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Whole-lake algal responses to a century of acidic industrial deposition on the Canadian Shield

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Abstract:

A century of cultural acidification is hypothesized to have altered algal community structure in boreal lakes. To date, this hypothesis has remained untested because of both the lack of data predating the onset of industrial pollution and incomplete estimates of whole-lake algal community structure. High-pressure liquid chromatography (HPLC) of sedimentary pigments was used to quantify whole-lake algal responses to acid deposition in six boreal lakes located in Killarney Park, Ontario, Canada. Concomitant significant increases in chlorophyll and carotenoid concentrations, diatom-inferred lake acidity, and metal levels since 1900 suggested that algal abundances in four acidified lakes and one small, circumneutral lake were enhanced by aerial pollution. An alternate explanation is that increased acidity and underwater light availability in the acidified lakes shifted algal abundance towards phytobenthos and deepwater phytoplankton, whose pigment signatures were better preserved in the sediments. Taxonomically diagnostic pigment stratigraphies were consistent with shifts in algal community structure towards filamentous green phytobenthos and deepwater phytoflagellates in the acidified lakes. Our findings suggest that decades of aerial pollution have altered the base of foodwebs in boreal lakes, potentially rendering them less resilient to other environmental stressors.

L'acidification causée par l'activité humaine depuis un siècle a, croit-on, modifié la structure des communautés d'algues dans les lacs boréaux. Cette hypothèse n'a pas encore été éprouvée, tant à cause du manque de données qui datent d'avant la pollution industrielle qu'à cause des estimations incomplètes de la structure de la communauté d'algues à l'échelle de lacs entiers. La chromatographie liquide à haute pression (HPLC) des pigments des sédiments nous a permis d'évaluer quantitativement la réponse des algues à l'échelle lacustre aux retombées acides dans 6 lacs boréaux du parc de Killarney en Ontario, Canada. Des accroissements significatifs et concomitants des concentrations de chlorophylle et de caroténoïdes, de l'acidité du lac déterminée d'après les diatomées et des concentrations de métaux depuis 1900 laissent croire qu'une augmentation de l'abondance des algues a été favorisée par la pollution aérienne dans 4 lacs acidifiés et un petit lac à eau à peu près neutre. Une explication de rechange serait que la hausse de l'acidité et la disponibilité accrue de la lumière dans l'eau des lacs acides aient plutôt avantagé le phytobenthos et le phytoplancton profond, dont les signatures pigmentaires se sont mieux conservées dans les sédiments. La stratigraphie des pigments d'intérêt taxonomique dans les lacs acidifiés est compatible avec un changement de dominance dans la structure de la communauté d'algues qui privilégie les algues vertes filamenteuses benthiques et les phytoflagellés d'eau profonde. Des décennies de pollution aérienne ont sans doute modifié la base des réseaux alimentaires dans les lacs boréaux, ce qui les rend potentiellement moins résilients aux autres sources environnementales de stress.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 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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nrc/cjfas/2002/00000059/00000003/art00009
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