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Water transparency and nutrients as controls on phytoplankton along a flood-frequency gradient among lakes of the Mackenzie Delta, western Canadian Arctic

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Relatively low phytoplankton production among lakes of the Mackenzie Delta has been attributed to light limitation in frequently flooded lakes and to nutrient limitation among infrequently flooded lakes; productivity peaks have been attributed to optimal light–nutrient conditions at intermediate flood frequency. We found that the distribution and abundance of phytoplankton among a large number of lakes was explained by optimal light–nutrient conditions but not by nutrient or light limitation. For a subset of lakes, seasonal dynamics of biomass were consistent with light limitation and optimal light–nutrient conditions but not nutrient limitation; photosynthetic rates were consistent with optimal light–nutrient conditions and nutrient limitation but not light limitation. Results of dilution–deletion experiments across a light–nutrient gradient indicated transition from light limitation to optimal light–nutrient conditions to nutrient limitation. Surprisingly, adding river water to lake water did not increase photosynthetic rates; this result and experimental incubations in situ during river inflow and lake outflow suggested that continuous supply of river water may be necessary to increase phytoplankton growth rates. Among infrequently flooded lakes, phytoplankton response to nutrient additions showed that phosphorus (P) limitation was no more likely than nitrogen (N) limitation, co-limitation, or no limitation by N or P.

On attribue généralement la production relativement faible du phytoplancton des lacs du delta du Mackenzie à la carence de lumière dans les milieux sujets à de fréquentes inondations et à la carence de nutriments dans ceux qui ne sont que rarement inondés; les productivités maximales seraient attribuables à une combinaison optimale de lumière et de nutriments qui se retrouve dans les lacs qui sont inondés à une fréquence moyenne. Nous avons trouvé que la répartition et l'abondance du phytoplancton dans un grand nombre de lacs s'expliquent par la présence de conditions optimales de lumière et de nutriments et non par la carence de nutriments ou de lumière. Dans un sous-groupe de lacs, la dynamique saisonnière de la biomasse est compatible avec une carence de lumière et des conditions optimales de lumière et de nutriments, mais pas avec une carence de nutriments; les taux de photosynthèse sont en accord avec des conditions optimales de lumière et de nutriments, mais pas avec une carence de lumière. Des expériences de dilution et de retrait dans un gradient de lumière et de nutriments montrent le passage d'un contrôle par la lumière, à des conditions optimales de lumière et de nutriments, à un contrôle par les nutriments. De façon inattendue, l'addition d'eau de rivière à l'eau de lac ne fait pas augmenter les taux de photosynthèse; cette observation ainsi que des incubations expérimentales in situ pendant que la rivière déborde dans les lacs et pendant que les lacs se déversent dans la rivière laissent croire qu'il faut probablement un apport continu d'eau de la rivière pour faire augmenter les taux de croissance du phytoplancton. Dans les lacs qui ne sont que rarement inondés, la réaction du phytoplancton à l'addition de nutriments démontre que la probabilité d'un contrôle par le phosphore (P) n'est pas plus vraisemblable que celle d'un contrôle par l'azote (N), que celle d'un contrôle conjoint par les deux nutriments, ou enfin qu'une absence de contrôle par N ou P.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-08-01

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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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