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Salmon subsidies alleviate nutrient limitation of benthic biofilms in southeast Alaska streams

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Abstract:

Using nutrient-diffusing substrata (NDS) in seven streams in southeast Alaska, USA, we tested whether (i) nutrient limitation of autotrophic and heterotrophic biofilms was alleviated by salmon resource subsidies, and (ii) whether the degree of alleviation could be predicted by environmental variables. Before salmon spawners arrived, autotrophic biofilms were nitrogen (N)-limited, or co-limited by N and phosphorus (P), whereas heterotrophic biofilms were either P-limited, or co-limited by N and P. Combined N and P amendments resulted in a 2.6-fold increase in biofilm chlorophylla, and a 3.2-fold increase in community respiration. After salmon arrived, autotroph nutrient limitation was alleviated in six of the seven streams. Heterotrophs still exhibited nutrient limitation in six streams, but most streams shifted from co-limitation to P-limitation. Nutrient-diffusing substrata amended with salmon tissue indicated that salmon could also be an important source of organic carbon for biofilms. Autotrophs responded less to N and P amendments as streamwater ammonium concentration increased with the arrival of salmon. For heterotrophs, ammonium concentration and N:P ratio best predicted changes in response following the arrival of salmon. We provide the first direct evidence that biofilm nutrient limitation can be alleviated by salmon spawners in nutrient-poor streams.

À l'aide de substrats diffuseurs de nutriments (NDS) dans sept cours d'eau du sud-est de l'Alaska, É.-U., nous avons testé (i) si la limitation par les nutriments des biofilms autotrophes et hétérotrophes est réduite par les apports de ressources provenant des saumons et (ii) si l'importance de la réduction peut être prédite à partir des variables environnementales. Avant que les saumons n'arrivent pour frayer, les biofilms autotrophes sont limités par l'azote (N) ou limités conjointement par N et le phosphore (P), alors que les films hétérotrophes sont limités par P ou conjointement par N et P. Des amendements combinés en N et P entraînent une augmentation de la chlorophylle a des biofilms par un facteur de 2,6 et un accroissement de la respiration de la communauté par un facteur de 3,2. Après l'arrivée des saumons, la limitation des autotrophes par les nutriments a été réduite dans six des sept cours d'eau. Chez les hétérotrophes, six des cours d'eau montraient encore une limitation par les nutriments, bien que la plupart des cours d'eau aient changé d'une limitation conjointe pour une limitation par P. Les NDS amendés avec du tissu de saumons montrent que les saumons peuvent aussi représenter une source importante de carbone organique pour les biofilms. Les autotrophes réagissent moins aux amendements en N et en P, alors que la concentration d'ammonium augmente dans l'eau des cours d'eau avec l'arrivée des saumons. Chez les hétérotrophes, la concentration d'ammonium et le rapport N :P sont les meilleures variables prédictives des changements consécutifs à l'arrivée des saumons. Nous présentons les premières données qui démontrent directement que la limitation des biofilms par les nutriments peut être atténuée par les saumons reproducteurs dans les cours d'eau pauvres en nutriments.

Document Type: Research Article

Publication date: 2011-02-01

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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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