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Effects of ultraviolet radiation on rates and size distribution of primary production by Lake Erie phytoplankton

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The impact of natural solar ultraviolet radiation (UVR), particularly UVB (297–320 nm), on phytoplankton primary production in Lake Erie was investigated during the spring and summer of 1997. Radiocarbon incorporation and size-selective filtration was used to trace total production and its distribution among particulate and dissolved pools. On average, 1-h exposures produced half the UVB-dependent inhibition of total production realized in 8-h exposures, indicating rapid kinetics of photoinhibition. Cumulative UVB-dependent photoinhibition averaged 36% in 8-h simulated surface exposures. The efficiency of photoinhibition was greater for N-deficient than N-replete communities, but was not related to phytoplankton light history, P limitation, or the dominant genera. The proportion of recently fixed carbon occurring in the dissolved pool after 8-h exposures was significantly greater in higher-UVB treatments, whereas the share in picoplankton (<2 µm) was significantly lower. Significant UVB-dependent inhibition of total production was limited on average to relatively severe exposures, but the rapid kinetics of inhibition and the apparent effects on the allocation of carbon suggest it may be important to the lake's food web. Differences in optical properties and thermal stratification patterns suggested that the relatively turbid west basin was potentially more susceptible to UVR photoinhibition than the more transparent east or central basins.

Nous avons étudié l'impact de la radiation solaire ultraviolette (UVR) naturelle, particulièrement de l'UVB (297–320 nm), sur la production primaire du phytoplancton au lac Érié durant le printemps et l'été 1997. L'incorporation de radiocarbone et la filtration d'après la taille nous ont permis de suivre la production totale et sa répartition dans les compartiments particulaire et dissous. En moyenne, des expositions de 1 h produisaient la moitié de l'inhibition de la production totale due à l'UVB qui se faisait dans des expositions de 8 h, ce qui indique l'existence d'une cinétique rapide de la photoinhibition. La photoinhibition due à l'UVB cumulative correspondait en moyenne à 36 % lors d'expositions de 36 h qui simulaient les conditions de surface. L'efficacité de la photoinhibition était plus grande chez les communautés privées de N que chez celles qui en étaient saturées; par ailleurs, l'efficacité n'était reliée ni aux conditions antérieures d'exposition du phytoplancton à la lumière, ni à la carence de P, ni à la dominance générique dans la communauté. La proportion de carbone fraîchement fixé dans le compartiment dissous après des expositions de 8 h était significativement plus grande lorsque les quantités d'UVB étaient fortes, alors que la part dans le phytoplancton (<2 µm) était significativement réduite. Les inhibitions significatives de la production totale dues à l'UVB ne se produisaient généralement que lors d'expositions importantes; cependant, la cinétique rapide de l'inhibition et les effets apparents sur l'allocation du carbone laissent croire que l'inhibition a des conséquences importantes sur le réseau trophique du lac. Des différences dans les propriétés optiques et les patterns de stratification thermique indiquent que le bassin occidental relativement turbide est potentiellement plus vulnérable à la photoinhibition due à l'UVB que les bassins central et oriental qui ont une eau plus transparente.Traduit par la rédaction

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2002

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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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