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Effects of temperature and ultraviolet radiation on diel vertical migration of freshwater crustacean zooplankton

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Abstract:

In transparent, thermally stratified lakes, ultraviolet radiation (UV) and temperature are among the primary factors influencing diel vertical migration (DVM) of zooplankton. It is not well known how behavioral responses will vary across a wide range of depths with steep gradients in UV, photosynthetically active radiation (PAR), and temperature. Our objective was to determine the relative importance of UV and temperature on DVM of Daphnia catawba and Leptodiaptomus minutus in a high UV, thermally stratified lake. Using UV-transparent (+UV) and UV-opaque (–UV) columns suspended within the mixed layer and metalimnion, we found that both species were generally shallower in the–UV than in the+UV columns. Daphnia catawba responded negatively to UV, even below the 1% depth for 320nm, whereas L. minutus responded to UV only within the mixed layer and upper metalimnion. Daphnia catawba did not migrate in the–UV in the mixed layer, but migrated upwards in the–UV in the deep part of the metalimnion, indicating a temperature-induced rather than phototactic response. At night, both species migrated upwards in the metalimnion and were evenly distributed in the mixed layer. These results indicate that in transparent lakes, UV may constrain some zooplankton to cooler, suboptimal temperatures, which may compromise fitness.

Dans les lacs transparents à stratification thermique, la radiation ultraviolette (UV) et la température sont parmi les facteurs principaux qui affectent la migration verticale journalière (DVM) du zooplancton. On connaît mal la variation des réactions comportementales dans une gamme étendue de profondeurs qui comporte de forts gradients d’UV, de radiation active en photosynthèse (PAR) et de température. Notre objectif est de déterminer l’importance relative de l’UV et de la température dans la DVM de Daphnia catawba et de Leptodiaptomus minutus dans un lac à stratification thermique et à fortes intensités d’UV. L’utilisation de colonnes transparentes (+UV) et opaques (–UV) à l’UV suspendues dans la zone de mélange et le métalimnion montre que les deux espèces se retrouvent généralement à des profondeurs moindres dans les colonnes –UV que dans les colonnes +UV. Daphnia catawba réagit négativement à l’UV même sous la profondeur d’intensité de 1 % de 320 nm, alors que L. minutus réagit à l’UV seulement dans la zone de mélange et le métalimnion supérieur. Daphnia catawba ne migre pas dans la colonne –UV dans la couche de mélange, mais il migre vers le haut dans la colonne –UV dans la partie inférieure du métalimnion, ce qui laisse croire à une réaction provoquée par la chaleur plutôt qu’une réponse phototaxique. La nuit, les deux espèces migrent vers le haut dans le métalimnion et se répartissent uniformément dans la couche de mélange. Ces résultats indiquent que, dans les lacs transparents, l’UV peut confiner certaines espèces zooplanctoniques aux températures plus fraîches et suboptimales, ce qui peut compromettre leur fitness.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2008

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