Persistent Unequal Sex Ratio in a Population of Grayling (Salmonidae) and Possible Role of Temperature Increase

Authors


email claus.wedekind@unil.ch

Abstract

In some fishes, water chemistry or temperature affects sex determination or creates sex-specific selection pressures. The resulting population sex ratios are hard to predict from laboratory studies if the environmental triggers interact with other factors, whereas in field studies, singular observations of unusual sex ratios may be particularly prone to selective reporting. Long-term monitoring largely avoids these problems. We studied a population of grayling (Thymallus thymallus) in Lake Thun, Switzerland, that has been monitored since 1948. Samples of spawning fish have been caught about 3 times/week around spawning season, and water temperature at the spawning site has been continuously recorded since 1970. We used scale samples collected in different years to determine the average age of spawners (for life-stage specific analyses) and to identify the cohort born in 2003 (an extraordinarily warm year). Recent tissue samples were genotyped on microsatellite markers to test for genetic bottlenecks in the past and to estimate the genetically effective population size (Ne). Operational sex ratios changed from approximately 65% males before 1993 to approximately 85% males from 1993 to 2011. Sex ratios correlated with the water temperatures the fish experienced in their first year of life. Sex ratios were best explained by the average temperature juvenile fish experienced during their first summer. Grayling abundance is declining, but we found no evidence of a strong genetic bottleneck that would explain the apparent lack of evolutionary response to the unequal sex ratio. Results of other studies show no evidence of endocrine disruptors in the study area. Our findings suggest temperature affects population sex ratio and thereby contributes to population decline.

Persistencia de Proporción de Sexos Desigual en una Población de Tímalos (Salmonidae) y el Posible Papel del Incremento de la Temperatura

Resumen

En algunos peces, la química del agua o la temperatura afectan la determinación del sexo o crean presiones de selección específicas por sexo. Las proporciones de sexo resultantes son difíciles de predecir a partir de estudios de laboratorio si los detonadores ambientales interactúan con otros factores, mientras que en estudios de campo, observaciones singulares de proporciones de sexo inusuales pueden estar particularmente propensas a reportes selectivos. El monitoreo a largo plazo evita estos problemas. Estudiamos una población de tímalos (Thymallus thymallus) en el Lago Thun, Suiza, que ha sido monitoreada desde 1948. Desde 1970, se han capturado muestras de peces reproductores 3 veces por semana durante la época de reproducción, y se ha registrado la temperatura del agua en los sitios de desove. Utilizamos muestras recolectadas en años diferentes para determinar la edad promedio de los reproductores (para análisis de etapas de vida específicas) y para identificar la cohorte nacida en 2003 (un año extraordinariamente caluroso). Se determinó el genotipo de muestras recientes de tejido con marcadores de microsatélite para buscar cuellos de botella genéticos en el pasado y para estimar el tamaño poblacional genéticamente efectivo (Ne). Las proporciones de sexo operativas cambiaron de aproximadamente 65% de machos antes de 1993 a aproximadamente 85% de machos de 1993 a 2011. Las proporciones de sexo se correlacionaron con las temperaturas del agua que los peces experimentaron durante su primer año de vida. Las proporciones de sexo fueron mejor explicadas por la temperatura promedio que experimentaron peces juveniles durante su primer verano. La abundancia de tímalos está declinando, pero no encontramos evidencia de un cuello de botella drástico que pudiera explicar la falta de respuesta evolutiva a la proporción de sexos desigual. Los resultados de otros estudios no muestran evidencia de disruptores endócrinos en el área de estudio. Nuestros resultados sugieren que la temperatura afecta la proporción de sexos en la población y por lo tanto contribuye a su declinación.

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