Ontogeny of energetic relationships and potential effects of tissue turnover: a comparative modeling study on lake trout

Jixiang He, Donald J. Stewart
1998 Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences  
Tissue turnover is endogenous energy flow and may play a regulatory role in the metabolic system of an organism. We developed a general growth model addressing potential effect of tissue turnover on energy acquisition and partitioning. We applied the model to estimate energy assimilation of lake trout (Salvelinus namaycush) in Lake Michigan and compared the model with a commonly used complex model. Both models are expansions of the Püttervon Bertalanffy growth model. The new model suggested a
more » ... model suggested a consistent decreasing trend in energy net conversion efficiency (NCE) for somatic growth versus body energy. The complex model suggested that NCE is relatively stable in early ages and decreases slowly in comparison with the pattern suggested by the new model. The new model estimated higher specific assimilation rate and NCE for gonadal growth than for somatic growth of mature fish. The complex model did not distinguish gonadal growth from somatic growth. For a lake trout growing from the start of age-1 to the end of age-10, our new model suggested a total energy assimilation 25% higher than the complex model. The above comparisons support the inference that tissue turnover is an important bioenergetic component. Inclusion of tissue turnover in bioenergetic modeling analyses may be critical for studying the linkages among individual growth, reproduction, and population dynamics. Résumé : Le renouvellement tissulaire constitue un flux d'énergie endogène et peut jouer un rôle régulateur dans le métabolisme d'un organisme. Nous avons élaboré un modèle général de croissance traitant de l'effet potentiel du renouvellement tissulaire sur l'acquisition et la répartition de l'énergie. Nous avons appliqué le modèle au calcul de l'assimilation de l'énergie chez le touladi (Salvelinus namaycush) du lac Michigan, et nous l'avons comparé à un modèle complexe couramment employé. Ces deux modèles sont des adaptations du modèle de croissance de Püttervon Bertalanffy. Le nouveau modèle met en évidence une tendance constante à la baisse du rendement net de conversion de l'énergie (RNC) quand on considère la croissance somatique par rapport à l'énergie corporelle. Le modèle complexe fait ressortir le fait que le RNC est relativement stable dans les premières phases puis baisse lentement si on le compare au régime indiqué par le nouveau modèle. Ce dernier donne une estimation plus élevée du taux d'assimilation spécifique et du RNC pour la croissance gonadique que pour la croissance somatique des poissons à maturité. Le modèle complexe ne faisait pas de différence entre la croissance gonadique et la croissance somatique. Pour un touladi dont on suit la croissance du début de l'âge-1 jusqu'à la fin de l'âge-10, notre nouveau modèle suggère que l'assimilation totale de l'énergie est de 25 % supérieure aux résultats du modèle complexe. Les comparaisons ci-dessus viennent confirmer que le renouvellement tissulaire est une composante bioénergétique importante. L'intégration du renouvellement tissulaire dans les analyses de modélisation pourrait jouer un rôle crucial dans l'étude des liens entre la croissance des individus, la reproduction et la dynamique des populations. [Traduit par la Rédaction] Perspective 2532 There have been two types of models for studying the energetic basis of fish growth (Adams and Breck 1990; Ney 1990; Gerking 1994) . One uses data on the daily cycle of food mass in fish stomachs and evacuation rates (Bajkov 1935; Eggers 1977; Elliott and Persson 1978) . The other is based on fish energy balance (Clarke et al. 1946; Winberg 1956) . The second approach includes a variety of energetic models, and the modelers attempt to study mechanisms that regulate organismal growth (Ivlev 1945; Paloheimo and Dickie 1965; Gerking 1994) . The empirical basis for those models had been summarized by the end of the 1970s (Brett and Groves 1979), while a biological understanding still required more advanced studies (Ricker 1979) . One extreme of the second approach is to use simple growth models and explore their energetic implications (von Bertalanffy 1957; Pauly 1986), while another extreme is to Can.
doi:10.1139/cjfas-55-11-2518 fatcat:55f6kqchung3loiq2b3x23gfo4