湖鳟鱼(Salvelinus namaycush)是劳伦次五大湖(以下简称五大湖)特有的冷水顶级捕食者,曾经对冷水鱼类群落起到至关重要的稳定作用(Bronte et al., 2010, Bronte et al., 2008; Edwards et al., 1990)。由于过度捕捞、入侵种海七鳃鳗(Petromyzon marinus)的捕食以及栖息地丧失的综合影响,湖鳟鱼在五大湖的大部分地区已被根除(Hartman, 1973; Muir et al., 2012)。这种生态和经济上具有重要意义的物种的修复工作一直是五大湖地区鱼类管理部门的首要任务(Bronte et al., 2008; Krueger et al., 1995; Lake Erie Committee, 2021; Muir et al., 2012; Zimmerman and Krueger, 2009)。
在伊利湖,始于20世纪60年代末的湖鳟鱼修复工作已形成一个主要由人工孵化场生产的成体组成的种群(Coldwater Task Group, 2025; Cornelius et al., 1995; Lake Erie Committee, 2021);然而,尽管已有产卵聚集、配子采集以及最近在野外记录到幼体的证据,但迄今为止尚未记录到成体种群的重要自然补充(Coldwater Task Group, 2025; Fitzsimons and Williston, 2000; Markham et al., 2022; Spitz et al., 2025)。已提出多种可能叠加阻碍伊利湖自然补充的因素,包括产卵栖息地的可用性和质量不足、海七鳃鳗导致的成体死亡、早期生命史瓶颈以及氧热栖息地限制(Jones et al., 1995; Lake Erie Committee, 2021; Muir et al., 2012; Rogers et al., 2019)。
以往假设的湖鳟鱼温度偏好(< 10 °C;Bergstedt et al., 2003, Bergstedt et al., 2012; Dillon et al., 2003; Jacobson et al., 2010; Stewart et al., 1983)可能因生态系统而异,并取决于对猎物和栖息地可用性的本地适应(Challice et al., 2019; Guzzo et al., 2017; Plumb and Blanchfield, 2009; Sellers et al., 1998)。在伊利湖以外的五大湖中,湖鳟鱼在夏季分层期间最常占据低于10 °C的水温。在安大略湖,湖鳟鱼占据的夏季平均温度为6.9 ± 0.5 °C,且90%的时间占据低于8.8 °C的温度(Raby et al., 2020)。在休伦湖,占据的夏季温度范围为6.0至9.7 °C,但因放流株系而异,指湖起源鱼类为6.0至6.7 °C,五大湖起源鱼类为7.1至9.7 °C(Bergstedt et al., 2012)。
在像五大湖这样的大型系统中,湖鳟鱼在秋季解分层后(通常在十月)占据全年最暖的水温,这与向近岸产卵栖息地的迁移相吻合(Binder et al., 2021)。在安大略湖,产卵前湖鳟鱼在十月份占据8至14 °C之间的水温(Raby et al., 2020),而在休伦湖,十月份占据的水温在7.9至9.4 °C之间(Bergstedt et al., 2012)。鉴于伊利湖是五大湖中面积最浅、最暖且最南的湖泊,湖鳟鱼有可能占据靠近产卵区的较暖栖息地,这可能会影响繁殖潜力(例如配子发育或质量)。
尽管湖鳟鱼在生理上能够耐受比先前假设更暖的温度(> 10 °C;Challice et al., 2019; Hébert and Dunlop, 2020),但暴露于较暖温度可能以多种方式对修复工作产生负面影响。在鲑科鱼类中,产卵前长时间暴露于较高的水温会降低配子质量、卵的存活率和胚胎存活率(Flett et al., 1996; Gillet, 1991; Hokanson et al., 1973; King et al., 2003; Pankhurst and King, 2010; Servili et al., 2020)。然而,湖鳟鱼繁殖能力下降的关键温度尚未得到充分研究。在伊利湖,过去50年来夏季分层持续时间增加是由于气温升高(Mason et al., 2016; McCormick and Fahnenstiel, 1999)。鉴于鲑科鱼类的成熟和产卵时间至少部分由光周期触发(Bromage et al., 2001; Taranger et al., 2003),伊利湖的湖鳟鱼显然比历史状况更早且在产卵期间暴露于较暖水温的时间更长。随着表层水温预计继续上升,且秋季降温预计在未来50至100年内将延迟最多两周(Trumpickas et al., 2009; Woolway et al., 2021),在产卵前和产卵期间过度暴露于次优温度的风险可能会增加。此外,Bergstedt et al. (2003) 发现,湖鳟鱼对较高水温暴露的增加可能与海七鳃鳗捕食的增加有关,而海七鳃鳗捕食对较大鱼类的不利影响更为显著(Rogers et al., 2019; Schneider et al., 1996; Swink, 1991)。海七鳃鳗捕食的增加进一步阻碍了湖鳟鱼种群的繁殖能力,因为较大、较年长的雌鱼产生并产卵更多,且在一年中产卵时间较晚,相比于较小、较年轻的雌鱼(Martin and Olver, 1980; Peck, 1988),此时水温较低且幼体存活率更高(Allen et al., 2005; Casselman, 1995)。
本研究的目标是提高对伊利湖成年湖鳟鱼温度占据情况的理解。研究解决以下三个科学问题:1) 伊利湖湖鳟鱼的温度占据情况如何?2) 温度占据是否因性别而异?3) 温度占据是否随湖鳟鱼的体型而变化?更好地理解伊利湖湖鳟鱼的热栖息地利用可能有助于阐明为何伊利湖的修复工作尚未促成自持野生种群的建立,以及湖鳟鱼可能如何响应未来的环境变化(Markham et al., 2008; Zimmerman and Krueger, 2009)。