Dark-Season Survival Strategies of Coastal Zone Zooplankton in the Canadian Arctic

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Conover, Robert J., Siferd, Timothy D.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 1993
• Subjects: Algae; Animal food; Animal growth; Animal reproduction; Bioclimatology; Chlorophyll; Cold adaptation; Cold physiology; Copepoda; Lipids; Marine ecology; Metabolism; Phytoplankton; Predation; Primary production (Biology); Sea ice ecology; Sedimentation; Winter ecology; Zooplankton; Starvation; Enzymes; Antarctic waters; Barrow Strait; Nunavut; Northwest Passage; Polar regions; Antarctic; Arctic; Antarc*; Arctique*; banquise; Calanus hyperboreus; ice algae; Northwest passage; Sea ice; Copepods
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/64412

For herbivorous zooplankton, surviving the arctic winter requires that sufficient energy be stored in summer to enable ten months or more of possible starvation. Energy and materials for reproduction may also be totally derived from stored lipid and bodily protein. The predominant storage products are wax esters, often visible as translucent droplets or a fusiform inclusion in the tissues. Lipid may constitute more than 50% of dry weight at the end of summer. Reproduction is synchronized with season and environmental conditions to enable offspring to exploit the brief period of intense primary production. So far as we know, fertilization occurs only once in the copepods studied here, which make up more than 98% of the total zooplankton by numbers, and males are short lived, but in one species (Calanus hyperboreus) females may survive into a second productive season, thereby storing sufficient reserves to spawn a second time. Several plaktonic species, including larval invertebrates, start growth early by utilizing algae that develop on the under-ice surface serveral months before the pelagic phytoplankton bloom. The minimum water temperature (-1.8 C) is constant and much warmer than the atmosphere, so overwintering should be less stressful for aquatic species than for terrestrial forms. Additional adaptations used by zooplankton in winter include seeking deeper water to escape predation, reducing swimming costs by regulating buoyancy, and further lowering metabolic rates by limiting synthesis of enzymes and increasing the fraction of lipid used in respiration.Key words: copepods, zooplankton, phytoplankton, ice-algae, fast ice, lipid, overwintering, survival strategies, growth, reproduction Afin de survivre à l'hiver arctique, le zooplancton herbivore doit stocker suffisamment d'énergie en été pour faire face à 10 mois ou plus de famine potentielle. Il se peut aussi que l'énergie et les matériaux servant à la reproduction soient tirés en totalité des lipides emmagasinés et des protéines du tissu corporel. Les produits stockés les plus importants sont les esters cireux, souvent visibles sous la forme de gouttelettes translucides ou d'une inclusion fusiforme dans les tissus. Les lipides peuvent constituer plus de 50 p. cent du poids sec à la fin de l'été. La reproduction est synchronisée avec les saisons et les conditions environnementales de façon à permettre à la progéniture de profiter de la courte période de production primaire intense. Dans l'état de nos connaissances actuelles, la fertilisation a lieu une seule fois chez les copépodes qui nous intéressent, et qui constituent plus de 98 p. cent du zooplancton total sur le plan numérique. Les mâles ont une durée de vie relativement courte, mais dans l'espèce Calanus hyperboreus, les femelles peuvent vivre assez longtemps pour entrer dans une deuxième phase de reproduction, stockant ainsi suffisamment de réserves pour frayer une seconde fois. Plusieurs espèces planctoniques, y compris des invertébrés larvaires, commencent à croître de bonne heure, en utilisant les algues qui se développent sur le dessous de la glace plusieurs mois avant la prolifération du phytoplancton pélagique. La température minimale de l'eau (-1,8 °C) est constante et beaucoup plus élevée que l'atmosphère, ce qui devrait rendre la survie hiémale moins stressante pour les espèces aquatiques que pour les formes terrestres. Parmi les autres adaptations utilisées par le zooplancton en hiver, on compte la recherche d'eaux plus profondes pour échapper aux prédateurs, la réduction du coût de la natation grâce à une régulation de la flottabilité, ainsi que la réduction du taux de métabolisme par une limite de la synthèse des enzymes et l'augmentation de la portion de lipides utilisés dans la respiration.Mots clés : copépodes, zooplancton, phytoplancton, algues glaciaires, banquise côtière, lipides, survie hiémale, stratégies de survie, croissance, reproduction