Nearshore–offshore comparison of chlorophyll a and phytoplankton production in the dreissenid-colonized eastern basin of Lake Erie

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Abstract

Planktonic primary production, chlorophyll a (chl a), underwater light climate, and total phosphorus were measured at 18 stations during 2001 and 2002 in eastern Lake Erie to characterize spatial and seasonal patterns in this system colonized by dreissenid mussels (Dreissena spp.). Areal production rates and chl a displayed a seasonal pattern typical of the Laurentian Great Lakes, with highest production in the early and late summer. Daily and seasonal (May–October) primary production was significantly lower nearshore than offshore. Although light attenuation was similar between nearshore and offshore, the nearshore light climate was generally more favorable for phytoplankton because of shallower mixing depths. However, chl a was significantly lower nearshore, which accounted for most of the depression in production rates. Nearshore chl a was lower than predicted from relationships with total phosphorus in comparable dreissenid-free systems. Offshore, subepilimnetic communities contributed up to 67% of daily production but only up to 19% of seasonal production. The depression of chl a and primary production in the nearshore was a reversal from historic patterns in eastern Lake Erie and from the pattern traditionally expected in large lakes. Decreased external nutrient loading and dreissenid colonization may both have contributed to this new spatial pattern, but dreissenids appear to be key agents.

Nous avons mesuré en 2001 et 2002 la production primaire planctonique, la chlorophylle a (chl a), les conditions lumineuses aquatiques et le phosphore total dans 18 stations de l'est du lac Érié afin de caractériser les structures spatiale et saisonnière de ce système colonisé par les bivalves dreissénidés (Dreissena spp.). Les taux de production et la chl a en fonction de la surface suivent un patron typique des Grands Lacs laurentiens, avec des maximum de production au début et à la fin de l'été. La production primaire journalière (mai–octobre) est significativement plus basse près des rives qu'au large. Bien que l'atténuation de la lumière soit semblable près du bord et au large, les con ditions lumineuses près des rives sont généralement plus favorables au phytoplancton à cause de l'épaisseur moindre de la couche de brassage. Cependant, la chl a est significativement moins abondante près des rives, ce qui explique presque toute la diminution des taux de production. La chl a près des rives est moins abondante que prédit d'après les relations avec le phosphore total établies dans des systèmes comparables sans la présence des dreissénidés. Les communautés du large situées sous l'épilimnion fournissent jusqu'à 67% de la production journalière, mais seulement un maximum de 19% de la production saisonnière. La diminution de la chl a et de la production primaire près des rives représente un renversement des patrons historiques dans l'est du lac Érié et des patrons attendus dans les lacs de grande taille. Une réduction des apports provenant de l'extérieur et la colonisation par les dreissénidés peuvent toutes deux avoir contribué à l'établissement de ce nouveau patron, mais les dreissénidés semblent en être les agents principaux.

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