡category ¡i ¡used ¡by ¡species ¡y ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡

• C ¡= ¡Morista’s: ¡overlap ¡between ¡species ¡j ¡and ¡k ¡
• pij ¡= ¡propor,on ¡resource ¡i ¡of ¡total ¡resources ¡used ¡by ¡species ¡j ¡ ¡
• pik ¡= ¡propor,on ¡resource ¡i ¡of ¡total ¡resources ¡used ¡by ¡species ¡k ¡
• nij ¡= ¡# ¡of ¡individuals ¡of ¡species ¡j ¡using ¡resource ¡category ¡i ¡ ¡
• nik ¡= ¡# ¡of ¡individuals ¡of ¡species ¡k ¡that ¡use ¡resource ¡category ¡i ¡
• Nj ¡and ¡Nk ¡= ¡the ¡total ¡number ¡of ¡individuals ¡of ¡each ¡species ¡in ¡

the ¡sample ¡(Morista, ¡1959). ¡

Schoener’s ¡and ¡Morista’s ¡ ¡

DNA ¡analysis ¡of ¡fish ¡eggs ¡

• Hypothesis ¡3: ¡Bloater ¡eggs ¡
• DNA ¡analysis ¡on ¡viable ¡fish ¡eggs ¡
• 10 ¡analyzed ¡per ¡sample ¡
• Known ¡DNA ¡

– Bloater, ¡SS, ¡DWS, ¡RG ¡ Bloater ¡ DWS ¡ SS ¡ RG ¡

Results: ¡For ¡all ¡fish ¡sampled ¡

SS ¡N=1016 ¡ DWS ¡N=799 ¡ RG ¡N=552 ¡

Space ¡ prey ¡ factor ¡ predator ¡ SS ¡ DWS ¡ RG ¡ mysis ¡ depth ¡ 0.347 ¡ 0.071 ¡ 0.061 ¡ port ¡ <0.001 ¡ <0.001 ¡ <0.001 ¡ year ¡ 0.331 ¡ 0.870 ¡ 0.004 ¡ diporeia ¡ depth ¡ 0.039 ¡ 0.024 ¡ . ¡ port ¡ <0.001 ¡ <0.001 ¡ . ¡ year ¡ 0.760 ¡ 0.240 ¡ . ¡ fish ¡eggs ¡ depth ¡ . ¡ 0.201 ¡ . ¡ port ¡ . ¡ 0.017 ¡ . ¡ year ¡ . ¡ 0.477 ¡ . ¡ limnocal ¡ depth ¡ 0.041 ¡ . ¡ . ¡ port ¡ <0.001 ¡ . ¡ . ¡ year ¡ 0.017 ¡ . ¡ . ¡ senec ¡ depth ¡ 0.188 ¡ . ¡ . ¡ port ¡ 0.015 ¡ . ¡ . ¡ year ¡ 0.418 ¡ . ¡ . ¡ bival ¡ depth ¡ . ¡ . ¡ 0.148 ¡ port ¡ . ¡ . ¡ 0.074 ¡ year ¡ . ¡ . ¡ <0.001 ¡ chironomids ¡ depth ¡ 0.079 ¡ . ¡ . ¡ port ¡ 0.059 ¡ . ¡ . ¡ year ¡ 0.079 ¡ . ¡ . ¡

• stra ¡

depth ¡ . ¡ . ¡ 0.051 ¡ port ¡ . ¡ . ¡ 0.016 ¡

Ports: ¡all ¡samples ¡ ¡ ¡ Ø N ¡= ¡Nets ¡(Fish) ¡ SS ¡= ¡45 ¡(1016) ¡ DWS ¡= ¡40 ¡(699) ¡ RG ¡= ¡36 ¡(552) ¡ ¡ Alpha ¡significance ¡ ¡SS ¡ ¡≤ ¡0.010 ¡ ¡DWS ¡≤ ¡0.017 ¡ ¡ ¡ RG ¡≤ ¡0.017 ¡ ¡ Ø Many ¡effects ¡

Results: ¡ space ¡GLMs ¡

TIME ¡EFFECTS ¡ Day ¡of ¡year ¡(DOY) ¡ ¡TR ¡only ¡

¡

¡

Ø N ¡= ¡nets ¡(fish) ¡ SS=22 ¡(468) ¡ ¡ DWS=19 ¡(238) ¡ ¡ RG=18 ¡(156) ¡ Ø Alpha ¡set ¡to: ¡ ¡SS: ¡0.05/4 ¡= ¡ ¡ ≤ ¡0.012 ¡ ¡ DWS: ¡0.05/3 ¡= ¡ ¡ ≤ ¡0.017 ¡ ¡ ¡ ¡RG: ¡0.05/2 ¡= ¡ ¡ ≤ ¡0.025 ¡ ¡ ¡ Few ¡effects ¡

Time ¡

prey ¡ ¡ factor ¡ predator ¡ SS ¡ ¡ DWS ¡ ¡ RG ¡ Mysis ¡ depth ¡ 0.010 ¡ 0.023 ¡ 0.114 ¡ doy ¡ 0.179 ¡ 0.042 ¡ 0.516 ¡ year ¡ 0.158 ¡ 0.191 ¡ 0.506 ¡ diporeia ¡ depth ¡ 0.320 ¡ 0.004 ¡ . ¡ doy ¡ 0.164 ¡ 0.032 ¡ . ¡ year ¡ 0.561 ¡ 0.961 ¡ . ¡ fish ¡eggs ¡ depth ¡ . ¡ 0.237 ¡ . ¡ doy ¡ . ¡ 0.936 ¡ . ¡ year ¡ . ¡ 0.271 ¡ . ¡ limnocal ¡ depth ¡ 0.191 ¡ . ¡ . ¡ doy ¡ 0.195 ¡ . ¡ . ¡ year ¡ 0.155 ¡ . ¡ . ¡ bival ¡ depth ¡ . ¡ . ¡ 0.621 ¡ doy ¡ . ¡ . ¡ 0.131 ¡ year ¡ . ¡ . ¡ 0.038 ¡ chironomids ¡ depth ¡ 0.842 ¡ . ¡ . ¡ doy ¡ 0.019 ¡ . ¡ . ¡ year ¡ 0.198 ¡ . ¡ . ¡

• ¡ ¡Schoener’s ¡= ¡overlap ¡between ¡SS ¡and ¡DWS ¡= ¡0.62 ¡
• ¡ ¡Morista’s ¡= ¡overlap ¡between ¡sculpins ¡= ¡0.70 ¡
• ¡ ¡No ¡overlap ¡between ¡goby ¡and ¡sculpins ¡(0.41 ¡vs. ¡SS; ¡0.36 ¡vs. ¡DWS ¡

• ¡ ¡Schoener’s: ¡overlap ¡between ¡SS ¡and ¡DWS ¡0.62 ¡ ¡
• ¡ ¡Morista’s ¡= ¡no ¡overlap ¡between ¡sculpins ¡
• ¡ ¡No ¡overlap ¡between ¡RG, ¡sculpins ¡using ¡either ¡index ¡

Results: ¡Hypothesis ¡two, ¡overlap ¡

• Values: ¡ ¡

¡0 ¡= ¡no ¡overlap ¡ ¡1 ¡= ¡perfect ¡overlap ¡ ¡≥ ¡0.6 ¡= ¡overlap ¡ ¡ ¡possible ¡compe,,on ¡

Overlap ¡analysis ¡using ¡ Schoener's ¡ port ¡ species ¡ SS ¡ DWS ¡ FF ¡ SS ¡ X ¡ X ¡ DWS ¡ 0.62 ¡ X ¡ RG ¡ 0.41 ¡ 0.36 ¡ TR ¡ SS ¡ X ¡ X ¡ DWS ¡ 0.38 ¡ X ¡ RG ¡ 0.12 ¡ 0.11 ¡ STB ¡ SS ¡ X ¡ X ¡ DWS ¡ 0.62 ¡ X ¡ RG ¡ 0.19 ¡ 0.15 ¡

NMS ¡ ¡ supports ¡ diet ¡

• verlap ¡

RESULTS: ¡Egg ¡Gene,cs ¡

• ¡ ¡85 ¡bloater ¡eggs ¡
• ¡ ¡February-­‑ ¡May ¡
• ¡ ¡All ¡four ¡ports ¡
• ¡ ¡Eyed ¡eggs ¡

19 ¡@April ¡17-­‑20 ¡ 14 ¡@ ¡May ¡1, ¡18 ¡ ¡ ¡ ¡

• ¡ ¡31 ¡eggs ¡in ¡FF ¡in ¡APR ¡

¡26 ¡individual ¡SS ¡ ¡Apr ¡17, ¡20th ¡

• ¡ ¡66% ¡consumed ¡by ¡SS ¡

¡ ¡34% ¡by ¡DWS ¡

• ¡ ¡RG ¡ate ¡minimal ¡eggs ¡

¡ ¡ ¡ ¡

0 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 0 ¡

Eyed ¡bloater ¡ egg ¡eaten ¡by ¡ slimy ¡sculpin ¡

Summary ¡for ¡benthivore ¡diets ¡

• Hypothesis ¡1) ¡space ¡vs. ¡,me, ¡within ¡species ¡

– Diets ¡did ¡not ¡vary ¡through ¡,me ¡ ¡ – Diets ¡differed ¡across ¡ports ¡for ¡all ¡species ¡ ¡

¡

• Hypothesis ¡2) ¡Diet ¡overlap ¡ ¡

– Diet ¡overlap ¡did ¡occur ¡between ¡sculpins ¡ – Goby ¡diets ¡did ¡not ¡overlap ¡with ¡any ¡sculpin ¡species ¡ ¡

• Hypothesis ¡3) ¡Bloater ¡eggs ¡

– Most ¡were ¡consumed ¡by ¡slimy ¡sculpin ¡-­‑ ¡true ¡ – DWS ¡– ¡also ¡ate ¡bloater ¡eggs ¡– ¡true ¡

¡ ¡

¡

Worth ¡no,ng ¡on ¡diets: ¡

• Space ¡vs. ¡,me ¡

– Cover ¡more ¡space ¡ ¡

• Without ¡Diporeia ¡

– SS ¡diets ¡became ¡broad ¡ – DWS ¡turned ¡almost ¡completely ¡to ¡Mysis ¡

• High ¡egg ¡cannibalism ¡

– Species ¡coexistence ¡

¡

• RG ¡impacts ¡offshore ¡on ¡sculpin ¡diets ¡

– minimal, ¡perhaps ¡minimal ¡in ¡offshore ¡foodweb ¡

Part ¡II ¡

• Determina,on ¡of: ¡ ¡

– Gastric ¡evacua,on ¡-­‑ ¡diges,on ¡ – Index ¡of ¡fullness ¡– ¡how ¡much ¡food ¡in ¡a ¡sculpin ¡stomach ¡ ¡ – Daily ¡ra,on ¡

• Use ¡these ¡es,mates, ¡empirical ¡data ¡and ¡diet ¡data ¡to ¡model ¡

– How ¡many ¡bloater ¡eggs ¡eaten ¡in ¡one ¡day, ¡by ¡one ¡slimy ¡ sculpin ¡

• Scale ¡up ¡from ¡an ¡individual ¡sculpin ¡to: ¡ ¡ ¡ ¡

– to ¡popula,on ¡and ¡lakewide ¡levels ¡of ¡annual ¡bloater ¡egg ¡ preda,on ¡by ¡sculpin ¡

• Input ¡data ¡into ¡recruitment ¡models ¡to ¡determine ¡if ¡sculpins ¡

eat ¡enough ¡bloater ¡eggs ¡to ¡limit ¡bloater ¡recruitment ¡ interannually ¡ ¡

– Can ¡be ¡done ¡for ¡other ¡prey ¡types ¡hypothe,cally ¡(i.e., ¡Diporeia) ¡

• ¡ ¡

Approach ¡

Individual ¡ ¡ sculpin ¡prey ¡ specific ¡daily ¡ consump$on ¡ Index ¡of ¡ fullness ¡and ¡ daily ¡ra$on ¡ Gastric ¡ evacua$on ¡ rate ¡ (GEVAC) ¡ Diets ¡-­‑ ¡ now ¡we ¡ know ¡ Popula$on ¡ Level ¡ ¡ Daily ¡ Consump$on ¡ ¡ Bloater ¡ Eggs ¡Eaten ¡ Bloater ¡Eggs ¡ Produced ¡

GEVAC ¡using ¡live ¡sculpins ¡

GEVAC ¡ ¡

• Diges,on ¡rate ¡
• Two ¡main ¡hypotheses: ¡ ¡

– Vary ¡by ¡temperature ¡ – Vary ¡by ¡prey ¡type ¡

• Methods: ¡ ¡

– Fed ¡known ¡quan,ty ¡of ¡food ¡w/known ¡dry-­‑weight ¡ – Azer ¡30 ¡min, ¡lezover ¡food ¡removed ¡ – Digest ¡in ¡chamber ¡for ¡24, ¡48, ¡72, ¡120, ¡168 ¡Hours ¡ ¡ – Euthanize, ¡remove ¡stomach, ¡dry ¡undigested ¡prey ¡ ¡ – Quan,fy ¡%dry-­‑weight ¡remaining ¡→ ¡diges,on ¡rate ¡

GEVAC ¡results ¡

• Slimy ¡sculpin ¡
• No ¡varia$on ¡ ¡

– by ¡temperature ¡ ¡ ¡(panel ¡a) ¡ – or ¡prey ¡type ¡ ¡ ¡(panel ¡b) ¡ ¡ ¡ – Very ¡slow: ¡

temps ¡

¡

• Deepwater ¡sculpin ¡

¡

– No ¡varia$on ¡by ¡ temperature ¡

GEVAC ¡ ¡ results ¡

Index ¡of ¡fullness ¡

• Used ¡addi,onal ¡fish ¡from ¡our ¡diet ¡samples ¡

– 1) ¡Dry ¡fish ¡in ¡a ¡drying ¡,n ¡ – 2) ¡Separately ¡dry ¡each ¡fishes ¡stomach ¡contents ¡

• Index ¡of ¡fullness ¡

– Defini,on: ¡Dry ¡weight ¡of ¡an ¡individual ¡fishes ¡stomach ¡contents ¡divided ¡by ¡ the ¡dry ¡weight ¡of ¡everything ¡else ¡making ¡up ¡the ¡rest ¡of ¡the ¡fish ¡ – Ra,o, ¡used ¡in ¡other ¡studies ¡ – Larger ¡fish, ¡expect ¡a ¡lower ¡ra,o ¡

¡

• Three ¡hypotheses ¡for ¡index ¡of ¡fullness ¡

– 1) ¡ ¡Vary ¡within ¡species ¡according ¡to ¡date ¡sampled ¡ – 2) ¡ ¡Vary ¡within ¡species ¡according ¡to ¡loca,on ¡in ¡Lake ¡Michigan ¡sampled ¡ – 3) ¡ ¡Would ¡be ¡lower ¡than ¡when ¡measured ¡in ¡1976, ¡due ¡to ¡ecological ¡change ¡

Index ¡of ¡fullness ¡ ¡ Results ¡

• A) ¡= ¡SS ¡ ¡B) ¡= ¡DWS ¡
• FDW ¡important ¡
• No ¡loca,on ¡ ¡

effects! ¡

¡

• No ¡temporal ¡ ¡

effects! ¡(Jan-­‑Apr) ¡

¡

• Max ¡values ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡HIGHER ¡THAN ¡ ¡

1976 ¡!? ¡

Daily ¡Ra,on ¡

• a ¡fish ¡consumes ¡grams ¡of ¡food ¡per ¡day ¡per ¡a ¡unit ¡of ¡fish ¡size ¡

¡

• Regression ¡to ¡determine ¡daily ¡ra,on ¡= ¡ ¡ ¡

​𝑻 𝑻 /𝟐𝟏𝟏 𝟐𝟏𝟏×𝟑𝟓 𝟑𝟓 ¡𝒊×𝒔 ¡(h-­‑1) ¡×FDW ¡

– Where: ¡ ¡

• S ¡= ¡index ¡of ¡fullness ¡regression ¡equa,ons ¡(herein) ¡
• 24 ¡h ¡= ¡24 ¡hours ¡in ¡one ¡day ¡
• r ¡= ¡GEVAC ¡rate ¡(herein) ¡
• FDW ¡= ¡fish ¡dry ¡weight ¡(this ¡is ¡explanatory ¡variable) ¡
• Mean ¡daily ¡ra,on ¡= ¡32 ¡mg ¡dry ¡weight ¡across ¡all ¡samples ¡
• Apply ¡diet ¡propor,ons ¡to ¡this ¡daily ¡ra,on ¡weight ¡ ¡

– Gives ¡weight ¡of ¡bloater ¡eggs ¡eaten ¡by ¡single ¡sculpin ¡in ¡

• ne ¡day ¡

Popula,on ¡level ¡daily ¡consump,on ¡ ¡

• USGS ¡Trawl ¡data ¡= ¡numbers ¡of ¡SS ¡and ¡

bloater ¡per ¡hectare ¡

• GIS: ¡total ¡hectares: ¡in ¡depth ¡strata ¡5 ¡to ¡

115m ¡= ¡(SS/ha ¡x ¡#ha) ¡= ¡slimy ¡popula,on ¡ ¡

• Daily ¡ra,on ¡of ¡bloater ¡eggs ¡in ¡

individual ¡SS ¡diets ¡by ¡total ¡SS ¡ popula,on ¡(> ¡40 ¡mm) ¡

• Bloater: ¡numbers ¡+ ¡fecundity ¡= ¡total ¡

bloater ¡egg ¡produc,on ¡

Individual ¡ Prey ¡Specific ¡ Daily ¡ Consump$on ¡ Individual ¡ Average ¡ Meal ¡Size ¡ ¡ (Daily ¡ Ra$on) ¡ Gastric ¡ Evacua$on ¡ Rate ¡ Diet ¡ Popula$on ¡ Level ¡ ¡ Daily ¡ Consump$on ¡ ¡ Bloater ¡ Eggs ¡Eaten ¡ Bloater ¡Eggs ¡ Produced ¡

Consump,on ¡modeling ¡

Ini,al ¡lakewide ¡consump,on ¡ modeling ¡results ¡for ¡year ¡2010, ¡done ¡ in ¡2010 ¡

• Bloater ¡egg ¡produc,on ¡consumed ¡= ¡40.7% ¡
• Sensi,vity ¡analysis ¡= ¡20-­‑130*% ¡

A ¡closer, ¡more ¡recent ¡look ¡however…. ¡

Likewise ¡ does ¡not ¡ seem ¡to ¡fit ¡

Take ¡homes ¡

1) ¡Diet ¡propor,ons ¡did ¡not ¡vary ¡across ¡,me, ¡but ¡did ¡vary ¡across ¡ space ¡ ¡ 2) ¡Overlap ¡between ¡sculpins, ¡none ¡between ¡goby ¡and ¡sculpins ¡ ¡ 3) ¡Gastric ¡evacua,on ¡was ¡slow, ¡not ¡affected ¡by ¡temps, ¡prey ¡type ¡ ¡ 4) ¡Without ¡Diporeia, ¡slimy ¡sculpin ¡diets ¡diversified, ¡whereas ¡ deepwater ¡sculpin ¡consumed ¡almost ¡en,rely ¡one ¡prey, ¡Mysis ¡

Take ¡homes ¡ ¡

5) ¡Despite ¡present ¡differen,al ¡site ¡based ¡availability, ¡and ¡steep ¡ declines ¡in ¡Diporeia ¡abundance ¡since ¡1976, ¡index ¡of ¡fullness ¡ was ¡similar ¡across ¡loca,ons, ¡and ¡mostly ¡higher ¡in ¡2009-­‑2010 ¡

¡

6) ¡Bloater ¡and ¡deepwater ¡sculpin ¡eggs ¡were ¡found ¡in ¡sculpin ¡ diets ¡in ¡high ¡numbers, ¡but ¡this ¡may ¡not ¡limit ¡bloater ¡ recruitment ¡ – further ¡research ¡needs ¡to ¡address ¡DWS ¡recruitment ¡ limita,on ¡

¡

7) ¡Restora,on ¡ ¡ Reintroduc,on ¡of ¡bloater ¡into ¡Lake ¡Ontario ¡may ¡succeed ¡if ¡ sculpins ¡truly ¡control ¡recruitment ¡of ¡bloater ¡through ¡egg ¡ preda,on ¡in ¡Lake ¡Michigan ¡because ¡slimy ¡sculpin ¡lakewide ¡ biomass ¡in ¡Lake ¡Ontario ¡is ¡currently ¡at ¡low ¡levels, ¡and ¡ deepwater ¡sculpin ¡exists ¡only ¡marginally ¡ ¡

Thanks: ¡JGLonder@gmail.com ¡