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The role of ultraviolet radiation in structuring epilithic algal communities in Rocky Mountain montane lakes: evidence from pigments and taxonomy

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Abstract:

We investigated changes in the community structure of epilithic (rock-dwelling) algae brought about by ultraviolet-A and -B radiation (UV-A and UV-B, respectively), using measurements of biovolume of individual taxa, and taxonomically diagnostic photosynthetic pigments. We undertook our study in four Canadian Rocky Mountain montane lakes, where downwelling ultraviolet radiation (UVR) can be intense. Although taxonomic counts revealed significant decreases in algal community diversity under UV-A and UV-B exposure, they revealed no other significant trends in algal community composition. Instead, redundancy analysis using these counts suggested that variations in nutrient concentrations were most important in structuring these communities. Photosynthetic pigments decreased significantly under UV-A and UV-B exposure. This decrease was much more striking for carotenoid than for chlorophyll concentrations, despite the photoprotective properties of many carotenoid pigments. Grazed carotenoids have been shown to be more resistant to degradation than grazed chlorophylls. We suggest that an observed increase in grazing pressure in our UVR-shielded communities counteracted increases in algal growth, but that increased algal growth rates were reflected by increased concentrations of slowly degrading carotenoids. Our study suggests that other factors, such as nutrients and grazers, are more important than UVR for structuring epilithic algal communities in our study lakes.

Nous avons étudié les changements dans la structure des communautés d'algues épilithiques (qui colonisent les pierres) causés par les radiations ultraviolettes A et B (UV-A et UV-B) en mesurant le biovolume des taxons individuels et les pigments photosynthétiques importants pour la détermination taxinomique. Nous avons entrepris notre travail dans quatre lac de montagne des Rocheuses canadiennes où la pénétration de la radiation ultraviolette (UVR) peut être intense. Bien que les dénombrements taxinomiques révèlent un déclin significatif de la diversité de la communauté d'algues à l'exposition à l'UV-A et l'UV-B, aucune autre tendance dans la composition de la communauté d'algues n'est apparente. Au contraire, une analyse de redondance faite sur ces dénombrements indique que les variations dans la concentration des nutriments sont plus importantes dans la structuration de ces communautés. Les concentrations de pigments photosynthétiques décroissent de façon significative à l'exposition à UV-A et UV-B. Ce déclin est beaucoup plus spectaculaire chez les concentrations de caroténoïdes que de chlorophylles, malgré les caractéristiques photoprotectrices de nombreux pigments caroténoïdes. Il est connu que les pigments caroténoïdes soumis au broutage sont plus résistants à la dégradation que les chlorophylles. Nous croyons que l'augmentation de la pression de broutage observée dans nos communautés protégées de la UVR contrebalance l'augmentation de la croissance des algues, mais que les taux accrus de croissance des algues se reflètent dans l'augmentation des concentrations de caroténoïdes en train de subir une lente dégradation. Notre étude indique que d'autres facteurs, tels que les nutriments et le broutage, sont plus importants que la UVR pour structurer les algues épilithiques dans les lacs que nous avons étudiés.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-08-01

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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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