Phosphorus flux by macrobenthic invertebrates in a shallow eutrophic lake Donghu: spatial change

Flux de phosphore dû aux invertébrés macrobenthiques dans un lac peu profond et eutrophe, le lac Donghu

⁽¹⁾ Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, Hubei, P.R. China ,
nber@zin.ru, zhouyy@ihc.ac.cn
⁽²⁾ Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P.R. China
⁽³⁾ Zoological Institute, Russian Academy of Science, St. Petersburg 199034, Russia

Received: 1 February 2011
Revised: 6 July 2011
Accepted: 27 July 2011

Abstract

We estimated phosphorus flux mediated by benthic invertebrates from the sediments to the water in a shallow eutrophic lake (lake Donghu, central China) and quantified spatial (littoral and central sites) and specific (among different benthic taxa) differences. The mass-specific excretion rates of phosphorus (soluble reactive phosphorus (SRP, ηmol·mg dry mass^–1·h^–1) by benthic invertebrates (abundant taxa) were estimated experimentally and calculated as a final minus of initial nutrient mass divided by dry mass of organisms. Results showed high importance of chironomid larvae as a contributor to the total P flux from sediments to water in shallow lake Donghu. Benthic biomass (from 0.002 to 32.8 g dry mass·m^–2) distribution and species composition (31 taxa) were studied (October 2009) in three regions of lake Donghu (Guozhenghu, Miaohu, Yujiahu) using samples from three depths: the shallow littoral site (0.2–1 m depth), central site with 2 m depth, and central site with more than 3 m depth. The total estimated SRP excretion by benthic invertebrate reaches 36% of the direct SPR flux from sediments to water in this lake. The phosphorus regeneration by benthic animals is the most intensive in the shallow littoral sites (69.5 µmol P·m^–2·day^–1) and at least 20 times greater than in central sites (3.4 µmol P·m^–2·day^–1) of lake Donghu. The results support notable differences in the SRP excretion rates between taxa and sites. The spatial difference in the SRP flux might be considered as a general feature of lakes with periodical changing oxygen near bottom.

Résumé

Nous avons estimé le flux de phosphore des sédiments vers l'eau créé par les invertébrés benthiques dans un lac peu profond eutrophe (lac Donghu, centre de la Chine) et quantifié les différences spatiales (sites du littoral et du centre) et spécifiques (entre différents taxons benthiques). Les taux d'excrétion du phosphore (phosphore réactif soluble : SRP, ηmol·mg de masse sèche^–1·h^–1) par les invertébrés benthiques (taxons abondants) ont été estimés expérimentalement et calculés comme la différence entre masses de nutriment finale et initiale divisée par la masse sèche des organismes. Les résultats ont montré une grande importance des larves de chironomides en tant que contributeurs au flux de P total de sédiments vers l'eau dans le lac peu profond Donghu. La distribution de la biomasse benthique (de 0,002 à 32,8 g de matière sèche·m^–2) et sa composition spécifique (31 taxons) ont été étudiées (octobre 2009) dans trois régions du lac Donghu (Guozhenghu, Miaohu, Yujiahu) en utilisant des échantillons provenant de trois profondeurs : le site peu profond du littoral (0,2–1 m de profondeur), le site central avec 2 m de profondeur, et le site central avec plus de 3 m de profondeur. L'excrétion SRP totale estimée pour les invertébrés benthiques atteint 36 % du flux direct de SRP des sédiments vers l'eau dans ce lac. La régénération du phosphore par les animaux benthiques est la plus intense dans les sites peu profonds du littoral (69,5 pmol P·m^–2·jour^–1) et au moins 20 fois plus importante que dans les sites centraux (3,4 mol P·m^–2·jour^–1) du lac Donghu. Les résultats confirment des différences notables dans les taux d'excrétion SRP entre les taxons et les sites. La différence spatiale dans le flux SRP pourrait être considérée comme une caractéristique générale des lacs avec des changements périodiques de concentration en oxygène près du fond.