To pee P or not to pee P? Excretion rates of the robust gambusia, Gambusia marshi, across a water chemistry and resource quality gradient

Authors: Eric K. Moody, Jessica R. Corman, Héctor Espinosa-Pérez, Zarraz Lee, Nicole M. Nevarez, Jorge Ramos, James J. Elser

Year: 2013 (xlv)

Abstract

Nutrient recycling by fishes is important to the dynamics of many aquatic ecosystems, and there is considerable interest in understanding what factors influence fish excretion rates. Stoichiometric theory predicts that animals are homeostatic, i.e., their body nutrient ratios do not change over time. Following this assumption, fish that consume diets that are imbalanced with their own body composition should excrete the excess nutrients consumed. We tested the hypothesis that nutrient availability affects excretion rates with the robust gambusia, Gambusia marshi, in the oligotrophic Cuatro Ciénegas basin in Coahuila, México. We measured nitrogen and phosphorus excretion rates of G. marshi at nine sites with differing resource stoichiometry across the basin. Additionally, we conducted an experiment in which we measured excretion rates of G. marshi before and after transplant from a fertilized to an unfertilized pond. The experimental pond was steadily fertilized with 4.5 µM phosphorus at an N:P ratio of 16:1 over two months, while a nearby seasonally-connected pond was used as a control. We found differences in the N:P ratio of fish excretion across sites, which were primarily driven by differences in N excretion. However, in the transplant experiment excretion of phosphorus decreased significantly after transplantation, while nitrogen excretion did not differ. We found that G. marshi alter excretion rates to compensate for imbalanced diets, but do so in different ways over short- and long-term exposure to differing resource quality. The experimental results support the prediction that fish are homeostatic, as excretion rates were altered in response to changes in diet quality. Additionally, we suggest that these fish populations may exhibit local differences which alter their body stoichiometry and ratio of excreted nutrients. These differences in the ratio at which fish supply nutrients may affect nutrient limitation and primary production in these ecosystems. El reciclaje de nutrientes por peces es un proceso importante en muchos ecosistemas acuáticos, y por eso es muy interesante entender lo que afecta la tasa de excreción de orina de ellos. La teoría de estoquiometría ecológica predice que animales se mantienen en homeostasis las proporciones de nutrientes en sus cuerpos no cambian a través del tiempo. Por eso, peces que comen dietas desequilibrados con sus cuerpos deben excretar los nutrientes en exceso. Nosotros hemos probado la hipótesis que la disponibilidad de nutrientes afecta la tasa de excreción con el guayacón de los Nadadores, Gambusia marshi, en el bolsón de Cuatro Ciénegas en el estado de Coahuila, México. Medimos las tasas de excreción de nitrógeno y fósforo de G. marshi en nueve sitios con diferentes calidades de recursos. También llevamos a cabo un experimento en el que medimos las tasas de excreción de G. marshi antes y despues de transplantación de una laguna fertilizada a una no fertilizada. Fertilizamos la lagunita experimental con 4.5 µM de fósforo, con una proporción de nitrógeno:fósforo de 16:1, por dos meses y dejamos una otra laguna sin fertilización. Encontramos diferencias en la proporción estoquiometrica de N:P de excreción entre los sitios, que fueron controladas primeramente por diferencias en la excreción de nitrógeno. Sin embargo, en el experimento, la tasa de excreción de fósforo fue afectado pero la de nitrógeno no cambió. G. marshi cambian sus tasas de excreción para compensarles por el desequilibrio con sus dietas, pero en maneras diferentes dependiendo de la escala de tiempo expuestos a la calidadad de recursos. Nuestros resultados del experimento apoyan la idea que peces no cambian sus proporciones de nutrientes porque las tasas de excreción cambiaron debido a la diferencia en calidad de recursos entre las dos lagunas. También sugerimos que estas poblaciones de peces tienen diferencias locales que afectan la estoquiometría de sus cuerpos y de sus proporciones de excreción. Las diferencias entre las proporciones de nutrientes en la excreción de peces pueden últimamente afectar la limitación de otros nutrientes y la productividad primaria en estos ecosistemas.

Resumen

El reciclaje de nutrientes por peces es un proceso importante en muchos ecosistemas acuáticos, y por eso es muy interesante entender lo que afecta la tasa de excreción de orina de ellos. La teoría de estoquiometría ecológica predice que animales se mantienen en homeostasis las proporciones de nutrientes en sus cuerpos no cambian a través del tiempo. Por eso, peces que comen dietas desequilibrados con sus cuerpos deben excretar los nutrientes en exceso. Nosotros hemos probado la hipótesis que la disponibilidad de nutrientes afecta la tasa de excreción con el guayacón de los Nadadores, Gambusia marshi, en el bolsón de Cuatro Ciénegas en el estado de Coahuila, México. Medimos las tasas de excreción de nitrógeno y fósforo de G. marshi en nueve sitios con diferentes calidades de recursos. También llevamos a cabo un experimento en el que medimos las tasas de excreción de G. marshi antes y despues de transplantación de una laguna fertilizada a una no fertilizada. Fertilizamos la lagunita experimental con 4.5 µM de fósforo, con una proporción de nitrógeno:fósforo de 16:1, por dos meses y dejamos una otra laguna sin fertilización. Encontramos diferencias en la proporción estoquiometrica de N:P de excreción entre los sitios, que fueron controladas primeramente por diferencias en la excreción de nitrógeno. Sin embargo, en el experimento, la tasa de excreción de fósforo fue afectado pero la de nitrógeno no cambió. G. marshi cambian sus tasas de excreción para compensarles por el desequilibrio con sus dietas, pero en maneras diferentes dependiendo de la escala de tiempo expuestos a la calidadad de recursos. Nuestros resultados del experimento apoyan la idea que peces no cambian sus proporciones de nutrientes porque las tasas de excreción cambiaron debido a la diferencia en calidad de recursos entre las dos lagunas. También sugerimos que estas poblaciones de peces tienen diferencias locales que afectan la estoquiometría de sus cuerpos y de sus proporciones de excreción. Las diferencias entre las proporciones de nutrientes en la excreción de peces pueden últimamente afectar la limitación de otros nutrientes y la productividad primaria en estos ecosistemas.