Epilithic algal abundance in relation to anthropogenic changes in phosphorus bioavailability and limitation in mountain rivers

Authors: Bowman, Michelle F; Chambers, Patricia A; Schindler, David W

Source: Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, Volume 62, Number 1, January 2005 , pp. 174-184(11)

Publisher: NRC Research Press

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Abstract:

Low-level cultural eutrophication (0.1–3.8 µ·L–1 increase in total phosphorus (TP)) of oligotrophic mountain rivers resulted in 4- to 30-fold increases in benthic algal abundance. Because anthropogenic P was more bioavailable than naturally occurring P, there were higher algal abundances downstream relative to upstream of nutrient point sources at a given P concentration. Neither TP nor soluble reactive P concentrations were indicative of P bio availability. Of the measures studied, epilithic alkaline phosphatase activity was most strongly correlated with algal abundance, most indicative of P bioavailability and thus the most precise indicator of P limitation. Although changes in dissolved inorganic nitrogen (DIN) to P ratios in river water and carbon (C) to P ratios in epilithon were consistent with changes in algal abundance and nutrient limitation, published water DIN to TP and tissue C to P ratio thresholds did not always yield accurate predictions of the type or degree of nutrient limitation. Epilithic N to P ratios and algal growth on nutrient-diffusing substrates were also inexact measures of epilithic nutrient limitation but, unlike other measures, were not strongly correlated with algal abundance. Thus, the predictability of the benthic algal response to anthropogenic nutrient additions in oligotrophic rivers will be improved by using measures indicative of both nutrient limitation and bioavailability.

Une eutrophisation culturelle de faible intensité (augmentation de 0,1–3,8 µ·L–1 du phosphore total, TP) de rivières oligotrophes de montagne entraîne des accroissements par un facteur de 4–30 de l'abondance des algues benthiques. Parce que le P d'origine anthropique est plus biodisponible que le P naturel, il y a de plus fortes densités d'algues en aval qu'en amont des points d'origine des nutriments, pour une même concentration de P. Ni les concentrations de TP, ni celles du P réactif soluble ne reflètent la biodisponibilité de P. Des variables étudiées, c'est l'activité de la phosphatase alcaline dans l'épilithon qui possède la plus forte corrélation avec la biomasse des algues, qui reflète le mieux la biodisponibilité de P et qui est ainsi le meilleur indicateur de la limitation en P. Bien que les changements du rapport de l'azote inorganique dissous (DIN) sur P dans l'eau de rivière et du rapport carbone (C) sur P dans l'épilithon concordent avec les variations de l'abondance des algues et la limitation en nutriments, les valeurs publiées des seuils de DIN:TP dans l'eau et de C:P dans les tissus ne permettent pas toujours de prédire avec exactitude le type ou l'importance de la limitation en nutriments. Le rapport N:P dans l'épilithon et la croissance des algues sur des substrats à diffusion de nutriments sont aussi des mesures imprécises de la limitation en nutriments dans l'épilithon, mais, contrairement à d'autres variables, ils ne sont pas fortement corrélés à l'abondance des algues. Ainsi, l'utilisation de variables qui reflètent à la fois la limitation en nutriments et la biodisponibilité augmentera la possibilité de prédire la réaction des algues benthiques à l'addition de nutriments d'origine anthropique dans les rivières oligotrophes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2005

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