Influențele productivității și a heterotrofiei asupra zooplanctonului cu 13c în lacurile temperate nordice

1. INTRODUCERE

Sursele de materie organica care alimenteaza lacurile, si pozitia trofica a organismelor in aceste sisteme, reprezinta doua mari semne de intrebare in ecologia acvatica contemporana care au fost adresate in utilizarea de izotopi stabili in analize. Desi planctonul din apele dulci indica peste 30‰ de rate de izotopi stabili de C, cateva incercari de a lega diferentele dintre sisteme opuse, de conditiile de mediu, s-au limitat la un set de date legate de sase (McCabe 1985) sau 11 (Gu si colab. 1996) lacuri. Ca rezultate, interpretarea surselor diferentelor de δ13C din plancton , printre lacuri este inca foarte indoielnica.

Printre factorii despre care s-au crezut ca influenteaza valorile de δ13C ale organismelor din retelele de hrana pelagice, amprenta izotopica a fitoplanctonului este critica, precum si variatia mare de δ13C din retelele de hrana poate fi atribuita variatiilor de δ13C din fitoplancton. Fitoplanctonul imparte C organic in timpul absorbtiei de C anorganic dizolvat si a fotosintezei (Goericke si colab. 1994), variatiile de concentratii si surse de CO2 ar trebui sa aiba un efect mare asupra valorilor izotope algale, lucru care se va rasfrange asupra retelei de hrana.

In sistemele marine, variatia δ13C a materiei organice sub forma particulata sau a fitoplanctonului este relativ mica, si o parte substantiala a acestei variatii poate fi explicata de schimbarile in biomasa si productia fitoplanctonului la scari spatiale mici, medii si mari. Planctonul lacurilor, in mod contrar, manifesta o valoare mai mare a δ13C decat planctonul marin, si este probabil irational sa se creada ca variatia aceasta poate fi determinata doar de productivitatea lacului.

O sursa asemanatoare pentru aceasta diferenta intre sistemele marine si de apa dulce este compozitia izotopa mai omogena a C anorganic dizolvat marin decat a celui din lacuri. Respiratia in cadrul coloanei de apa si in sedimentele lacurilor tinde sa cedeze CO2 care e sarac in izotopi 13C si absorbtia de C a algelor ar trebui sa duca la valori de δ13C reduse ale POM (Rau 1978).

Cercetari au aratat ca multe lacuri temperate oligotrofe sunt puternic heterotrofe cu raporturi P/R (productie/respiratie) extrem de mici la nivelul comunitatii (del Giorgio si Peters 1994), si o biomasa a heterotrofelor planctonice relativ ridicate (del Giorgio si Gasol 1995). Nu in mod accidental, lacurile temperate oligotrofe sunt adesea suprasaturate cu CO2 care provine din respiratia lacurilor si de la C anorganic dizolvat sarac in izotopul 13C, din scurgerea bazinului (Cole si colab.1994). Aceste tipare sugereaza o predominanta a CO2 reciclat in coloana de apa a multor ape, iar pentru viitor ele sugereaza faptul ca izotopul 13C ar trebui sa creasca considerabilin fitoplancton pe masura ce lacurile devin mai producrive (mai putin heterotrofe).

Reciclarea intensa a CO2 in coloana de apa nu este singurul factor care afecteaza valorile izotope ale comunitatii planctonului din lacuri. Multe lacuri oligotrofe au o cantitate mare de materie organica particulata si dizolvata de origine terestra. Heterotrofele planctonice sunt capabile sa utilizeze o parte din acest carbon (Jones 1992) care mentine relativ constanta amprenta δ13C (de la -29 la -26‰) in cazul vegetatiei terestre temperate.

Proportia materiei organice detritice alohtone care detine o cantitate mare de C, tinde sa scada odata cu productivitatea lacului, deci importanta baltilor alohtone pentru valorile izotope ale C din comunitatea planctonica ar trebui sa scada si ea odata cu productivitatea lacului.

Deci, sunt doua procese fundamentale, dar contrastante, care ar putea concretiza valorile δ13C din planctonul apelor dulci: (1) cresterea utilizarii CO2 in respiratie , in lacurile oligotrofe, acest lucru ducand la un plancton sarac in izotop 13C ; (2) cresterea utilizarii izotopului 13C aflat in cantitati mari in materia organica alohtona, care ar trebui la imbogatirea cu izotopi13C a heterotrofelor planctonice. Gradul pana la care aceste procese se pot prognoza cat mai sus in retelele de hranire pelagice depinde de magnitudinea fiecarui process si de relative importanta a C detritic versus C algal in nutritia zooplanctonului. Daca zooplanctonul lacului consuma peste masura fitoplancton, atunci efectul CO2 reciclat ar trebui sa fie cel mai evident si ar trebui sa fie o relatie puternica intre δ13C si productivitate. Daca zooplanctonul consuma cantitati variabile de fitoplancton, heterotrofe detritice si planctonice, atunci rezultatul privind δ13C ar trebui sa fie mai putin previzibil.

In aceasta lucrare s-a investigat o serie de factori care pot influenta δ13C din plancton si se concentreaza asupra zooplanctonului (organisme< 1 mm pana la > 150 μm) din anumite motive. In primul rand, valorile δ13C din fitoplancton pot fi rareori masurate cu incredere din cauza dilutiei cu elemente detritice, mari in multe lacuri. In al doilea rand, fitoplanctonul nu este singura sursa de hrana pentru zooplanctonul din lacuri, si heterotrofele planctonice impreuna cu detritusul pot adesea sa formeze o parte insemnata din dieta zooplanctonului (Jones 1992). Aici presupunem ca zooplanctonul produce anumite schimbari in hrana de baza a comunitatilor pelagice din lacuri. In al treilea rand, zooplanctonul este legatura intre hrana pelagica de baza, reprezentata de alge, o varietate de heterotrofe planctonice, si detritus, si organismele mai mari in retelele de hrana, care sunt valori economice sau manageriale.