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Depth-specific patterns in benthic–planktonic food web relationships in Lake Superior

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Abstract:

In an investigation of the spatial characteristics of Laurentian Great Lakes food webs, we examined the trophic relationship between benthic amphipods (Diporeia) and plankton in Lake Superior. We analyzed the carbon and nitrogen stable isotope ratios of Diporeia and plankton at stations in water column depths of 4–300 m. Neither 15N nor 13C of plankton from the upper 50 m of the water column varied significantly with station depth. Diporeia isotope ratios exhibited depth-specific patterns reflecting changes in food sources and food web relationships with plankton. Diporeia was 13C enriched at station depths of <40 m, reflecting increased dietary importance of benthic algae. There was a systematic increase in Diporeia15N with depth, which appeared to result from a combination of dietary shifts in the nearshore and decompositional changes in Diporeia's principal food, sedimented plankton, in deep habitats. Diporeia13C and 15N together described changes in food web isotope baseline with depth. They also discriminated three depth strata representing photic, mid-depth, and profundal zones. These findings have implications for our understanding of Great Lakes food webs and analyses of trophic position within them, the ecology of zoobenthos and plankton communities, and sampling designs for large lakes.

Au cours d'une étude des caractéristiques spatiales des réseaux alimentaires des Grands Lacs laurentiens, nous avons analysé les relations trophiques entre les amphipodes benthiques (Diporeia) et le plancton au lac Supérieur. Nous avons déterminé les rapports d'isotopes stables de carbone et d'azote chez Diporeia et dans le plancton dans des stations dont la profondeur de la colonne d'eau variait de 4 m à 300 m. Ni le 15N, ni le 13C du plancton des 50 m supérieurs de la colonne d'eau ne varient significativement en fonction de la profondeur de la station. Chez Diporeia, les rapports isotopiques forment des patrons spécifiques en fonction de la profondeur, ce qui indique des changements dans les sources de nourriture et les relations avec le plancton dans le réseau alimentaire. Il y a un enrichissement en 13C chez Diporeia aux stations <40 m, ce qui signale une importance accrue des algues benthiques dans le régime alimentaire. Il y a une augmentation systématique de 15N chez Diporeia en fonction de la profondeur, qui semble résulter d'une combinaison d'un changement de régime près du rivage et de modifications dans la décomposition du plancton en sédimentation, la nourriture principale de Diporeia, dans les habitats plus profonds. Ensemble 13C et 15N permettent de décrire les changements dans la ligne de base isotopique du réseau alimentaire en fonction de la profondeur. Ils permettent aussi de distinguer trois strates de profondeurs qui représentent les zones photique, intermédiaire et profonde. Ces résultats affectent notre connaissance des réseaux alimentaires dans les Grands Lacs, les déterminations des positions trophiques dans ces réseaux, l'écologie des communautés de zoobenthos et de plancton et l'élaboration de plans d'échantillonnage dans les lacs de grande taille.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2006

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nrc/cjfas/2006/00000063/00000007/art00008
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