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Diatom-inferred dissolved organic carbon reconstructions provide assessments of past UV-B penetration in Canadian Shield lakes

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Paleolimnological approaches have provided strong inference models for lake-water acidity and metal concentrations in Sudbury-area lakes, but calibration data have not yet been explored for inferring lake-water dissolved organic carbon (doc). A review of available limnological data provided doc values for 80 of our 105 calibration lakes, allowing us to examine the relative importance of doc in determining the distribution of diatom assemblages in Canadian Shield lakes, such as those in the Sudbury region. Canonical correspondence analysis (CCA) indicated that lake-water doc explained a significant proportion of variation in the diatom data. Our weighted-averaging doc model showed a strong relationship (r2 = 0.63) between measured and inferred doc. Using this model, we reconstructed historical doc concentrations in three Sudbury-area lakes, and then estimated temporal changes in UV-B penetration. These reconstructions showed that lake water doc concentrations and underwater UV-B penetration have changed markedly in two of the three lakes modeled. The close correspondence between inferred and measured doc for the 1980s in all three lakes provides further evidence that we have accurately inferred doc concentrations. Quantitative doc reconstructions in Sudbury-area lakes offer an excellent technique for assessing past changes in doc concentrations and UV-B penetration in Canadian Shield lakes.

Les approches paléolimnologiques ont fourni de solides modèles d'inférence pour étudier l'acidité et les concentrations de métaux dans les lacs de la région de Sudbury; cependant, on n'a pas encore exploré les données de calibration nécessaires pour pouvoir inférer le carbone organique dissous (doc) dans l'eau des lacs. Une compilation des données limnologiques existantes a fourni des valeurs de doc pour 80 des 105 lacs utilisés dans nos calibrations, ce qui nous a permis d'examiner l'importance relative du doc dans la distribution des communautés de diatomées des lacs du Bouclier canadien, tels ceux de la région de Sudbury. Une analyse des correspondances canoniques (CCA) révèle que la concentration de doc dans l'eau explique une partie significative de la variation dans les données sur les diatomées. Notre modèle d'inférence du doc avec moyennes pondérées montre une forte corrélation (r2 = 0,63) entre le doc mesuré et le doc inféré. À l'aide de ce modèle, il a été possible de faire une reconstitution dans le temps du doc dans trois lacs de Sudbury et ensuite d'estimer les changements temporels de la pénétration de l'ultraviolet-B (UV-B). Ces reconstitutions indiquent que les concentrations du doc et la pénétration des UV-B dans l'eau ont changé de façon notoire dans deux des trois lacs soumis à la modélisation. L'étroite correspondance entre les valeurs de doc mesurées et inférées pour les années 1980 dans les trois lacs étudiés démontre la précision de notre inférence des concentrations de doc. Les reconstitutions quantitatives de doc dans les lacs de Sudbury sont une excellente technique pour évaluer les changements passés dans les concentrations de doc et la pénétration des UV-B dans les lacs du Bouclier canadien.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2001

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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