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Didymosphenia geminata in two Alberta headwater rivers: an emerging invasive species that challenges conventional views on algal bloom development

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Abstract:

The diatom Didymosphenia geminata (Bacillariophyceae) has garnered increased attention as a nuisance and invasive species in freshwater systems. Historically described as rare yet cosmopolitan, a suspected new variant of D. geminata has the capacity to inundate kilometres of river bottom during a bloom. Unlike most other bloom-forming algae, D. geminata proliferates under high water quality (i.e., low turbidity and low nutrient) conditions. To inform management strategies, the environmental factors and conditions that promote bloom events must be ascertained. Our study of the Bow and Red Deer rivers in southern Alberta, Canada, provides supporting evidence that the mean flow regime is associated with bloom development, based on a significant negative relationship detected between D. geminata biomass and mean discharge (r2 = 0.30). While flow regulation by dams can create the stable flow environment preferred by D. geminata, our results indicate that flow regime (rather than just proximity to dam outflows) is the likely mechanism, in addition to other environmental factors, such as water clarity, temperature, pH, conductivity, and total phosphorus. We discuss the formidable challenges to D. geminata management, particularly along unregulated river reaches, yet also recognize the unique research opportunities that this organism poses for the growing field of invasion biology.

La diatomée Didymosphenia geminata (Bacillariophyceae) attire de plus en plus l’attention comme espèce nocive et envahissante dans les systèmes d’eau douce. Décrite dans le passé comme rare, bien que cosmopolite, D. geminata semble présenter une nouvelle forme capable de couvrir des kilomètres de lit de rivière durant un épisode d’efflorescence. Contrairement à la plupart des autres algues qui connaissent des proliférations, D. geminata foisonne dans des conditions de qualité d’eau de crue (c’est-à-dire de faible turbidité et de concentrations basses de nutriments). Afin d’obtenir les assises nécessaires pour les stratégies de gestion, il est essentiel de déterminer les facteurs et les conditions du milieu qui favorisent les épisodes de prolifération. Notre étude faite dans les rivières Bow et Red Deer dans le sud de l’Alberta, Canada, fournit des indications que le régime moyen du débit est relié au développement des efflorescences, puisqu’elle révèle l’existence d’une relation négative significative entre la biomasse de D. geminata et le débit moyen (r2 = 0,30). Bien que le contrôle du débit par les barrages puisse créer l’environnement de débit stable préféré par D. geminata, nos résultats indiquent que le régime de débit (plutôt que la seule proximité des émissaires des barrages) constitue vraisemblablement le mécanisme important, en plus des autres facteurs du milieu, tels que la clarté de l’eau, la température, le pH, la conductivité et le phosphore total. Nous discutons des défis considérables que génère la gestion de D. geminata, particulièrement dans les sections de rivière à débit non contrôlé, tout en reconnaissant aussi les occasions de recherche que cet organisme fournit dans le domaine en expansion de la biologie des invasions.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2007

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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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