Shifts in Plankton, Nutrient and Light Relationships in Small Tundra Lakes Caused by Localized Permafrost Thaw

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Thompson, Megan S., Wrona, Frederick J., Prowse, Terry D.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2012
• Subjects: tundra lakes; permafrost thaw; shoreline retrogressive thaw slump; phosphorus; nitrogen; organic carbon; chlorophyll a; bacterioplankton; UV light; photosynthetically active radiation; lacs de toundra; dégel du pergélisol; glissement régressif du littoral dû au dégel; phosphore; azote; carbone organique; chlorophylle a; bactérioplancton; lumière ultraviolette; rayonnement actif photosynthétique; Arctic; Canada; Mackenzie Delta; Arctique*; permafrost; Phytoplankton; Territoires du Nord-Ouest; toundra; Tundra; pergélisol
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/67282

Tundra lakes located in the Mackenzie Delta uplands, NWT, Canada, are increasingly being affected by permafrost thaw in the form of shoreline retrogressive thaw slumping. This form of thaw-induced disturbance is used as a surrogate indicator of landscape-related disturbance linked to regional climate warming. We compared 22 lakes, half affected by thaw slumping and half unaffected, to determine whether water column nutrient concentrations, light availability, and plankton biomass differed between these two lake types. Total phosphorus (TP), total dissolved nitrogen (TDN), dissolved organic carbon (DOC), and chlorophyll a concentrations were higher in unaffected lakes than in slump-affected lakes. Absorbance related to water colour of both UV and photosynthetically active radiation in the water column was also higher in unaffected lakes, but bacterioplankton abundance was not different between lake types. UV light absorbance was found to be the best predictor of pelagic chlorophyll a concentrations in unaffected lakes, whereas TDN (and to a lesser extent TP) were the best predictors of pelagic chlorophyll a in slump-affected lakes. These findings indicate that slumping arising from permafrost thaw produces a shift in tundra lake nutrient, light, and phytoplankton relationships. Given the projections of continued warming, this result has significant implications for the future biogeochemical and ecological states of Arctic tundra lakes. Les lacs de toundra situés dans les hautes terres du delta du Mackenzie, dans les Territoires du Nord-Ouest, au Canada, sont de plus en plus touchés par le dégel du pergélisol en ce sens qu’il y a glissement régressif du littoral dû au dégel. Cette forme de perturbation attribuable au dégel sert d’indicateur auxiliaire en matière de perturbation du paysage liée au réchauffement climatique de la région. Nous avons comparé 22 lacs, dont la moitié était touchée par le glissement dû au dégel et l’autre moitié ne l’était pas, afin de déterminer si les concentrations en nutriments des colonnes d’eau, la disponibilité lumineuse et la biomasse du plancton différaient entre ces deux types de lacs. Les concentrations de phosphore total (PT), d’azote dissous total (ADT), de carbone organique dissous (COD) et de chlorophylle a étaient plus élevées dans les lacs non touchés quand dans les lacs où il y avait glissement du littoral. L’absorbance liée à la couleur de l’eau du rayonnement actif photosynthétique et du rayonnement actif ultraviolet dans les colonnes d’eau était également plus élevée dans les lacs non touchés, mais l’abondance du bactérioplancton ne différait pas d’un type de lac à l’autre. On a déterminé que l’absorbance de lumière ultraviolette était le meilleur prédicteur de concentrations de chlorophylle a pélagique dans les lacs non touchés, tandis que l’ADT (et le PT, dans une moindre mesure) constituaient les meilleurs prédicteurs de chlorophylle a pélagique pour ce qui est des lacs faisant l’objet d’un glissement. Ces constatations indiquent que le glissement attribuable au dégel du pergélisol altère les relations qui existent entre les nutriments, la lumière et le phytoplancton des lacs de toundra. Compte tenu des projections à l’égard d’un réchauffement continuel, ce résultat revêt d’importantes incidences sur les états biogéochimiques et écologiques des lacs de la toundra arctique.