Research paper

Long-term changes of physicochemical parameters and benthos in Lake Qarun (Egypt): Can we make a correct forecast of ecosystem future?

Les changements à long terme des paramètres physico-chimiques et du benthos dans le lac Qarun (Égypte) : peut-on faire une prévision correcte du futur de l’écosystème?

¹ The A. O. Kovalevsky Institute of Marine Biological Research of RAS, 299011 Sevastopol, Russia
² National Institute of Oceanography and Fisheries, Fish Research Station, El-Khanater, El-Khairia, Cairo, Egypt
³ Egyptian Salts and Minerals Company (EMISAL), 10 El Messaha square, Dokki, Giza, Cairo, Egypt

^⋆ Corresponding author: snickolai@yandex.ru

Received: 21 December 2015
Revised: 1 February 2016
Accepted: 2 February 2016

Abstract

Biotic changes and a salinity increase (from 13 to 40 g.L^-1) occurred in Lake Qarun (Egypt) since 1901. Was salinity increasing a cause of observed biotic changes? To answer this question we used benthos as a model group. Benthos and water sampling was conducted in different seasons (2008–2013). Comparing our and literature data, we discuss the long-term trends and possible causes of benthos changes. Salinity reached 3 g.L^-1 in middle of 19th century; and biotic changes caused by this were started. From middle 19th century to 1928 a biotic transformation was driven by the salinity increase; after 1928 a regular alien species introduction caused that a marine community formed. In 1970–2000 eutrophication played a main role in species composition changes. In 2014 ctenophore Mnemiopsis leidyi introduced in the lake; eutrophication, chemical pollution, and a population dynamics of this ctenophore may be main drivers of the ecosystem change now. Benthos biomass gradually decreased during interval 1975–2013 without any correlation with salinity change. A variety of other factors than salinity may be significant in determining the structure and dynamics of communities, and we conclude that we have a small chance to make a correct forecast of possible future ecosystem changes in Lake Qarun.

Résumé

Des changements biotiques et une augmentation de la salinité (de 13 à 40 g.L^-1) ont été observés dans le lac Qarun (Égypte) depuis 1901. L’augmentation de la salinité a-t-elle été une cause des changements biotiques observés ? Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le benthos en tant que groupe modèle. Le benthos et l’eau ont été échantillonnés à différentes saisons (2008-2013). En comparant nos données à celles de la littérature, nous discutons des tendances à long terme et des causes possibles de l’évolution du benthos. La salinité a atteint 3 g.L^-1 au milieu du 19^e siècle; et les changements biotiques causés par cette salinité ont débuté. À partir du milieu du 19^e siècle jusqu’à 1928 une transformation biotique a été causée par l’augmentation de la salinité; à partir de 1928 une introduction régulière d’espèces exotiques a fait qu’une communauté marine s’est formée. En 1970–2000 l’eutrophisation a joué un rôle principal dans les changements de la composition des espèces. En 2014 le cténophore Mnemiopsis leidyi a été introduit dans le lac; l’eutrophisation, la pollution chimique, et la dynamique de la population de ce cténophore peuvent être les principaux moteurs de l’évolution actuelle de l’écosystème. La biomasse du benthos diminue progressivement pendant l’intervalle 1975–2013 sans aucune corrélation avec le changement de salinité. Une diversité d’autres facteurs que la salinité peuvent être importants dans la détermination de la structure et de la dynamique des communautés, et nous concluons que nous avons peu de chance de faire une prévision correcte des possibles changements écosystémiques futurs dans le lac Qarun.