Effects of wave disturbance and substrate slope on sediment characteristics in the littoral zone of small lakes

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Abstract

Sediment characteristics in the littoral zone of lakes affect the distribution, biomass, and productivity of benthic organisms and affect chemical exchanges with the water column, yet we know very little about their distribution. I tested whether sediment water and organic matter content were related to site exposure and to basin morphology by comparing sediments along 12 transects in three small lakes (area <150 ha). The distribution of sediment water content in small lakes differed from the general patterns described for large lakes and ocean. Sediment water content was generally high in shallow waters (<2–5 m), decreased sharply to 30–50% within 20 m from shore, and increased again in the deeper portion of the littoral zone. Fine sediments were retained in the shallow littoral zone (<1.5 m) at sites with mean fetch <150 m. The maximum depth at which sediments were mixed increased with increasing depth of the wave-mixed layer and with increasing slope of the substrate. The organic matter content (OM) of littoral sediments was closely related to their water content (WC) (log(OM) = −4.7 + 3.0 log(WC), r2 = 0.77, P< 0.001), and sediment organic content was very similar in the upper and lower portions of the littoral zone.

Les sédiments de la zone littorale des lacs influent sur la distribution, l'abondance et la productivité des organismes benthiques ainsi que sur les échanges chimiques survenant dans la colonne d'eau; pourtant, nous connaissons très mal leur distribution. J'ai vérifié si la teneur en eau et la teneur en matières organiques des sédiments sont liées à l'exposition de la région considérée et à la morphologie du bassin lacustre, en comparant les sédiments sur 12 transects délimités dans trois petits lacs (d'une étendue de <150 ha). La distribution des valeurs de la teneur en eau des sédiments des petits lacs diffère de la distribution générale établie pour les lacs étendus et pour l'océan. En général, cette valeur était élevée dans les zones d'eau peu profonde (moins de 2–5 m) et baissait à 30–50% de cette valeur dans un rayon de 20 m de la rive, pour s'élever à nouveau dans les parties plus profondes de la zone littorale. Les sédiments fins étaient retenus dans la zone littorale peu profonde (<1,5 m) à des points où le fetch moyen était inférieur à 150 m. La profondeur maximale de la couche où les sédiments étaient mélangés augmentait en fonction de la profondeur de la couche mélangée sous l'action des vagues et en fonction de la pente du substrat. Quant à la teneur en matières organiques (MO) des sédiments de la zone littorale, elle était étroitement liée à la teneur en eau (TE) (log(MO) = 4,7 + 3,0 log(TE), r2 = 0,77, P< 0,001), et la valeur mesurée dans le haut de la zone littorale était très proche de celle du bas.

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