Phytoplankton metrics response to the increasing phosphorus and nitrogen gradient in shallow lakes

• Autorzy: Napiorkowska-Krzebietke A. , Pasztaleniec A. , Hutorowicz A.

Warianty tytułu

PL

Odpowiedz metriksów fitoplanktonowych na wzrost gradientu fosforu i azotu w jeziorach płytkich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new phytoplankton-based method (the Phytoplankton Metric for Polish Lakes – PMPL) for the ecological status assessment of lakes has been developed in Poland. This method has not been validated and tested on independent data, hence the aim of the study was to check the applicability of this method and the sensitivity of different phytoplankton metrics along pressure gradient. Phytoplankton data were collected from 33 Polish lowland lakes (20 stratified, 13 non-stratified), during the growth season in the period from 2005 to 2009. The biomass of phytoplankton was calculated from cell volume measurements and chlorophyll a concentration was determined spectrophotometrically by the alcohol method. Total nitrogen and total phosphorus concentrations were determined by standard methods (PN-EN ISO 6878:2006p.7 and PN-EN 25663:2001, respectively) and water transparency was measured using a Secchi disk. For comparability, an ecological status was determined according to three phytoplankton- based methods: Polish, German and Hungarian. Polish metrics showed a strong correlation with the other metrics (German, Hungarian), which are broadly and successfully used for assessment in Europe. However, a statistically significant correlation was found between all the metric values and the main parameters: total phosphorus, total nitrogen and Secchi disk visibility. The metrics based on quantitative phytoplankton features were more sensitive to the growth of eutrophication than others, based on indicator taxa. Total phosphorus demonstrated a stronger relationship with the tested metrics than total nitro gen. Phytoplankton metrics reacted quite well to pressure gradients because of the decreasing tendency of metric values along the TP and TN gradient and an increasing tendency along the Secchi disk visibility gradient. The multimetric PMPL may be recommended as useful for the assessment of the ecological status of Polish lakes.

PL

W Polsce opracowano nową metodę do oceny stanu ekologicznego jezior na podstawie fitoplanktonu (polski multimetriks fitoplanktonowy – PMPL). Metoda ta nie została zwalidowana i przetestowana na niezależnych danych. Celem badań było sprawdzenie możliwości zastosowania tej metody oraz wrażliwości różnych metriksów fitoplanktonowych na gradient presji. Dane fitoplanktonowe zebrano z 33 polskich jezior nizinnych (w tym 20 stratyfikowanych i 13 niestratyfikowanych), w sezonie wegetacyjnym w latach 2005-2009. Biomasę fitoplanktonu oszacowano metodą pomiaru objętości komórek, stężenie chlorofilu a w wodzie określono spektrofotometryczną metodą alkoholową. Zawartość fosforu i azotu ogólnego oznaczono standardowymi metodami (odpowiednio PN-EN ISO 6878:2006p.7 i PN- -EN 25663:2001), natomiast widzialność wyznaczono z użyciem krążka Secchi’ego. Ocenę stanu ekologicznego określono według trzech metod fitoplanktonowych: polskiej, niemieckiej i węgierskiej. Polskie metriksy wykazywały silną korelację z innymi metriksami (niemieckimi i węgierskim), które są szeroko stosowane do oceny stanu ekologicznego w Europie. Statystycznie istotne korelacje wykazano również między wartościami metriksów a głównymi parametrami presji, fosforem i azotem ogólnym oraz widzialnością krążka Secchi’ego. Metriksy oparte na cechach ilościowych fitoplanktonu były bardziej wrażliwe na wzrost stopnia eutrofizacji niż inne, oparte na taksonach wskaźnikowych. Fosfor ogólny wykazywał silniejszy związek z testowanymi metriksami niż azot ogólny. Zaobserwowano tendencję do zmniejszania się wartości metriksów wzdłuż gradientu fosforu i azotu ogólnego oraz tendencję do wzrostu wzdłuż gradientu widzialności. świadczą one o tym, że metriksy fitoplanktonowe dobrze reagują na presję, a multimetriks PMPL może być rekomendowany jako przydatny do oceny stanu ekologicznego polskich jezior.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2012
• Tom: 17
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.289-303,fig.,ref.

Twórcy

autor

Napiorkowska-Krzebietke A.

• Department of Hydrobiology, Inland Fisheries Institute in Olsztyn

autor

Pasztaleniec A.

autor

Hutorowicz A.

Bibliografia

• Carstensen J., Henriksen P. 2009. Phytoplankton biomass response to nitrogen inputs: a method for WFD boundary setting applied to Danish coastal waters. Hydrobiologia, 633: 137-149.
• CEN 2004. Water quality — Guidance standard for the routine analysis of phytoplankton abundance and composition using inverted microscopy (Utermöhl technique) CEN TC 230/WG2/TG3/N83.
• Crossetti L.O., de M. Bicudo C. E. 2008. Phytoplankton as a monitoring tool in a tropical urban shallow reservoir (Garças Pond): the assemblage index application. Hydrobiologia, 610: 161-173.
• Devlin M., Barry J., Painting S., Best M. 2009. Extending the phytoplankton tool kit for the UK Water Framework Directive: indicators of phytoplankton community structure. Hydrobiologia, 633: 151-168.
• Dokulil M.T., Teubner K. 2005. Do phytoplankton communities correctly track trophic changes? An assessment using directly measured and palaeolimnological data. Freshwater Biol., 50: 1589-1593.
• EUROPEAN COMMISION 2000. Directive of the European Parliament and of the Council 2000/60/EC establishing a framework for community action in the field of water policy. Official Journal 2000 L 327/1, European Commission, Brussels.
• EUROPEAN COMMISION 2005. Common implementation strategy for the water framework directive (2000/60/ec). Guidance on the Intercalibration process 2004-2006. Luxemburg, Office for Official publications of the European Communities. http://circa.europa.eu/Public/irc/env/wfd/library.
• EUROPEAN COMMISION 2010. WFD Intercalibration Phase 2: Milestone 2 report (for ECOSTAT meeting 8-9 April 2010), European Commission, Directorate General Jrc and Joint Research Centre, Institute of Environment and Sustainability.
• Greisberger S., Teubner K. 2007. Does pigment composition reflect phytoplankton community structure in differing temperature and light conditions in a deep alpine lake? An approach using HPLC and delayed fluorescence (DF) techniques. J. Phycol., 43: 1108-1119.
• Guildford S.J., Hecky R. E. 2000. Total nitrogen, total phosphorus, and nutrient limitation in lakes and oceans: Is there a common relationship? Limnol. Oceanogr., 45: 1213-1223.
• Hajnal É., Padisak J. 2008. Analysis of long-term ecological status of Lake Balaton based on the ALMOBAL phytoplankton database. Hydrobiologia, 599: 227-237.
• Hutorowicz A., Napiórkowska-Krzebietke A., Pasztaleniec A., Hutorowicz J., Lyche Solheim A., Skjelbred B. 2011. Phytoplankton. In: Ecological status assessment of the waters in the Wel River catchment. Guidelines for integrated assessment of ecological status of rivers and lakes to support river basin management plans. Soszka H. (ed). IFI Olsztyn, 143-168. (in Polish)
• Kaiblinger C., Anneville O., Tandonleke R., Rimet F., Druart J.C., Guillar J., Dokulil M.T. 2009. Central European water quality indices applied to long-term data from pre-alpine lakes: test and possible improvements. Hydrobiologia, 633: 67-74.
• Kolada A., Soszka H., Cydzik D., Gołub M. 2005. Abiotic typology of Polish lakes. Limnologica, 35: 145-150.
• Lepistö L., Hopainen A-L., Vuoristo H., Rekolainen S. 2006. Phytoplankton assemblages as a criterion in the ecological classification of lakes in Finland. Boreal Environ. Res., 11: 35-44.
• Lyche Solheim A., Rekolainen S., Moe S.J., Carvalho L., Phillips G., Ptacnik R., Penning W.E., Toth L.G., O’Toole C., Schartau A-K.L., Hesthagen T. 2008. Ecological threshold responses in European lakes and their applicability for the Water Framework Directive (WFD) implementation: synthesis of lakes results from the REBECCA project. Aquat. Ecol., 42: 317-334.
• Mischke U., Riedmüller U., Hoehn E., Schönfelder I., Nixdorf B. 2008. Description of the German system for phytoplankton-based assessment of lakes for implementation of the EU Water Framework Directive (WFD). In: Bewertung von Seen mittels Phytoplankton zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie. Mischke U., Nixdorf B. (eds.). Aktuelle Reihe 2/2008, Bad Saarow, Freiburg, Berlin. University of Cottbus, 117-146.
• Moss B.D. et al. 2003. The determination of ecological status in shallow lakes — a tested system (ECOFRAME) for implementation of the European Water Framework Directive. Aquat. Conserv., 13(6): 507-549.
• Napiórkowska-Krzebietke A., Pasztaleniec A., Hutorowicz A. 2009. Phytoplankton - element in ecological status assessment for lakes of the Wel River catchment area. Teka Kom. Ochr. Kszt. Środ. Przyr. — OL PAN, 6: 200-2005.
• Noges P., van de Bund W., Cardoso A.C., Solimini A.G., Heiskanen A-S. 2009. Assessment of the ecological status of European surface waters: a work in progress. Hydrobiologia, 633: 197-211.
• Nusch E.A. 1980. Comparison of different methods for chlorophyll and phaeopigment determination. Ergebn. Limnol., 14: 14-36.
• Padisak J., Borics G., Grigorszky I., Soróczki-Pintér E. 2006. Use of phytoplankton assemblages for monitoring ecological status of lakes within the Water Framework Directive: the assemblage index. Hydrobiologia, 553: 1-14.
• Pasztaleniec A., Poniewozik M. 2010. Phytoplankton based assessment of the ecological status of four shallow lakes (Eastern Poland) according to Water Framework Directive - a comparison of approaches. Limnologica, 40: 251-259.
• Pliński M., Picińska J., Targoński L. 1984. Method defining the biomass of marine phytoplankton by means of computers. Zesz. Nauk. WBiNoZ Gdansk University, 10: 129-155. (in Polish)
• Ptacnik R., Solimini A.G., Brettum P. 2009. Performance of a new phytoplankton composition metric along a eutrophication gradient in Nordic lakes. Hydrobiologia, 633: 75-82.
• Reynolds C.S., Huszar V., Kruk C., Naselli-Flores L., Melo S. 2002. Towards a functional classification of the freshwater phytoplankton. J. Plankton Res., 24: 417-428.
• Schindler D.W. 1977. Evolution of phosphorus limitation in lakes. Science, 195: 260-262.
• The Regulation of the Minister of the Environment of 20 August 2008 for the status classification of surface water bodies. The Official Journal of the Laws of 2008, No. 162, Item 1008.
• Utermöhl H. 1958. Zur Vervollkommung der quantitativen Phytoplankton-Methodik. Mitt. internat. Verein. Limnol., 9: 1-38. (in German)
• Zdanowski B. 1982. Variability of nitrogen and phosphorus contents and lake eutrophication. Pol. Arch. Hydrobiol., 29: 541-597.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu