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Resource requirements of Asterionella formosa and Fragilaria crotonensis in oligotrophic alpine lakes: implications for recent phytoplankton community reorganizations

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Abstract:

A widespread increase in the relative abundances of Asterionella formosa and Fragilaria crotonensis has occurred in oligotrophic alpine lakes across the western United States. Previous investigations have suggested that enhanced atmospheric nitrogen (N) deposition is driving these shifts in diatom community structure; however, little information is available on N requirements of these taxa. We examined the distributions of these two taxa in relation to a variety of physicochemical parameters in a suite of lakes situated in the Beartooth Mountain Range (Montana–Wyoming, USA). We also conducted a series of nutrient enrichment experiments to assess the response of these taxa to changes in N, phosphorus (P), and silica (Si) supply. The distributions of both taxa were positively correlated with C:P, N:P, and Si:P seston ratios, revealing that these taxa are abundant when P availability is very low and the supply of N and Si are moderate to high. In the enrichment experiments, both taxa responded strongly to N additions, whereas P or Si enrichment alone had no effect. While these two taxa are indicative of P enrichment in temperate lakes, our results indicate that in these oligotrophic alpine lakes, N enrichment is driving their recent increase.

Il s'est produit une augmentation généralisée des abondances relatives d'Asterionella formosa et de Fragilaria crotonensis dans les lacs alpins oligotrophes dans tout l'ouest des États-Unis. Des études antérieures ont proposé que la déposition atmosphérique accrue d'azote (N) explique ces modifications de la structure des communautés de diatomées, bien qu'on ait que peu d'information sur les besoins en azote de ces taxons. Nous avons examiné la répartition de ces deux taxons en fonction d'une gamme de variables physico-chimiques dans une série de lacs de la chaîne des monts Beartooth (Montana–Wyoming, É.-U.). Nous avons aussi mené une gamme d'expériences d'enrichissement de nutriments afin d'évaluer la réaction de ces taxons à des changements dans les apports de N, de phosphore (P) et de silice (Si). Les répartitions des deux taxons sont en corrélation positive avec les rapports C:P, N:P et Si:P du seston, ce qui indique que ces taxons sont abondants lorsque la disponibilité de P est très faible et que les apports de N et de Si sont moyens à élevés. Dans les expériences d'enrichissement, les deux taxons réagissent fortement à une addition de N, alors que des enrichissements de P et de Si seuls restent sans effet. Alors que ces taxons indiquent un enrichissement en P dans les lacs tempérés, nos résultats montrent que, dans les lacs alpins oligotrophes, c'est l'enrichissement en N qui explique leur prolifération récente.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2005-07-01

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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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