Field-based selenium partitioning coefficients and trophic transfer factors for cutthroat trout fisheries from four montane lakes, Colorado, USA

Authors

Scott J. Herrmann, Department of Biology, Colorado State University Pueblo, 2200 Bonforte Boulevard, Pueblo, CO 81001Follow
Del Wayne R. Nimmo, Department of Biology, Colorado State University Pueblo, 2200 Bonforte Boulevard, Pueblo, CO 81001Follow
Lynn M. Herrmann-HoesingFollow

Abstract

Most studies of selenium (Se) bioaccumulation and trophic transfer in freshwater habitats have focused primarily on lotic and lentic sites in regions of elevated selenium. In contrast to previous reports, we proposed investigating Se partitioning from water to subsequent trophic levels in oligotrophic montane lakes using concentrations in water, sediment, periphyton, and filamentous algae, and also in the stomach contents and tissues of cutthroat trout (Oncorhynchus clarkii) analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The indicator values for the level-one (water to particulate) partitioning coefficients (K_d values) or enrichment factors (EFs) were as high as 1,641,000 L/kg dry weight and as low as 14,843. Values of Upper Sand Creek Lake partitioning coefficients in Great Sand Dunes National Park and Preserve were 36,529 using sediment, 28,000 using filamentous algae, and 1,641,000 using periphyton. For Lower Sand Creek Lake the partitioning coefficients were 14,843 for sediment, 17,250 for filamentous algae, and 32,415 for periphyton. The level-two metric (particulates to invertebrate trout stomach contents) was 1.18 for the mean trophic transfer factor for invertebrates of Upper Sand Creek Lake, 1.31 for Lower Sand Creek Lake, and 1.77 for Lake Louise. The level-three indicator (invertebrates to trout tissues) values for Lake Louise, Lower and Upper Sand Creek Lakes, and Trappers Lake varied by tissue type. For the 4 Colorado sites, the range of trophic transfer factors was 2.31–5.25 for trout liver, 1.30–2.64 for ovary/egg, and 0.28–1.08 for epaxial muscle. We proposed nonlinear food web exposure scenarios for 3 subalpine lakes. We compared Colorado trophic transfer factors for trout to those for cutthroat trout from Se-richer lentic sites in British Columbia, Canada. We concluded that historical (50 years or less) surficial sediment concentrations could be used to generate appropriate partitioning coefficients in oligotrophic montane lakes. Selenium concentrations in stomach contents appeared representative of a range of trout dietborne invertebrates.


La mayoría de los estudios sobre la bioacumulación de selenio (Se) y la transferencia trófica en habitats de agua dulce se han enfocado principalmente en lugares lóticos y lénticos en regiones seleníferas elevadas. En contraste con los reportes anteriores, nos propusimos investigar la fragmentación del Se en el agua a los niveles tróficos posteriors en lagos montañosos oligotróficos, utilizando concentraciones en agua, sedimento, perifiton, algas filamentosas, contenido estomacal y tejidos de trucha degollada (Oncorhynchus clarkii), analizados mediante Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS por sus siglas en inglés). Los valores indicadores del nivel uno (partículas en agua) de los coeficientes de partición (K_d) o factores de enriquecimiento (EF) fueron mayores a 1,641,000 (L/kg de peso seco) y menores a 14,843. Los valores de los coeficientes de partición del lago Upper Sand Creek en el Great Sand Dunes National Park and Preserve, fueron 36,529 en sedimentos, 28,000 en algas filamentosas y 1,641,000 en perifiton. En el lago Lower Sand Creek, los coeficientes de partición fueron de 14,843 en sedimentos, 17,250 en algas filamentosas y 32,415 en perifiton. Los valores en el nivel dos (partículas en invertebrados del contenido estomacal de las truchas) para la función de transferencia trófica promedio de los invertebrados del lago Upper Sand Creek fue de 1.18, del lago Lower Sand Creek de 1.31 y del lago Louise de 1.77. Los valores del indicador de nivel tres (invertebrados en tejidos de trucha) en el lago Louise, los lagos Lower y Upper Sand Creek y el lago Trappers variaron según el tipo de tejido. En los cuatro lugares de Colorado, el rango de las funciones de transferencia trófica en el hígado de la trucha fue de 2.31–5.25, óvulo-ovario de 1.30–2.64, y músculo epaxial de 0.28–1.08. Propusimos escenarios no lineales de exposición a la red alimentaria para tres lagos subalpinos. Comparamos las funciones de transferencia trófica de Colorado en las truchas con las de las truchas de río de los lugares lénticos de Se-richer en British Columbia, Canadá. Concluimos que las concentraciones históricas (50 años o menos) de los sedimentos superficiales podían utilizarse para generar coeficientes de fragmentación adecuados en lagos oligotróficos de montaña. Las concentraciones de selenio en el contenido del estómago parecieron ser representativas de una variedad de invertebrados transmitidos por la dieta de la trucha.

Recommended Citation

Herrmann, Scott J.; Nimmo, Del Wayne R.; and Herrmann-Hoesing, Lynn M. (2022) "Field-based selenium partitioning coefficients and trophic transfer factors for cutthroat trout fisheries from four montane lakes, Colorado, USA," Western North American Naturalist: Vol. 82: No. 2, Article 7.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol82/iss2/7