Phytoplankton in humic and colored Nordic lakes

Abstract

Concentrations of lake dissolved organic carbon (DOC) transported from catchments, with simultaneous browning, are currently increasing in boreal lakes, and predicted to continue in the future. This increased load of organic matter has several complex effects on lake physiology and chemistry. The most prominent effect in lakes is reduced light availability, which is the main driver for photosynthesis and lake primary production. This report is a review of the most significant effects from increased DOC and browning, and how these affect the phytoplankton community and shape the assembly of taxonomic groups in these lakes. The report is focused on Nordic lakes, in which the Raphidophyte Gonyostomum semen is not present or dominating. These humic lakes are mainly inhabited and dominated by species of Cryptophyta, Chrysophyceae and Bacillariophyceae (diatoms). Several lakes also have significant amounts of Dinophyta (dinoflagellates) while presence of Chlorophyta (green algae) is only occasionally pronounced. The common, and apparently beneficial traits of species in humic lakes, are the ability to adjust their position according to light availability, including vertical migration, as well as having the pigment composition that maximizes absorption of the available light. Some species are also mixotrophic, which is an advantage in reduced light conditions, where they instead may have better availability of organic energy sources. Several species are well adapted to conditions provided by high DOC concentrations and dark lake color. Still, they are likely to live under suboptimal conditions. It may therefore be, that the reason for their dominance in these lakes is in fact the lack of this ability or adaptation in other species.

Konsentrasjonen av løst organisk karbon (dissolved organic carbon - DOC) transportert fra nedbørfelt øker sammen med farge i boreale innsjøer, og dette forutsies å fortsette fremover. Denne økte belastningen med organisk materiale har flere og komplekse effekter på innsjøenes fysiologiske og kjemiske forhold. Den mest fremtredende effekten i innsjøer er redusert lystilgjengelighet, som er den viktigste drivkraften for fotosyntese og primærproduksjon i innsjøer. Denne rapporten er en gjennomgang av de viktigste effektene på planteplanktonsamfunn ved økt DOC og farge i nordiske innsjøer, og hvordan disse effektene kan påvirke sammensetningen av taksonomiske grupper. Humøse innsjøer er hovedsakelig dominert av arter av algegruppene Cryptophyta, Chrysophyceae og Bacillariophyceae (kiselalger). Flere innsjøer også har betydelige mengder Dinophyta (dinoflagellater), mens det mer sjeldent er dominerende mengder Chlorophyta (grønnalger). Gruppene som finnes i slike innsjøer har til felles at de ofte er mobile, i tillegg til at mange utfører vertikal vandring, dermed kan de justere posisjon i forhold til lysmengde i vannsøylen. Andre felles egenskaper er en pigmentsammensetning som maksimerer absorpsjonen av det tilgjengelige lyset, samt evnen til benyttelse av alternative energikilder ved mangel på lys. I humøse sjøer vil disse algene ha bedre tilgjengelighet av organisk materiale, samtidig som bakteriebiomassen ofte øker. Flere arter er godt tilpasset forholdene ved høye DOC-konsentrasjoner og mørk innsjøfarge. Likevel lever de sannsynligvis under suboptimale forhold. Derfor kan årsaken til deres dominans i disse innsjøene faktisk være andre arters mangel på slike egenskaper, og ikke nødvendigvis deres egen overlegenhet.