Otolith shape as a classification tool for chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) discrimination in native and introduced systems

Abstract

Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) are widely distributed across the globe, with native stocks in the North Pacific Ocean and self-sustained populations in both the Northern and Southern hemispheres. In their native range, Chinook salmon face many conservation and management challenges, including depleted stocks, loss of genetic diversity, and hatchery influences, whereas naturalized range expansion poses a threat to novel ecosystems. Therefore, ways to improve stock discrimination would be a useful tool for fishery managers. Here, we evaluated otolith shape variation in Chinook salmon as a potential tool for stock discrimination using wavelet coefficients and Fourier harmonics in three case studies at multiple spatial scales. We adopted a simple Classification Tree model that used otolith shape variation to separate Chinook salmon groups. We found best performance of the model occurring between hemispheres, followed by Oregon basins, within-watershed Elk River, Oregon, and lastly among South American basins. Otolith shape analysis is a promising tool for stock discrimination if used in conjunction with other methods to better understand plasticity of anadromous species that use pan-environmental systems.

Les saumons chinooks (Oncorhynchus tshawytscha) présentent une vaste répartition à la grandeur du globe et comptent des stocks indigènes dans l’océan Pacifique Nord et des populations auto-entretenues dans les hémisphères nord et sud. Dans leur aire de répartition indigène, la conservation et la gestion des saumons chinooks présentent de nombreux défis, dont des stocks décimés, la perte de diversité génétique et des influences d’alevinières, alors que l’expansion de l’aire de répartition d’individus naturalisés constitue une menace pour leurs nouveaux écosystèmes. Des moyens d’améliorer la discrimination des stocks constitueraient donc des outils utiles pour les gestionnaires des pêches. Nous évaluons les variations de la forme des otolites chez les saumons chinooks comme possible outil de discrimination des stocks en utilisant les coefficients d’ondelettes et les harmoniques de Fourier dans trois études de cas à différentes échelles spatiales. Nous adoptons un modèle simple d’arbre de classement qui utilise les variations de la forme des otolites pour séparer les groupes de saumons chinooks. Nous constatons que la meilleure performance du modèle est entre les hémisphères, puis entre différents bassins en Oregon, au sein du bassin versant de la rivière Elk (Oregon) et, finalement, entre différents bassins sud-américains. L’analyse de la forme des otolites est un outil prometteur pour la discrimination des stocks si elle est utilisée de concert avec d’autres méthodes afin d’améliorer la compréhension de la plasticité d’espèces anadromes qui utilisent des systèmes englobant différents milieux.