Oligotrophic patterns in southern Chilean lakes: the relevance of nutrients and mixing depth

• DORIS SOTO ^[1]
  1. [1] Universidad Austral de Chile

     Universidad Austral de Chile

     Valdivia, Chile

     
• Localización: Revista chilena de historia natural, ISSN-e 0717-6317, ISSN 0716-078X, Vol. 75, Nº. 2, 2002, págs. 377-393
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Patrones oligotróficos en lagos del sur de Chile: relevancia de los nutrientes y de la profundidad de mezcla
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• Resumen
  • español

    Los lagos monomicticos templados del sur de Chile son generalmente oligotróficos de gran transparencia, baja productividad y aparente resistencia a perturbaciones tales como adiciones de fósforo. Este trabajo intenta explicar los bajos valores de clorofila de acuerdo a aproximaciones descriptivas y experimentales. Se utilizan aquí tres escalas de aproximación; (a) una microescala en espacio y tiempo con manipulaciones experimentales de nitrógeno (N), fósforo (P) y luz en 24 limnocorrales ubicados en una bahía del lago Llanquihue, (b) una escala mayor analizando 18 meses de muestreo en 10 sitios del lago Llanquihue agrupados como sitios de cultivo de salmones, bahías de ciudades y sitios de control, (c) una escala aún mayor en tiempo y espacio monitoreando semestralmente por 9 años los lagos Puyehue, Rupanco, Llanquihue en la región de los Lagos Araucanos y el lago Yelcho en la región nor- patagónica. En el muestreo intra lago en el Llanquihue, los valores de fósforo total variaron entre 1 y 12 myg L-1 en los distintos sitios, mostrando efecto de sitio marginales, P = 0,09 (sitios de cultivo de salmones tuvieron los valores mayores). Sin embargo las concentraciones de clorofila a (Chl-a) fueron generalmente bajas (< 2 myg L-1) y no indicaron efectos de sitio. Las concentraciones de nitrógeno orgánico disuelto (DIN) fueron menores que 30 myg L-1 y mostraron mejor poder predictivo sobre las variaciones de Chl-a. El análisis entre lagos mostró los valores mas bajos de Chl-a en el lago Yelcho (0,7 µg L-1) y los mayores en el lago Puyehue (2,1 µg L-1). Los valores de P total mostraron un patrón similar sin embargo no hubo tendencias temporales claras en los 9 años de muestreo. La razón molar N/P para las formas disueltas fue generalmente menor que 20. En el experimento en limnocorrales el N tuvo un efecto significativo positivo (P< 0,001) sobre la concentración de Chl-a en cambio ni el P ni la disponibilidad de luz mostraron efectos significativos. Otro resultado notable fue que la concentración de Chl-a fue superior en los limnocorrales control que en el lago. En todos los lagos estudiados los valores de N total no excedieron 20 mymol L-1 y las concentraciones de P total no superaron los 0,8 mymol L-1 lo que sugeriría particularmente una limitación por N como un elemento clave en la regulación de la Chl-a y productividad. Un factor adicional regulador de la productividad y biomasa, y que solo se evalúa indirectamente aquí, sería la gran profundidad de mezcla, característica peculiar de los lagos templados del hemisferio sur y que tiene un mejor poder explicativo, afectando negativamente la concentración de Chl-a de los lagos. Su efecto también puede explicar el aumento de la Chl-a en los limnocorrales con un epilimnion forzadamente muy reducido. Si la gran profundidad de mezcla condiciona la productividad, entonces las tramas tróficas de los lagos de profundo epilimnion debieran estar mas ligadas al bentos y zonas costeras

  • English

    Southern Chilean monomictic, temperate lakes are generally oligotrophic with high water transparency, low productivity and some apparent resistance to disturbances such as phosphorus additions. This paper attempts to explain low chlorophyll-a values using descriptive and experimental approaches. Three different scales are used, (a) a micro scale both in space and time, with experimental manipulations of N, P and total light in 24 enclosures in lake Llanquihue, (b) a longer time scale analysing 18 months of data in several sites within lake Llanquihue grouped as salmon farming sites, town bays and control sites, and (c) a broader time scale (9 years) by monitoring lakes Puyehue, Rupanco and Llanquihue, all in the Araucanian lake region and Yelcho lake in the north Patagonian region. In the Llanquihue in-lake sampling, total phosphorus values varied between 1 and 12 mug L-1 between sites, showing marginal site effects, P = 0.09 (salmon sites had greater values), however, chlorophyll a (Chl-a) concentrations were generally low (< 2 mug L-1) and did not show site effects. Dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations were lower than 30 mug L-1 and showed a better predictive power than Chl-a. The analysis between lakes showed the lowest mean Chl-a values in Lake Yelcho (0.7 mug L-1) and the highest in lake Puyehue (2.1 mug L-1 ). Similar patterns were found for mean total P values, however there were no clear temporal trends through the 9 year sampling. The N/P molar ratio for the dissolved forms was generally below 20. In the enclosure experiment N had a positive significant effect on Chl-a concentration but neither P nor light had significant effects. Another outstanding result was that Chl-a values in the control bags were significantly higher than values in the lake. In all the lakes TN values did not exceed 20 mumol L-1 and TP did not exceed 0.8 mumol L-1 and thus N limitation could be proposed as playing an important role in regulation Chl-a and productivity. Another key-regulating factor of productivity and biomass could relate to the deep mixing which is a particular characteristic of Southern Hemisphere lakes, indeed, mixing depth has a negative effect and yields the best predictive power on Chl-a. This effect could also explain Chl-a increase in control bags with respect to lake since the epilimnion is artificially reduced in the former. If mixing depth influences productivity, then lake food webs should be linked to the benthos rather than to the pelagic zone particularly in the deepest mixing lakes