Impact of morphometric and catchment variables on summer organic carbon richness in deep temperate lakes

Influence de la morphométrie et des caractéristiques du bassin versant sur le carbone organique estival dans des lacs tempérés profonds

Department of Environmental Protection Engineering, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Prawocheńskiego 1, 10-957 Olsztyn, Poland,
julitad@uwm.edu.pl

Received: 14 February 2011
Revised: 9 May 2011
Accepted: 10 May 2011

Abstract

The study lakes are located in north-eastern Poland, in the same physiographic system. These lakes were formed during the last glacial period. The lakes differed in morphometry, catchment size and environmental conditions. The study included deep, clear water lakes that stratify in summer. The results from multiple linear regression equations indicate that the morphometric and catchment variables may influence mainly the particulate fraction of OC during summer stratification. No significant correlation was found between the examined parameters and the quantity (DOC) or the carbon-specific absorbance (SUVA₂₆₀) of the dissolved fraction. The most important factors which determine POC abundance in lakes are the maximum depth (z_max), length and development of shoreline (L, D_L), catchment area to lake volume (C_A/V), and stratification percentage (“% strat.”), as well as epilimnion bottom area to epilimnion volume (A_E/V_E). Thus, in the summer the quantity of OC in lakes, especially of POC, will be determined by the in-lake production and consumption processes. Low productivity can be easily maintained in deep, strongly stratified lakes, and therefore should be protected and high water quality should be preserved.

Résumé

Les lacs étudiés sont localisés au Nord-Est de la Pologne, dans la même écorégion. Ces lacs se sont formés durant la dernière période glaciaire. Ils différent par leur morphométrie, la taille du bassin versant, et les conditions environnementales. Cette étude inclut des lacs profonds aux eaux claires stratifiés en été. Les résultats des régressions linéaires multiples montrent que les variables morphométriques et du bassin versant peuvent influencer fortement la fraction particulaire du carbone organique pendant la stratification estivale. Aucune corrélation n’a été trouvée entre les paramètres mesurés et la quantité (DOC) de carbone organique dissous, et l’absorbance spécifique du carbone (SUVA₂₆₀) de la fraction dissoute. Les facteurs les plus importants déterminant l’abondance du carbone organique particulaire (POC) dans les lacs sont la profondeur maximum (z_max), la longueur et le développement des berges (L, D_L), la surface du bassin versant rapportée au volume du lac (C_A/V), le pourcentage de stratification (« % strat. »), en plus du rapport de la surface benthique dans l’épilimnion au volume de l’épilimnion (A_E/V_E). Ainsi, en été la quantité de carbone organique en lacs, et spécialement celle du POC est déterminée par la production interne et les processus de consommation. La faible productivité peut être facilement conservée dans les lacs profonds très stratifiés qui sont ainsi préservés et gardent une très bonne qualité des eaux.