Maternal age at maturation underpins contrasting behaviour in offspring

In species where parental care occurs primarily via the provisioning of eggs, older females tend to produce larger offspring that have better fitness prospects. Remarkably however, a relationship between age of mother and fitness of offspring has also been reported independently of effects on offspring size suggesting that there may be other factors at play. Here, using experimental matings between wild Atlantic salmon that differed in their age at sexual maturation, we demonstrate distinct size-independent variation in the behaviour of their offspring that was related to the maturation age of the mother (but not the father). We found that when juvenile salmon were competing for feeding territories, offspring of early-maturing mothers were more aggressive than those of late-maturing mothers, but were out-competed for food by them. This is the first demonstration of a link between natural variation in parental age at maturation and variation in offspring behaviou

Domestication leads to increased predation susceptibilit

Domestication involves adapting animals to the human-controlled environment. Genetic changes occurring during the domestication process may manifest themselves in phenotypes that render domesticated animals maladaptive for life in the wild. Domesticated Atlantic salmon frequently interbreed with wild conspecifics, and their offspring display reduced survival in the wild. However, the mechanism(s) contributing to their lower survival in the wild remains a subject of conjecture. Here, we document higher susceptibility to predation by brown trout in fast-growing domesticated salmon, as compared to their slow-growing wild conspecifics, demonstrating that directional selection for increased growth comes at a cost of decreased survival when under the risk of predation, as predicted by the growth/predation risk trade-off. Despite earlier documentation of altered risk-taking behavior, this study demonstrates for the first time that domestication of Atlantic salmon has lead to increased predation susceptibility, and that this consitutes a mechanism underpinning the observed survial differences in the wild.publishedVersio

Can variation in standard metabolic rate explain context-dependent performance of farmed Atlantic salmon offspring?

Escaped farmed Atlantic salmon interbreed with wild Atlantic salmon, leaving offspring that often have lower success in nature than pure wild salmon. On top of this, presence of farmed salmon descendants can impair production of wild‐type recruits. We hypothesize that both these effects connect with farmed salmon having acquired higher standard metabolic rates (SMR, the energetic cost of self‐maintenance) during domestication. Fitness‐related advantages of phenotypic traits associated with both high SMR and farmed salmon (e.g., social dominance) depend on environmental conditions, such as food availability. We hypothesize that farmed offspring have an advantage at high food availability due to, for example, dominance behavior but suffer increased risks of starvation when food is scarce because this behavior is energy‐demanding. To test these hypotheses, we first compare embryo SMR of pure farmed, farmed‐wild hybrids and pure wild offspring. Next, we test early‐life performance (in terms of survival and growth) of hybrids relative to that of their wild half‐siblings, as well as their competitive abilities, in semi‐natural conditions of high and low food availability. Finally, we test how SMR affects early‐life performance at high and low food availability. We find inconclusive support for the hypothesis that domestication has induced increased SMR. Further, wild and hybrid juveniles had similar survival and growth in the semi‐natural streams. Yet, the presence of hybrids led to decreased survival of their wild half‐siblings. Contrary to our hypothesis about context‐dependency, these effects were not modified by food availability. However, wild juveniles with high SMR had decreased survival when food was scarce, but there was no such effect at high food availability. This study provides further proof that farmed salmon introgression may compromise the viability of wild salmon populations. We cannot, however, conclude that this is connected to alterations in the metabolic phenotype of farmed salmon

The spatial scale of density-dependent growth and implications for dispersal from nests in juvenile Atlantic salmon

By dispersing from localized aggregations of recruits, individuals may obtain energetic benefits due to reduced experienced density. However, this will depend on the spatial scale over which individuals compete. Here, we quantify this scale for juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) following emergence and dispersal from nests. A single nest was placed in each of ten replicate streams during winter, and information on the individual positions (±1 m) and the body sizes of the resulting young-of-the-year (YOY) juveniles was obtained by sampling during the summer. In six of the ten streams, model comparisons suggested that individual body size was most closely related to the density within a mean distance of 11 m (range 2–26 m). A link between body size and density on such a restricted spatial scale suggests that dispersal from nests confers energetic benefits that can counterbalance any survival costs. For the four remaining streams, which had a high abundance of trout and older salmon cohorts, no single spatial scale could best describe the relation between YOY density and body size. Energetic benefits of dispersal associated with reduced local density therefore appear to depend on the abundance of competing cohorts or species, which have spatial distributions that are less predictable in terms of distance from nests. Thus, given a trade-off between costs and benefits associated with dispersal, and variation in benefits among environments, we predict an evolving and/or phenotypically plastic growth rate threshold which determines when an individual decides to disperse from areas of high local density

Vanntemperatur i Lærdalselva før og etter regulering. Modellerte effekter på ungfiskvekst og vurdering av alder ved smoltifisering av laks og ørret

Robertsen, G & Ugedal, O. 2020. Vanntemperatur i Lærdalselva før og etter regulering. Modellerte effekter på ungfiskvekst og vurdering av alder ved smoltifisering av laks og ørret. NINA Rapport 1867. Norsk institutt for naturforskning. Analyser av vanntemperaturer i Lærdalselva fra 1964 til 2018, ved målestasjonene Nedre Hegg og Tønjum, tilsier at reguleringen har medført små til moderate endringer ved disse målepunktene. Nedre Hegg ligger like oppstrøms Sjurhaugfoss på en strekning som er fraført vann i forbindelse med reguleringen. Tønjum ligger 3 km nedstrøms utløpet fra Stuvane kraftverk på en strekning som etter regulering har endret vannføringsregime og er påvirket av vann fra kraftverksmagasiner. Før regulering var vanntemperaturene tilnærmet like ved Nedre Hegg og Tønjum i perioden juni-august, mens de var noe lavere ved Nedre Hegg i september-november. Ut fra et sparsomt antall målinger fra Nedre Hegg i desember-mai før regulering så var det antageligvis noe lavere temperaturer her enn ved Tønjum også i disse månedene. Etter oppstart av Borgund kraftverk i 1974 økte sommertemperaturen ved Nedre Hegg noe, som er i tråd med forventningene siden sommervannføringen ble redusert. Ved Tønjum økte temperaturen om vinteren etter regulering, mens sommertemperaturen ble lite endret etter oppstart av Borgund. I den første tiårsperioden etter at Stuvane kraftverk ble satt i drift i 1988 falt sommertemperatu-rene ved både Tønjum og Nedre Hegg, for så å øke i de to påfølgende tiårsperiodene (1999-2008 og 2009-2018). Fra 1999 til 2018 har det vært en tilsvarende økning i gjennomsnittlig luft-temperatur om sommeren i Lærdal. Det er ingen åpenbar grunn til at driften av Stuvane skulle ha påvirket sommertemperaturen i elva ved Nedre Hegg som ligger oppstrøms kraftverksutløpene. Dette tyder på at økningen i vanntemperatur de siste 20 årene i stor grad er forårsaket av endringer i klimatiske forhold. For å si noe om mulige konsekvenser av vanntemperaturendringene for laks og ørret, modellerte vi utviklingshastighet for egg og yngel, samt forventet ungfiskvekst. Vi fant små forskjeller i forventet tidspunkt for klekking og swim-up hos begge arter i periodene før og etter regulering. Det samme gjelder modellert størrelse ved alder av ungfisk. Noen forskjeller skiller seg likevel ut. Etter regulering er det modellert tidligere swim-up og raskere vekst hos både laks og ørret ved Nedre Hegg sammenlignet med Tønjum. Videre var det i tiårsperioden etter at Stuvane ble satt i drift i 1988 lavere forventet ungfiskvekst hos begge arter på Tønjum enn i de foregående periodene. Denne effekten var ikke lenger synlig etter 1999, da forventet ungfiskvekst på Tønjum også lå på et høyere nivå enn før reguleringen. Også for Nedre Hegg var modellert vekst høyere i 1999-2018 enn i 1989-1998. Siden oppstart av Borgund kraftverk ga små temperaturendringer ved Tønjum ga det heller ikke endringer i forventet smoltalder hos laks. Modelleringen tyder også på at størrelse ved alder gikk ned ved Tønjum etter oppstart av Stuvane kraftverk, slik at smoltalder hos laks antageligvis økte i den påfølgende 10-årsperioden. Deretter tyder en økning i forventet størrelse ved alder de siste 20 årene på at forventet smoltalder ved Tønjum kan være uendret eller til og med ha blitt noe lavere enn før regulering. Ut fra modellert størrelse ved alder forventes det generelt lavere smoltalder ved Nedre Hegg sammenlignet med Tønjum. Hvorvidt dette faktisk er tilfelle avhenger av en rekke miljøforhold, som for eksempel næringstilgang og tetthet av ungfisk. Fordi ørret har svært variabel livshistorie er det vanskelig å konkluderer med hensyn på hvordan endringer i vekst har påvirket smoltalder. Vi presiserer at vi kun har vurdert temperaturforholdene ved to målepunkter i elva slik at det kan forholde seg annerledes andre steder i elva

Vanntemperatur i Lærdalselva før og etter regulering. Modellerte effekter på ungfiskvekst og vurdering av alder ved smoltifisering hos laks og ørret

Robertsen, G & Ugedal, O. 2020. Vanntemperatur i Lærdalselva før og etter regulering. Modellerte effekter på ungfiskvekst og vurdering av alder ved smoltifisering hos laks og ørret. NINA Rapport 1867. Norsk institutt for naturforskning. Analyser av vanntemperaturer i Lærdalselva fra 1964 til 2018, ved målestasjonene Nedre Hegg og Tønjum, tilsier at reguleringen har medført små til moderate endringer ved disse målepunktene. Nedre Hegg ligger like oppstrøms Sjurhaugfoss på en strekning som er fraført vann i forbindelse med reguleringen. Tønjum ligger 3 km nedstrøms utløpet fra Stuvane kraftverk på en strekning som etter regulering har endret vannføringsregime og er påvirket av vann fra kraftverksmagasiner. Før regulering var vanntemperaturene tilnærmet like ved Nedre Hegg og Tønjum i perioden juni-august, mens de var noe lavere ved Nedre Hegg i september-november. Ut fra et sparsomt antall målinger fra Nedre Hegg i desember-mai før regulering så var det antageligvis noe lavere temperaturer her enn ved Tønjum også i disse månedene. Etter oppstart av Borgund kraftverk i 1974 økte sommertemperaturen ved Nedre Hegg noe, som er i tråd med forventningene siden sommervannføringen ble redusert. Ved Tønjum økte temperaturen om vinteren etter regulering, mens sommertemperaturen ble lite endret etter oppstart av Borgund. I den første tiårsperioden etter at Stuvane kraftverk ble satt i drift i 1988 falt sommertemperatu-rene ved både Tønjum og Nedre Hegg, for så å øke i de to påfølgende tiårsperiodene (1999-2008 og 2009-2018). Fra 1999 til 2018 har det vært en tilsvarende økning i gjennomsnittlig luft-temperatur om sommeren i Lærdal. Det er ingen åpenbar grunn til at driften av Stuvane skulle ha påvirket sommertemperaturen i elva ved Nedre Hegg som ligger oppstrøms kraftverksutløpene. Dette tyder på at økningen i vanntemperatur de siste 20 årene i stor grad er forårsaket av endringer i klimatiske forhold. For å si noe om mulige konsekvenser av vanntemperaturendringene for laks og ørret, modellerte vi utviklingshastighet for egg og yngel, samt forventet ungfiskvekst. Vi fant små forskjeller i forventet tidspunkt for klekking og swim-up hos begge arter i periodene før og etter regulering. Det samme gjelder modellert størrelse ved alder av ungfisk. Noen forskjeller skiller seg likevel ut. Etter regulering er det modellert tidligere swim-up og raskere vekst hos både laks og ørret ved Nedre Hegg sammenlignet med Tønjum. Videre var det i tiårsperioden etter at Stuvane ble satt i drift i 1988 lavere forventet ungfiskvekst hos begge arter på Tønjum enn i de foregående periodene. Denne effekten var ikke lenger synlig etter 1999, da forventet ungfiskvekst på Tønjum også lå på et høyere nivå enn før reguleringen. Også for Nedre Hegg var modellert vekst høyere i 1999-2018 enn i 1989-1998. Siden oppstart av Borgund kraftverk ga små temperaturendringer ved Tønjum ga det heller ikke endringer i forventet smoltalder hos laks. Modelleringen tyder også på at størrelse ved alder gikk ned ved Tønjum etter oppstart av Stuvane kraftverk, slik at smoltalder hos laks antageligvis økte i den påfølgende 10-årsperioden. Deretter tyder en økning i forventet størrelse ved alder de siste 20 årene på at forventet smoltalder ved Tønjum kan være uendret eller til og med ha blitt noe lavere enn før regulering. Ut fra modellert størrelse ved alder forventes det generelt lavere smoltalder ved Nedre Hegg sammenlignet med Tønjum. Hvorvidt dette faktisk er tilfelle avhenger av en rekke miljøforhold, som for eksempel næringstilgang og tetthet av ungfisk. Fordi ørret har svært variabel livshistorie er det vanskelig å konkluderer med hensyn på hvordan endringer i vekst har påvirket smoltalder. Vi presiserer at vi kun har vurdert temperaturforholdene ved to målepunkter i elva slik at det kan forholde seg annerledes andre steder i elva

Offspring size effects vary over fine spatio-temporal scales in Atlantic salmon (Salmo salar)

Classic offspring-size theory predicts that a single level of investment per offspring maximizes parental reproductive success in a given environment. Yet, substantial variation in offspring size is often observed among females within populations. Variation at this scale may occur because spatio-temporal variation in stabilizing selection prevents erosion of genetic variation. We tested if patterns of size-specific offspring survival of Atlantic salmon (Salmo salar) varies across location and season within a short stretch of a natural stream by manipulating the emergence timing of juveniles from 12 families with different mean egg sizes and assessing their performance at two locations. The relationship between egg size and juvenile survival varied temporally and spatially: large eggs were advantageous for early emergers in one location, whereas egg size had no effect in the other. Furthermore, the performance of later emerging juveniles did not depend on egg size in either location, possibly because the early emergers had grown or established territories. Thus, selection on offspring size can be complex and vary across short periods of time and small geographic distances, thereby preventing the erosion of genetic variation expected under consistent stabilising selection. breeding timing, density-dependent selection, maternal effects, natural selectio

Is there genetic variation in the response to competition intensity in juvenile brown trout Salmo trutta?

Effects of intraspecific competition intensities on the relative performance (growth and movement) of juvenile brown trout Salmo trutta originating from nine different families were tested in tank experiments and in semi-natural streams. Both growth and movement differed consistently among families, indicating genetic variation in these traits. There were no significant interaction effects, however, between the intensity of competition and family origin on performance in either of the two experimental systems. Thus, genetic variation in response to competition intensity appeared to be limited in the population from which the juveniles used in this experiment originate