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Seasonal effects of the zebra mussel (Dreissena polymorpha) on sediment denitrification rates in Pool 8 of the Upper Mississippi River

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Zebra mussels (Dreissena polymorpha) have altered the structure of invaded ecosystems and exhibit characteristics that suggest they may influence ecosystem processes such as nitrogen (N) cycling. We measured denitrification rates seasonally on sediments underlying zebra mussel beds collected from the impounded zone of Navigation Pool 8 of the Upper Mississippi River. Denitrification assays were amended with nutrients to characterize variation in nutrient limitation of denitrification in the presence or absence of zebra mussels. Denitrification rates at zebra mussel sites were high relative to sites without zebra mussels in February 2004 (repeated measures analysis of variance (RM ANOVA), p = 0.005), potentially because of high NO3-N variability from nitrification of high NH4+ zebra mussel waste. Denitrification rates were highest in June 2003 (RM ANOVA, p < 0.001), corresponding with the highest NO3-N concentrations during the study (linear regression, R2 = 0.72, p < 0.001). Denitrification was always N-limited, but sites without zebra mussels showed the strongest response to N amendments relative to sites with zebra mussels (two-way ANOVA, p ≤ 0.01). Examining how zebra mussels influence denitrification rates will aid in developing a more complete understanding of the impact of zebra mussels and more effective management strategies of eutrophic waters.

Les moules zébrées (Dreissena polymorpha) ont modifié la structure des écosystèmes qu'elles ont envahis et elles possèdent des caractéristiques qui laissent croire qu'elles peuvent influencer les processus écosystémiques, tels que le cycle de l'azote (N). Nous avons mesuré les taux saisonniers de dénitrification dans les sédiments sous-jacents aux colonies de moules zébrées récoltés dans la zone de barrage du bassin de navigation 8 du Mississippi supérieur. Les tests de dénitrification ont été amendés avec des nutriments afin de décrire la variation de la limitation de la dénitrification due aux nutriments en présence des moules zébrées et en leur absence. En février 2004, les taux de dénitrification aux sites contenant des moules zébrées étaient plus élevés que dans les sites sans moules zébrées (analyse de variance à mesures répétées (RM ANOVA), p = 0,005), peut-être à cause d'une forte variabilité de NO3-N due à la nitrification de l'élimination importante de NH4+ par les moules zébrées. Les taux de dénitrification étaient maximaux en juin 2003 (RM ANOVA, p < 0,001), ce qui correspond aux plus fortes concentrations de NO3-N durant l'étude ( régression linéaire, R2 = 0,72, p < 0,001). La dénitrification est toujours limitée par l'azote, mais les sites sans moules zébrées ont la plus forte réaction aux amendements à l'azote par comparaison aux sites contenant des moules zébrées (ANOVA à deux critères de classification, p ≤ 0,01). L'examen de l'influence des moules zébrées sur les taux de dénitrification aidera à obtenir une compréhension plus globale de l'impact des moules zébrées et à élaborer des stratégies de gestion plus efficaces dans les eaux eutrophes.

[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2006

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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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