Phytoplankton responses to nutrient and grazer manipulations among northeastern lakes of varying pH

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Abstract

Short-term nutrient enrichment and zooplankton exclosure experiments were conducted at 14 lakes representing various stages of acidification (pH 4.6–6.8). We measured changes in chlorophyll as an indicator of the severity of nutrient limitation and grazing intensity and compared these with independent measures of P limitation (cell P quotas and phosphatase activity) and grazing (zooplankton densities and inferred community grazing rates). Results from nutrient enrichment experiments showed good correspondence to measured phosphatase activity but not cell P quotas. Phytoplankton in acidic lakes (pH < 5.0) responded more strongly to nutrient enrichment and exhibited fourfold higher biomass-specific phosphatase activity compared with nonacidic lakes. Phytoplankton responses to the removal of macrozooplankton did not exhibit any consistent pattern among lakes of varying acidity. Although the largest herbivores (Daphnia) were more abundant in nonacidic lakes, their absence in acidic lakes was compensated for by increased abundance of smaller species (principally Diaptomus minutus and Bosmina longirostris). The magnitude of the response to grazer removal was positively correlated with lake zooplankton densities at the time of the experiment, and the use of a nonlinear model enabled us to explain 84% of the variation in this response among the 14 sites.

Nous avons fait de courtes expériences d'enrichissement et d'exclusion du zooplancton dans 14 lacs acidifiés à divers degrés (pH allant de 4,6 à 6,8). Nous avons mesuré les changements de la teneur en chlorophylle, paramètre considéré comme un indicateur de la gravité de la limitation en nutriants et de l'intensité du broutage, et nous avons comparé les fluctuations observées à des mesures de la limitation en P (P cellulaire et activité phosphatase) et du broutage (densité du zooplancton et, par déduction, taux de broutage attribuable à cette communauté) faites indépendamment. Les expériences d'enrichissement ont permis de mettre en évidence une bonne correspondance avec l'activité phosphatase, mais non avec la concentration de P cellulaire. Dans les lacs acides (pH < 5,0), le phytoplancton a réagi plus fortement à l'enrichissement, et l'activité phosphatase de la biomasse était quatre fois plus élevée que dans les lacs non acides. Dans les lacs acidifiés à divers degrés, nous avons constaté que la réaction du phytoplancton à l'élimination du macrozooplancton ne présentait pas de caractéristiques constantes. Les plus gros herbivores (Daphnia) étaient surtout abondants dans les lacs non acides, et, dans les lacs acidifiés, leur absence était compensée par l'abondance accrue des espèces de moins grande taille (essentiellement Diaptomus minutus et Bosmina longirostris). Nous avons constaté une corrélation positive entre l'importance de la réaction déterminée par l'élimination des brouteurs et la densité des populations zooplanctoniques au moment de l'expérience, et, avec un modèle non linéaire, nous avons pu expliquer 84% de la variation mise en évidence dans les réactions observées aux 14 stations.

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