Research Paper

The role of abiotic and biotic environmental factors in shaping epiphyton on common reed in shallow, hydrologically transformed, temperate lakes

Le rôle des facteurs environnementaux abiotiques et biotiques dans la formation de l'épiphyton sur le roseau commun dans les lacs tempérés peu profonds et modifiés sur le plan hydrologique

Department of Hydrobiology and Protection of Ecosystems, University of Life Sciences in Lublin, Dobrzańskiego 37, 20-262 Lublin, Poland

^* Corresponding author: magdalena.toporowska@up.lublin.pl

Abstract

Epiphytic algae are an important group of organisms involved in primary productivity, nutrient cycling, and energy transfer in littoral food webs. However, multifactorial studies conducted on epiphyton on the same substrate across a spectrum of environmental parameters are very limited. Here, we present first complex field study on the role of abiotic and biotic factors in shaping the species richness, diversity, abundance, and biomass composition of epiphyton on common reed in four shallow lakes with different trophic status, water and fish management, and the abundance and structure of potential algal grazers: littoral crustaceans and fish. The obtained results revealed that the algal taxa richness was the lowest in the hypertrophic lake and the highest in the meso-eutrophic lake. Epiphyton abundance (predominated by pennate diatoms) and biomass were found to be the highest in eutrophic water bodies. Biomass consisted primarily of diatoms, but we found the seasonal predominance of filamentous Chlorophyta (in the eutrophic lakes) and Chlorophyceae (in the meso-eutrophic lake). Redundancy analysis (RDA) showed that the frequency of water level fluctuations was the most significant variable in the composition of epiphyton. RDA also revealed the importance of grazing pressure of fish. Thus, in hydrologically transformed lakes, man-made factors may be of great relevance in the development of epiphytic algae.

Résumé

Les algues épiphytiques constituent un groupe important d'organismes impliqués dans la productivité primaire, le cycle des éléments nutritifs et le transfert d'énergie dans les réseaux trophiques littoraux. Toutefois, les études multifactorielles menées sur l'épiphyton sur le même substrat portant sur un éventail de paramètres environnementaux sont très limitées. Nous présentons ici une première étude de terrain complexe sur le rôle des facteurs abiotiques et biotiques dans la formation de la richesse, de la diversité, de l'abondance et de la composition de la biomasse de l'épiphyton sur les roseaux communs dans quatre lacs peu profonds ayant différents statuts trophiques, gestion de l'eau et des poissons, ainsi que l'abondance et la structure des brouteurs d'algues potentiels: crustacés littoraux et poissons. Les résultats obtenus ont révélé que la richesse taxonomique des algues était la plus faible dans le lac hyper-eutrophe et la plus élevée dans le lac méso-eutrophe. L'abondance de l'épiphyton (dominée par les diatomées pennées) et la biomasse étaient les plus élevées dans les plans d'eau eutrophes. La biomasse se composait principalement de diatomées, mais nous avons trouvé la dominance saisonnière de Chlorophyta filamenteux (dans les lacs eutrophes) et de Chlorophyceae (dans le lac méso-eutrophique). L'analyse de redondance a montré que la fréquence des fluctuations du niveau d'eau était la variable la plus importante dans la composition de l'épiphyton. La RDA a également révélé l'importance de la pression exercée par le broutage des poissons. Ainsi, dans les lacs transformés par l'hydrologie, les facteurs anthropiques peuvent jouer un rôle important dans le développement des algues épiphytes.