Regional patterns in periphyton accrual and diatom assemblage structure in a heterogeneous nutrient landscape

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Abstract:

The effect of nutrient regime on periphyton community development in large rivers was examined (sites ranged from oligotrophic to eutrophic). Patterns in diatom community structure were examined at a large spatial scale (ultimate), whereas at the microhabitat scale (proximate), artificial nutrient-diffusing substrata were used to examine periphyton response to amendment with nitrogen, phosphorus, and N + P. Ratios of ambient dissolved inorganic nitrogen to total phosphorus were used to make predictions of nutrient limitation (molar total inorganic nitrogen (TIN) : total phosphorus (TP)), which matched experimental results in 8 of 12 sites. Two sites with highest ambient nutrient levels (mean NO3 + NO2 and TP, 1.49 and 0.081 mg·L–1, respectively) possessed the highest diatom richness and diversity (mean richness = 42). Lowest diatom taxa richness (19) occurred in an impounded system with low TP (0.008 mg·L–1). Principal components analysis (PCA) of diatom taxa structure among sites (control treatments only) and small-scale patterns among nutrient treatments using all sites and treatments combined indicated that sites were grouped according to drainage basin (r2 = 0.79) and that there was no unified response to enrichment (r2 = 0.43). Results suggest that large spatial scale factors are more important in determining the potential benthic diatom assemblage than small-scale, proximate variables provided by the diffusers.

Nous avons étudié les effets du régime des nutriments sur le développement des communautés de périphyton de grandes rivières à des sites variant d'oligotrophes à eutrophes. Nous avons examiné les configurations des structures des communautés de diatomées à une grande échelle spatiale (éloignée); à l'échelle du microhabitat (immédiate), nous avons utilisé des substrats diffuseurs de nutriments pour étudier la réaction du périphyton à des amendements à l'aide d'azote, de phosphore et de N + P. Les rapports de l'azote inorganique dissout ambiant sur le phosphore total (azote inorganique molaire total (TIN) : phosphore total (TP)) ont servi à faire des prédictions sur l'importance des nutriments comme facteurs limitants; nos prédictions correspondaient aux résultats expérimentaux à 8 des 12 sites. Aux deux sites aux concentrations ambiantes les plus élevées de nutriments (NO3 + NO2 et TP moyens, respectivement de 1,49 et 0,081 mg·L–1) prévalaient les valeurs les plus grandes de richesse et de diversité de diatomées (richesse moyenne = 42). La richesse taxonomique la plus basse en diatomées (19) a été observée dans des réservoirs à concentrations de TP faibles (0,008 mg·L–1). Une analyse en composantes principales (PCA) de la structure taxonomique des diatomées aux différents sites (sites témoins seulement) et l'étude des configurations à petite échelle à tous les sites englobant toutes les manipulations des nutriments ont montré que les sites se regroupent en fonction de leur bassin versant (r2 = 0,79) et qu'il n'y a pas de réaction commune à l'enrichissement (r2 = 0,43). Nos résultats laissent croire que les facteurs qui agissent à grande échelle sont plus importants dans la détermination des communautés benthiques potentielles de diatomées que les variables immédiates à petite échelle que sont les diffuseurs de nutriments.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2002

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