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Blowin’ in the wind: reciprocal airborne carbon fluxes between lakes and land

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Ecologists are increasingly interested in how disjunct habitats are connected through the cross-habitat movement of matter, prey, nutrients, and detritus and the implications for recipient systems. The study of lake ecosystems has been dominated by the study of pelagic (open-water) production and processes, though there is growing awareness of the role of terrestrial inputs and benthic trophic pathways. Here, we review the phenomena of airborne fluxes to and from lakes. We assemble published data on terrestrial particulate organic carbon (TPOC) deposition to lakes, insect production, and insect emergence and use these data to simulate how airborne lake-to-land and land-to-lake carbon flux is expected to scale with ecosystem size, while taking into account among-lake variability in emergence and TPOC deposition. Emergent insect flux to land increases as a function of lake size, while TPOC deposition to lakes decreases as a function of lake size. TPOC deposition exceeds insect emergence in small lakes, while in large lakes, insect emergence exceeds TPOC deposition. We present a general framework for considering directional fluxes across habitat boundaries. Furthermore, our results highlight the overarching role of ecosystem geometry in determining insect emergence, airborne carbon deposition, and net carbon flux between adjacent ecosystems.

Les écologistes sont de plus en plus intéressés à savoir comment les habitats séparés sont reliés par des mouvements croisés de la matière, des proies, des nutriments et du détritus entre les habitats et aussi à en connaître les conséquences sur les systèmes récipiendaires. L'étude des écosystèmes lacustres a été dominée par la détermination de la production et des processus pélagiques (en eau libre), bien qu'il y ait une perception croissante du rôle des apports terrestres et des voies trophiques benthiques. Nous faisons une rétrospective du phénomène des flux atmosphériques provenant des lacs et y aboutissant. Nous rassemblons les données publiées sur les précipitations de carbone organique particulaire terrestre (TPOC) dans les lacs, sur la production des insectes et sur l'émergence des insectes et nous utilisons ces données pour simuler comment les flux atmosphériques de carbone du lac vers le milieu terrestre et du milieu terrestre vers le lac sont fonction de la taille de l'écosystème, tout en tenant compte de la variabilité de l'émergence et des précipitations de TPOC entre les lacs. Le flux d'insectes émergés vers le milieu terrestre augmente en fonction de la taille du lac, alors que les précipitations de TPOC dans les lacs diminuent en fonction de la taille du lac. Les précipitations de TPOC sont supérieures à l'émergence des insectes dans les petits lacs, alors que, dans les grands lacs, l'émergence des insectes dépasse les précipitations de TPOC. Nous présentons un cadre général pour l'étude des flux directionnels à travers les frontières des habitats. De plus, nos résultats soulignent le rôle prédominant de la géométrie de l'écosystème dans la détermination de l'émergence des insectes, des précipitations atmosphériques de carbone et du flux net de carbone entre les écosystèmes adjacents.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2011

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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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