The disturbance-driven changes of periphytic algal communities in a Danubian floodplain lake

Les changements des communautés d’algues périphytiques induits par les perturbations dans un lac de la plaine inondable du Danube

⁽¹⁾ Josip Juraj Strossmayer University of Osijek, Department of Biology, Cara Hadrijana 8/A, HR-31000 Osijek, Croatia
⁽²⁾ University of Zagreb, Faculty of Science, Department of Biology, Rooseveltov trg 6, HR-10000 Zagreb, Croatia

^⋆ Corresponding author: mmihaljevic@biologija.unios.hr

Received: 4 September 2014
Revised: 3 December 2014
Accepted: 3 December 2014

Abstract

Disturbance event-driven changes in periphytic algal communities were studied in a Danubian floodplain using artificial substrata (glass slides). The hydrological regime of the river-floodplain system strongly influenced the physical and chemical environment of the investigated lake. Directional changes in the algal communities, demonstrated by the results of non-metric multidimensional scaling, indicated three distinct phases in periphyton development. Strong seasonal influences in the initial accrual phase favored diatom dominance in spring and rapid development of a community composed of filamentous and stalk-forming chlorophytes towards “climax” in summer. Macrophyte and metaphyton stands spreading represented a physical constraint for periphytic algal development. Irrespective of periphyton age and structure, the onset of disturbances resulted in an immediate decrease in periphytic biomass. Disturbances deeply transformed algal communities, whereas the morpho-functional properties of algal species were found to be decisive in community adaptations to altered environmental conditions. Tightly attached and stalk forming diatoms were shown to have an ability to resist and quickly recover from physical disturbance. Our results highlight the necessity for further development of the morpho-functional classification of periphytic algae, which will contribute to more precise evaluations of disturbance-driven events in freshwater ecosystems.

Résumé

Des modifications provoquées par les événements perturbants dans les communautés d’algues périphytiques ont été étudiés dans une plaine inondable du Danube en utilisant des substrats artificiels (lames de verre). Le régime hydrologique du système rivière-plaine inondable influence fortement l’environnement physique et chimique du lac étudié. Les changements de trajectoire dans les communautés d’algues, démontrés par les résultats d’analyse multidimensionnelle non métrique, ont indiqué trois phases distinctes dans le développement du périphyton. De fortes influences saisonnières dans la phase initiale d’implantation favorisent la domination de diatomées au printemps et le développement rapide d’une communauté composée de filamenteuses et de chlorophytes à tige vers un “climax” en été. Le développement des macrophytes et des métaphytes représente une contrainte physique pour le développement d’algues périphytiques. Indépendamment de l’âge du périphyton et de sa structure, l’apparition de perturbations a entraîné une diminution immédiate de la biomasse périphytique. Les perturbations ont transformé profondément les communautés d’algues, alors que les propriétés morpho-fonctionnelles des espèces d’algues sont décisives dans les adaptations de la communauté aux conditions environnementales altérées. Les diatomées étroitement attachées et formant des manchons ont une capacité de résister et de se remettre de la perturbation physique rapidement. Nos résultats mettent en évidence la nécessité du développement ultérieur d’une classification morpho-fonctionnelle des algues périphytiques, ce qui contribuera à des évaluations plus précises des événements perturbants dans les écosystèmes d’eau douce.