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Patterns in nutrient limitation and chlorophyll a along an anthropogenic eutrophication gradient in French Mediterranean coastal lagoons

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Abstract:

A cross-ecosystem comparison of data obtained from 20 French Mediterranean lagoons with contrasting eutrophication status provided the basis for investigating the variables that best predict chlorophyll a (Chl a) concentrations and nutrient limitation of phytoplankton biomass along a strong nutrient enrichment gradient. Summer concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN) and phosphorus (DIP) comprised only a small fraction of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP). On the basis of inorganic nutrient concentrations, the most oligotrophic lagoons appeared to be phosphorus-limited, with a tendency towards the development of nitrogen limitation as eutrophication increased, as evidenced by decreasing DIN:DIP ratios. A weak but significantly positive relationship was found between dissolved silicate (DSi) and Chl a, reflecting DSi accumulation in the water column along the trophic state gradient and implying a progressive shift away from potential Si limitation of phytoplankton growth. Observed concentrations of Chl a were far better explained by TN and TP than by DIN and DIP concentrations, suggesting that a total nutrient based approach is likely to be the most appropriate for managing eutrophication in Mediterranean lagoons and other coastal waters. These results give credence to the idea that marine and freshwater environments respond in a similar fashion to nutrient enrichment.

Une comparaison inter-sites des concentrations de nutriments et de chlorophylle a (Chl a) issues de 20 lagunes de Méditerranée française de degrés divers d’eutrophisation a été menée afin de rechercher la meilleure variable expliquant le niveau de Chl a et d’explorer la limitation de la production primaire par les nutriments au long d’un fort gradient d’enrichissement en azote et phosphore. En été, l’azote et le phosphore inorganiques dissous (DIN et PID respectivement) constituaient une faible fraction des concentrations d’azote et de phosphore totaux (TN et TP respectivement). Sur la base des concentrations en nutriments inorganiques, la plupart des lagunes oligotrophes semblaient limitées par le phosphore avec une tendance vers des rapports DIN:DIP décroissants, et donc une limitation par l’azote, lorsque l’eutrophisation augmentait. Une corrélation positive mais faible a aussi été obtenue entre les concentrations de silicates (DSi) et Chl a, indiquant une accumulation de DSi dans la colonne d’eau et donc une diminution de la limitation de la croissance du phytoplancton par la silice au fur et à mesure que l’eutrophisation augmentait. Le fait que Chl a était beaucoup mieux expliquée par TN et TP que par DIN et DIP suggère même que l’approche limnologique basée sur l’ensemble des nutriments est vraisemblablement la meilleure pour gérer l’eutrophisation dans les lagunes méditerranéennes et dans d’autres écosystèmes marins côtiers. Ces constats renforcent l’idée que les écosystèmes marins et d’eau douce répondent de façon similaire à l’enrichissement en nutriments.

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2010

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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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nrc/cjfas/2010/00000067/00000004/art00011
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