Diet Varia2on and Predatory Impact of Spiny Dogfish

2 downloads 0 Views 22MB Size Report
-‐40 towed by the R/V Henry B. Bigelow during the NOAA/ ... Bigelow – stra2fied random sampling, nearshore and offshore .... Dan Zapf. Jacob Boyd. Jeff Dobbs.
Diet  Varia)on  and  Predatory  Impact  of  Spiny  Dogfish   (Squalus  acanthias)  in  North  Carolina  Waters   Charles  Bangley  and  Roger  A.  Rulifson   Ins)tute  for  Coastal  Science  and  Policy,  Flanagan  385,  East  Carolina  University,  Greenville,  NC  

Introduc)on  –  Dogfish  Feeding  Ecology  and  Fisheries   ATer  crash  of  cod  stocks,  spiny   dogfish  became  the  dominant   piscivore  in  the  Northwest  Atlan)c   (Link  and  Garrison  2002).   Strong  preference  for  pelagic  prey   (Link  et  al.  2002)   Occupy  same  feeding  guild  as  many   commercially  important  species  in   NW  Atlan)c  (Garrison  and  Link   2000)  

Andy  Murch  –  elsamodiver.com  

Require  annual  food  intake  of  1.5  x  body  weight  (BreZ  and  Blackburn  1978)   or  2.5  x  body  weight  (Jones  and  Geen  1977)  

From  Link  et  al.  (2002)  

Research  Ques)ons   Do  environmental  differences  by  size  and  sex  affect  the  feeding  habits  of  spiny   dogfish?   Do  spiny  dogfish  consume  or  compete  with  other  economically  important   piscivores?    What  are  the  effects?   How  do  the  ecological  interac)ons  between  overwintering  dogfish,  their  prey,  and   other  predators  affect  North  Carolina  fisheries?    

Andy  Murch  –  elasmodiver.com  

Methods  –  Sampling  Sta)ons   240  sta)ons  total    -­‐200  towed  by  the  R/V  Cape    Ha1eras  during  the  USFWS-­‐led    Coopera)ve  Winter  Tagging  Cruise    –  Feb  18th-­‐24th    -­‐40  towed  by  the  R/V  Henry  B.    Bigelow  during  the  NOAA/NMFS    spring  boZom  trawl  survey  –  March    4th-­‐8th     Cape  Ha1eras  –  specifically  targeted   striped  bass,  sta)ons  chosen   accordingly,  nearshore  sta)ons  north  of   Cape  HaZeras,  10-­‐30  min  tows   Bigelow  –  stra)fied  random  sampling,   nearshore  and  offshore  sta)ons,  some   sta)ons  south  of  Cape  HaZeras,  20  min   tows  

Methods  –Sampling  Protocol   Depth  (m),  water  temperature  (°C),   and  salinity  (ppm),  recorded  at   each  sta)on.   10-­‐15  dogfish  (approx.  one  basket)   of  each  sex  randomly  selected   from  each  tow   Stomach  contents  sampled  from   399  dogfish  total   253  from  the  Cape  Ha1eras,  146   from  the  Bigelow   Total  length,  fork  length  (mm)  and  sex  recorded  for  each  sampled  dogfish   Prey  items  iden)fied  to  lowest  possible  taxa,  some  specimens  preserved  in  70%   ethanol  for  later  iden)fica)on  –  hard  parts  (bones,  scales,  shells)  used  for  ID  of  less   intact  prey  

Methods  –  Analysis   Prey  taxa  grouped  into  broad  categories  (Teleost,  Elasmobranch,  Crustacean,   Mollusk,  Other  Invertebrate,  Uniden)fied)  for  analysis   Number,  weight  (g)  recorded  for  each  prey  taxa  and  category,  total  length  (mm)   recorded  for  whole  animals  –  used  to  calculate  Index  of  Rela)ve  Importance  (%  IRI)   Consump)on  es)mate  for  prey  i:  

Ci  =  R(S)  *  %Wi  

Ci  =  biomass  of  prey  i  consumed   R  =  annual  ra)on  (1.5  or  2.5)   S  =  dogfish  popula)on  biomass   %Wi  =  %  weight  of  prey  i   Daily  and  monthly  consump)on  calculated   Compared  to  landings  and  stock  biomass  data   Calculated  for  100%,  75%,  50%,  25%  of   dogfish  biomass  

Results  –  Overall  Diet   Cape  Ha1eras   %  Weight,  N  =  7949.12  g   0.40%   0.43%  0.65%   1.29%   0.00%   0.35%  

%  IRI   0.48%  

Teleost   Elasmobranch  

2.73%  

Mollusk  

94.16%  

Crustacean  

Teleost  

Ctenophore  

Other  

Other  Invert  

99.52%  

Uniden)fied   Other  

Bigelow   %  Weight,  N  =  993.38  g   2.06%  

0.52%   Teleost  

Mollusk  

4.82%  

Crustacean  

5.18%   60.85%  

0.36%   0.14%   7.93%  

2.53%  

Teleost   Elasmobranch  

9.14%  

Mollusk  

0.01%  

Crustacean  

Ctenophore   Other  Invert  

1.49%  

0.70%  

Elasmobranch  

13.91%  

11.17%  

%  IRI  

Ctenophore   79.19%  

Other  Invert  

Uniden)fied  

Uniden)fied  

Detritus  

Detritus  

Results  –  Bigelow  Temperature  Gradients   Surface  

BoZom    

Results  –  Bigelow  Salinity  Gradients   Surface  

BoZom  

Results  –  Bigelow  Distribu)on  by  Sex   Females  

Males  

Results  –  Bigelow  Diet  by  Sex   Females  (n  =  105)   %  Weight     2.05%  

%  IRI  

5.45%  

4.85%   0.53%  

59.94%  

1.53%  

Ctenophore  

11.43%  

Detritus  

14.23%  

6.78%   0.51%   0.12%   0.01%  2.75%  

0.28%  

Crustacean  

8.54%  

Crustacean   Ctenophore   Detritus  

Elasmobranch  

Elasmobranch  

Mollusc  

Mollusc   81.01%  

Other  Invert  

Other  Invert  

Teleost  

Teleost  

Males  (n  =  16)   %  IRI  

%  Weight   2.41%   10.36%  

14.78%  

2.94%   0.00%  

Crustacean   Ctenophore  

1.60%   Crustacean  

0.31%  

Ctenophore  

3.44%  

Detritus  

Detritus   Teleost   84.29%  

Uniden)fied  

79.88%  

Teleost   Uniden)fied  

Results  –  Size,  Environment,  Feeding   Mean  Temperature  (°C)  

Mean  Depth  (m)  

0   -­‐50   -­‐100   -­‐150   -­‐200   -­‐250  

12   10   8   6  

Surface  

4  

BoZom  

2   0  

-­‐300   Size  Range  (mm)  

35   34.5   34   33.5   33   32.5   32   31.5   31  

Surface   BoZom  

Size  Range  (mm)  

IRI  (Prey  Category)  

Mean  Sallinity  (ppm)  

Size  Range  (mm)  

100%   90%   80%   70%   60%   50%   40%   30%   20%   10%   0%  

Ctenophore   Mollusc   Other  Invert   Crustacean   Teleost  

TL  range  (mm)  

Results  –  Bigelow  Environmental  Demographics   Females   Depth  –   Surface  Temp  –   BoZom  Temp  –     Surface  Salinity  –   BoZom  Salinity  –  

Males  

54.02  m                  185.70  m   5.76  °C                      7.30  °C   7.13  °C                      9.11  °C   32.99  ppm        34.21  ppm   33.64  ppm        34.64  ppm  

All  differences  significant  at  α  =  0.05   >  650  mm   ≤  650  mm   Depth  –   70.70  m                  196.80  m   Surface  Temp  –   5.96  °C                      7.41  °C   BoZom  Temp  –     7.44  °C                      8.59  °C   Surface  Salinity  –   33.18  ppm        33.73  ppm   BoZom  Salinity  –   33.80  ppm        34.36  ppm     Andy  Murch  –  elasmodiver.com  

Depth,  surface  temp,  and  boZom  salinity   differences  significant  at  α  =  0.05  

Results  –  February  and  March  Consump)on   Spiny  dogfish  biomass  =  360,040  mt  (Rago  and  Sosebee  2010)   Annual  food  intake  =  541,560  mt  at  1.5  x  bw,  902,600  at  2.5  x  bw   % dogfish biomass

Total Feb/Mar consumption (mt)

% landings (NMFS 2010)

Atlantic croaker

100% 75% 50% 25%

1066.30 799.73 533.15 266.58

14.68% 11.01% 7.34% 3.67%

Squid

100% 75% 50% 25%

4512.51 3384.38 2256.25 1128.13

14.97% 11.23% 7.49% 3.74%

Bay anchovy

100% 75% 50% 25%

16322.72 12242.04 8161.36 4080.68

-

Ctenophore

100% 75% 50% 25%

68146.30 51109.73 34073.15 17036.58

-

Results  –  February  Consump)on   Menhaden  most  important  prey  item  in   February  (57.33%  IRI,  59.82%  W)   Present  in  March  only  as  well-­‐digested   remains  (0.97%  IRI,  1.19%  W)   14%  within  size  range  of  spawning  stock   (age  3+)   Striped  bass  rela)vely  unimportant  in  diet,   but  of  economic  concern   % dogfish biomass Atlantic Menhaden

Striped Bass

February consumption % landings (mt) (NMFS 2010)

% biomass*

100% 75% 50% 25%

41419.70 31064.77 20709.85 10354.92

22.73% 17.05% 11.37% 5.68%

5.80% 4.35% 2.90% 1.45%

100% 75% 50% 25%

1592.53 1194.40 796.27 398.13

9.58% 7.19% 4.79% 2.40%

1.47% 1.10% 0.74% 0.37%

*Menhaden  =  SSB  (age  3+)  (ASMFC  2011),  striped  bass  =  pop.  biomass  (ASMFC  2009)  

Results  –  Prey/Predator  Size  Rela)onships   Overall  Prey   Prey  TL  (mm)  

500  

y  =  0.5287x  -­‐  336.96   R²  =  0.21154  

400   300  

Overall  Prey  

200   100   0   400  

Linear  (Overall   Prey)   600  

800  

Bi)ng  allows  mature  dogfish  to   overcome  gape  limita)on  

Prey/Shark  raEo   %  dogfish  TL  

0.5  

y  =  0.0005x  -­‐  0.2844   R²  =  0.14184  

0.4   0.3  

Prey/Shark  ra)o  

0.2   Linear  (Prey/Shark   ra)o)  

0.1   600  

800  

Dogfish  TL  (mm)  

Menhaden  were  largest   common  prey  

1000  

Dogfish  TL  (mm)  

0   400  

Prey  TL  and  ra)o  of  prey/ predator  TL  both  correlate   significantly  with  dogfish  TL     (α  =  0.05)  

1000  

TL  of  two  striped  bass   es)mated  by  ageing  scales:   Age  12  =  850  mm  TL,     108%  and  113%  of  predator  TL    

Conclusions   Diet  and  habitat  use  related  to  size  and  sex  –  large  females  occupy   nearshore  waters  and  consume  mostly  fish   Diverse  piscivorous  diet  –  mainly  small  forage  species  and  juveniles  but   capable  of  consuming  large  prey   Menhaden  consump)on  in  Feb  may  be  ecologically  significant   Direct  preda)on  not  a  large  source  of  mortality  for  striped  bass,   but  poten)al  for  indirect  effects  

Andy  Murch  –  elasmodiver.com  

Acknowledgements   Thesis  CommiFee   Dr.  Roger  A.  Rulifson  (Chair,  East  Carolina  University)   Dr.  Anthony  Overton  (East  Carolina  University)   Dr.  Patrick  Harris  (East  Carolina  University)   Dr.  Brad  Wetherbee  (University  of  Rhode  Island)   Rulifson  Lab   Jennifer  Cudney-­‐Burch   Coley  Hughes   Dan  Zapf   Jacob  Boyd   Jeff  Dobbs   Garry  Wright   American  Fisheries  Society   American  Elasmobranch  Society   ECU  Biology  Graduate  Student  AssociaEon   The  crew  of  the  Cape  Ha'eras  and  Henry  B.  Bigelow  

Ques)ons?  

Andy  Murch  –  elasmodiver.com