Research Paper

Does an increase in water color intensity affect the lake trophic status and phytoplankton metrics?

Est-ce qu'une augmentation de l'intensité de la couleur de l'eau affecte l'état trophique d'un lac et les paramètres du phytoplancton ?

¹ Departmentof Animal Physiology and Toxicology, Faculty of Biotechnology  Environment and Sciences, The John Paul II Catholic University of Lubin, Konstantynów 1i, 20-708 Lublin, Poland
² Regional Directorate for Environmental Protection in Lublin, Bazylianówka 46, 20-144 Lublin, Poland
³ Department of Plant Physiology and Biotechnology, Faculty of Biotechnology and Environment Sciences, The John Paul II Catholic University of Lublin, Konstantynów 1i, 20-708 Lublin, Poland

^* Corresponding author: tomasz.lenard@kul.pl

Abstract

During the 11-year period covered by this study (2003–2013), high precipitation events increased the water level in the deep hardwater of Lake Rogóźno (Eastern Poland), causing its water to become browner. We investigated the effect of a change in water color on the physical, chemical, and biological parameters of the lake. The concentration of total phosphorus and nitrogen decreased, whereas the total phytoplankton biomass, coupled with a high biomass of flagellate species, increased, with the increase in water color intensity. Such changes had an effect on the determination of ecological status, based on selected phytoplankton metrics (i.e., Polish, German, and Estonian) as well as the trophic status of Lake Rogóźno. The decrease of phosphorus concentration associated with an increase in water color intensity improved the trophic status of the lake based on Carlson's Trophic State Index. The changes in the phytoplankton community caused the deterioration of the ecological status of the lake when using the Polish and German indices adopted for clear water lakes. The use of the Estonian index, which is adapted to colored lakes, suggested that, despite the increase in water color intensity, the good ecological status of the lake was maintained or even improved. Our findings suggest that, in the event of a transformation like the one that occurred in the lake studied here, the use of only one index, adapted by state environmental monitoring programs in individual European countries, may be insufficient for the appropriate assessment of the ecological status of European lakes.

Résumé

Au cours de la période de dix ans couverte par cette étude (2003-2013), les fortes précipitations ont fait monter le niveau d'eau du lac profond à l'eau dure Rogóźno (Pologne orientale), ce qui a rendu l'eau plus brune. Nous avons étudié l'effet d'un changement de couleur de l'eau sur les paramètres physiques, chimiques et biologiques du lac. La concentration de phosphore total et d'azote ont diminué, tandis que la biomasse totale de phytoplancton, associée à une biomasse élevée d'espèces flagellées, a augmenté avec l'augmentation de l'intensité de la couleur de l'eau. De tels changements ont eu un effet sur la détermination de l'état écologique, basé sur certains paramètres du phytoplancton (c.-à-d. polonais, allemand et estonien) ainsi que sur l'état trophique du lac Rogóźno. La diminution de la concentration de phosphore associée à une augmentation de l'intensité de la couleur de l'eau a amélioré l'état trophique du lac selon l'indice de l'état trophique de Carlson. Les changements dans la communauté phytoplanctonique ont causé la détérioration de l'état écologique du lac évaluée par les indices polonais et allemand adoptés pour les lacs d'eau claire. L'utilisation de l'indice estonien, adapté aux lacs colorés, suggère que, malgré l'augmentation de l'intensité de la couleur de l'eau, le bon état écologique du lac a été maintenu ou même amélioré. Nos résultats suggèrent qu'en cas de transformation comme celle qui s'est produite dans le lac étudié ici, l'utilisation d'un seul indice, adapté par les programmes nationaux de surveillance environnementale dans les différents pays européens, pourrait être insuffisante pour évaluer adéquatement l'état écologique des lacs européens.