Influence of zebra (Dreissena polymorpha) and quagga (Dreissena rostriformis) mussel invasions on benthic nutrient and oxygen dynamics

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Abstract:

Although invasive zebra (Dreissena polymorpha) and quagga (Dreissena rostriformis) mussels are known to increase water column concentrations of nitrogen and phosphorus, the relative roles of direct nutrient release by the mussels and mussel-induced alterations to sediment fluxes are little understood. In short-term microcosm experiments comparing the presence and absence of mussels on sediments from Oneida Lake, New York, USA, both dreissenid species approximately doubled benthic oxygen consumption and fluxes of ammonium. The impact on soluble reactive phosphate (SRP) flux varied from 40% to 140% depending on whether mussels were located in the water column or directly on sediments. The additional flux was attributable directly to release by the mussels, with fluxes from the sediments remaining largely unchanged. However, mussels located directly on sediment surfaces released twice as much SRP as mussels located higher in the water column, with a molar N:P ratio as low as 4:1. The high rate of SRP release by mussels on sediment, possibly caused by mobilization of iron-bound phosphorus from sediment particles in the anoxic guts of the mussels, could contribute to observed increases in SRP, abundance of nuisance algae such as Cladophora, and abundance and toxicity of the cyanobacteria Microcystis in dreissenid invaded ecosystems.

Bien qu’on sache que les moules zébrées (Dreissena polymorpha) et les moules quaggas (Dreissena rostriformis) envahissantes accroissent les concentrations d’azote et de phosphore dans la colonne d’eau, on connaît mal les rôles relatifs de la libération directe des nutriments par les moules et des modification des flux dans les sédiments induites par les moules. Lors d’expériences de courte durée dans des microcosmes de comparaison de la présence et de l’absence des moules dans les sédiments du lac Oneida, New York, É.-U., les deux espèces de dreissenidés ont augmenté par un facteur d’environ deux la consommation benthique d’oxygène et les flux d’ammonium. L’impact sur le flux de phosphate réactif soluble (SRP) variait de 40% à 140% selon que les moules étaient situées dans la colonne d’eau ou directement sur les sédiments. Le flux additionnel est attribuable à la libération directe par les moules, car les flux en provenance des sédiments sont demeurés en grande partie inchangés. Cependant, les moules sises directement à la surface des sédiments libèrent deux fois plus de SRP que les moules situées plus haut dans la colonne d’eau, avec un rapport N:P molaire aussi faible que 4:1. Le taux élevé de libération de SRP par les moules sur les sédiments, causé peut-être par la mobilisation de phosphore lié au fer à partir des particules de sédiments dans les tubes digestifs anoxiques des moules, pourrait contribuer aux augmentations observées de SRP, à l’abondance des algues nocives telles que Cladophora et à l’abondance et la toxicité des cyanobactéries Microcystis dans les écosystèmes envahis par les dreissenidés.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2010

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