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Long-term changes in phytoplankton composition in seven Canadian Shield lakes in response to multiple anthropogenic stressors

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Abstract:

We examined long-term changes in phytoplankton composition from 1981 to 2003 in seven intensively studied lakes on the southern Canadian Shield in Ontario, Canada. Significant (P < 0.05), temporally coherent increases in the relative biovolume of colonial chrysophytes were observed in six of the seven lakes, with coincident declines in the relative biovolume of diatom algae. Variance partitioning analyses identified water chemistry variables, and the co-variation of water chemistry with physicoclimatic variables, as most important in structuring phytoplankton assemblages through time in the study lakes (variance explained: chemical variables (14%–47%, mean = 28.7%); chemistry and physicoclimatic variables (21%–30%, mean = 25.5%)). With the exception of Harp Lake, which was invaded by Bythotrephes in the early 1990s, grazing variables did not explain a significant portion of the phytoplankton variance. We hypothesize that the long-term changes in phytoplankton species composition is attributable to multiple anthropogenic stressors acting at a regional scale. Our results, coupled with paleoecological studies, indicate that increases in the relative importance of colonial chrysophytes are coincident with water chemistry changes associated with industrial activity since the mid-1900s and physical changes linked to climate indices such as the North Atlantic Oscillation.

Nous avons examiné les changements à long terme de 1981 à 2003 dans la composition du phytoplancton de sept lacs étudiés en détail dans la région sud du Bouclier canadien en Ontario, Canada. Il s’est produit des accroissements significatifs (P < 0,05) et cohérents dans le temps du biovolume relatif des colonies de chrysophytes dans six des sept lacs, avec des déclins correspondants du biovolume relatif des algues diatomées. Des analyses de partition de la variance ont identifié les variables chimiques de l’eau, ainsi que la covariation de la chimie de l’eau et des variables physico-climatiques, comme les facteurs explicatifs les plus importants de la structuration des peuplements phytoplanctoniques dans le temps dans les lacs étudiés (variance expliquée : variables chimiques (14–47 %, moyenne 28,7 %); variables chimiques et physico-climatiques (21–30 %, moyenne 25,5 %)). Sauf au lac Harp qui a été envahi par Bythotrephes au début des années 1990, les variables reliées au broutage n’expliquent pas une portion significative de la variance du phytoplancton. Nous émettons l’hypothèse selon laquelle les changements à long terme dans la composition spécifique du phytoplancton sont attribuables aux facteurs anthropiques multiples de stress qui agissent à l’échelle régionale. Nos résultats, couplés à des études paléolimnologiques, indiquent que l’accroissement de l’importance relative des colonies de chrysophytes coïncide avec les changements dans la chimie des eaux associés à l’activité industrielle depuis le milieu des années 1900 et avec les changements physiques reliés aux indices climatiques, tels que l’oscillation nord atlantique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-05-01

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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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