Photosynthetic response of the floating-leaved macrophyte Nymphoides peltata to a temporary terrestrial habitat and its implications for ecological recovery of Lakeside zones

Réponse photosynthétique d’un macrophyte à feuilles flottantes Nymphoides peltata à un habitat terrestre temporaire et ses implications pour la restauration écologique de zones littorales lacustres

⁽¹⁾ Research Center For Lake Ecology and Environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, P.R. China
⁽²⁾ Faculty of Resources and Environment, Hubei University, Wuhan 430062, P.R. China

^⋆ Corresponding author: yuhui@craes.org.cn

Received: 12 September 2013
Revised: 26 November 2013
Accepted: 3 December 2013

Abstract

For the ecological recovery of lakeside zones in shallow eutrophic lakes, choosing suitable aquatic macrophytes which could adapt to the temporary terrestrial habitat due to water level change is very important. In the present study, an experimental approach was carried out to explore the photosynthetic response of the typical floating-leaved aquatic plant Nymphoides peltata (N. peltata) to varying environmental factors. N. peltata grown under aquatic and terrestrial habitats showed similar photosynthesis-irradiance response patterns. The investigation of diurnal changes in gas exchange revealed that the net photosynthetic rate (P_N) and water-use efficiency (WUE) of the N. peltata grown in the terrestrial habitat were 68% and 94% higher, respectively, than those in the aquatic habitat at nine in the morning. N. peltata grown in the terrestrial habitat had approximately 51% less stomatal density and a 77% smaller stomatal aperture area compared with those grown in aquatic habitats. The above results indicated that N. peltata could be well-acclimated to the terrestrial habitat by developing a series of photosynthetic acclimation features. Our study may provide an important reference for restoration in lakeside zones of shallow eutrophic lakes.

Résumé

Pour la restauration écologique de la zone littorale dans les lacs eutrophes peu profonds, le choix des macrophytes aquatiques appropriés qui pourraient s’adapter à l’habitat terrestre temporaire dû aux changements du niveau de l’eau est très important. Dans la présente étude, une approche expérimentale a été menée pour étudier la réponse photosynthétique d’une plante aquatique à feuilles flottantes typique Nymphoides peltata (N. peltata) à des facteurs environnementaux changeants. Des N. peltata cultivés dans des habitats aquatiques et terrestres ont montré des schémas «photosynthèse-éclairement» de réponse similaires. L’étude des variations diurnes des échanges gazeux a révélé que le taux de photosynthèse nette (PN) et l’efficacité d’utilisation de l’eau (EUE) des N. peltata cultivés dans l’habitat terrestre étaient de 68 % et 94 % plus élevés, respectivement, que ceux de l’habitat aquatique à neuf heures du matin. N. peltata cultivés dans l’habitat terrestre avaient une densité stomatique environ 51 % inférieure et une surface d’ouverture des stomates inférieure de 77 % par rapport à ceux qui sont cultivés dans les habitats aquatiques. Les résultats ci-dessus montrent que N. peltata pourrait être bien acclimaté à l’habitat terrestre en développant une série de caractéristiques d’acclimatation photosynthétiques. Notre étude pourrait fournir une référence importante pour la restauration dans la zone littorale de lacs eutrophes peu profonds.