Published June 9, 2017
| Version v1
Publication
Open
Functional attributes of epilithic diatoms for palaeoenvironmental interpretations in South-West Greenland lakes
Creators
- 1. University of Nottingham
- 2. University of Nottingham Malaysia Campus
- 3. Loughborough University
- 4. University College London
- 5. Keele University
Description
Benthic diatoms are commonly used for palaeoenvironmental reconstruction in Arctic regions, but interpretation of their ecology remains challenging. We studied epilithic diatom assemblages from the shallow margins of 19 lakes from three areas (coast-inland-ice sheet margin) along a climate gradient in Kangerlussuaq, West Greenland during two periods; shortly after ice-off (spring) and in the middle of the growth season (summer). We aimed to understand the distribution of Arctic epilithic diatoms in relation to water chemistry gradients during the two seasons, to investigate their incorporation into lake sediments and to assess their applicability as palaeoenvironmental indicators. Diatoms were correlated with nutrients in the spring and alkalinity/major ions in the summer, when nutrients were depleted; approximately half of the variance explained was independent of spatial factors. When categorised by functional attributes, diatom seasonal succession differed among regions with the most obvious changes in inland lakes where summer temperatures are warmer, organic nutrient processing is prevalent and silicate is limiting. These conditions led to small, motile and adnate diatoms being abundant in inland lakes during the summer (Nitzschia spp., Encyonopsis microcephala), as these functional attributes are suited to living within complex mats of non-siliceous microbial biofilms. Seasonal succession in silica-rich lakes at the coast was less pronounced and assemblages included Tabellaria flocculosa (indicating more acidic conditions) and Hannaea arcus (indicating input from inflowing rivers). The nitrogen-fixing diatom Epithemia sorex increased from the coast to the ice sheet, negatively correlating with a gradient of reactive nitrogen. The presence of this diatom in Holocene sediment records alongside cyanobacterial carotenoids during arid periods of low nitrogen delivery, suggests that it is a useful indicator of nitrogen limitation. Nitzschia species appear to be associated with high concentrations of organic carbon and heterotrophy, but their poor representation in West Greenland lake sediments due to taphonomic processes limits their palaeoenvironmental application in this region. Proportions of epilithic taxa in lake sediment records of coastal lakes increased during some wetter periods of the Holocene, suggesting that snowpack-derived nutrient delivery may offer diatom taxa living at lake margins a competitive advantage over planktonic diatoms during the "moating" ice melt period. Thus, further research investigating linkages between epilithic diatoms, snowpack and nutrient delivery in seasonally frozen lakes is recommended as these taxa live on the 'front-line' during the spring and may be especially sensitive to changes in snowmelt conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تستخدم الدياتومات القاعية بشكل شائع لإعادة الإعمار البيئي القديم في مناطق القطب الشمالي، لكن تفسير بيئتها لا يزال يمثل تحديًا. درسنا تجمعات المشطورات فوق الصخرية من الحواف الضحلة لـ 19 بحيرة من ثلاث مناطق (هامش صفائح الساحل والجليد الداخلي) على طول التدرج المناخي في كانجرلوسواك، غرب جرينلاند خلال فترتين ؛ بعد فترة وجيزة من الانحسار الجليدي (الربيع) وفي منتصف موسم النمو (الصيف). كنا نهدف إلى فهم توزيع الدياتومات فوق الصخرية في القطب الشمالي فيما يتعلق بتدرجات كيمياء المياه خلال الموسمين، للتحقيق في دمجها في رواسب البحيرة وتقييم قابليتها للتطبيق كمؤشرات بيئية قديمة. ارتبطت الدياتومات بالمغذيات في الربيع والقلوية/الأيونات الرئيسية في الصيف، عندما تم استنفاد المغذيات ؛ كان ما يقرب من نصف التباين الموضح مستقلًا عن العوامل المكانية. عند تصنيفها حسب السمات الوظيفية، اختلف التعاقب الموسمي للدياتوم بين المناطق ذات التغييرات الأكثر وضوحًا في البحيرات الداخلية حيث تكون درجات حرارة الصيف أكثر دفئًا، وتكون معالجة المغذيات العضوية سائدة والسيليكات محدودة. أدت هذه الظروف إلى وفرة الدياتومات الصغيرة والمتحركة والمزخرفة في البحيرات الداخلية خلال فصل الصيف (Nitzschia spp.، Encyonopsis microcephala)، حيث أن هذه السمات الوظيفية مناسبة للعيش داخل حصائر معقدة من الأغشية الحيوية الميكروبية غير السيليكية. كان التعاقب الموسمي في البحيرات الغنية بالسيليكا على الساحل أقل وضوحًا وشملت التجمعات Tabellaria flocculosa (مما يشير إلى ظروف أكثر حمضية) و Hannaea arcus (مما يشير إلى المدخلات من الأنهار المتدفقة). ازدادت مادة دياتوم إبيتيميا سوريكس المثبتة للنيتروجين من الساحل إلى الصفيحة الجليدية، مما يرتبط سلبًا بتدرج النيتروجين التفاعلي. يشير وجود هذا الدياتوم في سجلات رواسب الهولوسين جنبًا إلى جنب مع الكاروتينات الزرقاء البكتيرية خلال الفترات القاحلة من انخفاض توصيل النيتروجين، إلى أنه مؤشر مفيد على محدودية النيتروجين. يبدو أن أنواع النيتشيا مرتبطة بتركيزات عالية من الكربون العضوي والتغذي غير المتجانس، لكن تمثيلها الضعيف في رواسب بحيرة غرب جرينلاند بسبب العمليات النقابية يحد من تطبيقها البيئي القديم في هذه المنطقة. زادت نسب الأصناف فوق الحجرية في سجلات رواسب البحيرات الساحلية خلال بعض الفترات الرطبة من الهولوسين، مما يشير إلى أن توصيل المغذيات المشتقة من أكياس الثلج قد يوفر لأصناف المشطورات التي تعيش على حواف البحيرة ميزة تنافسية على المشطورات العوالق خلال فترة ذوبان الجليد "الخندق". وبالتالي، يوصى بإجراء مزيد من الأبحاث التي تبحث في الروابط بين الدياتومات فوق الصخرية والثلوج وتسليم المغذيات في البحيرات المجمدة موسمياً لأن هذه الأصناف تعيش على "الخط الأمامي" خلال فصل الربيع وقد تكون حساسة بشكل خاص للتغيرات في ظروف ذوبان الثلوج.Translated Description (French)
Les diatomées benthiques sont couramment utilisées pour la reconstruction paléoenvironnementale dans les régions arctiques, mais l'interprétation de leur écologie reste difficile. Nous avons étudié des assemblages de diatomées épilithiques à partir des marges peu profondes de 19 lacs de trois régions (bordure de la feuille de glace de la côte intérieure) le long d'un gradient climatique à Kangerlussuaq, dans l'ouest du Groenland, pendant deux périodes ; peu après le gel (printemps) et au milieu de la saison de croissance (été). Nous avons cherché à comprendre la distribution des diatomées épilithiques arctiques en relation avec les gradients de chimie de l'eau au cours des deux saisons, à étudier leur incorporation dans les sédiments lacustres et à évaluer leur applicabilité en tant qu'indicateurs paléoenvironnementaux. Les diatomées étaient corrélées aux nutriments au printemps et à l'alcalinité/aux ions majeurs en été, lorsque les nutriments étaient épuisés ; environ la moitié de la variance expliquée était indépendante des facteurs spatiaux. Lorsqu'elles sont classées par attributs fonctionnels, la succession saisonnière des diatomées diffère selon les régions avec les changements les plus évidents dans les lacs intérieurs où les températures estivales sont plus chaudes, le traitement des nutriments organiques est répandu et le silicate est limitant. Ces conditions ont conduit à l'abondance de petites diatomées mobiles et adnées dans les lacs intérieurs pendant l'été (Nitzschia spp., Encyonopsis microcephala), car ces attributs fonctionnels sont adaptés à la vie dans des tapis complexes de biofilms microbiens non siliceux. La succession saisonnière dans les lacs riches en silice de la côte était moins prononcée et les assemblages comprenaient Tabellaria flocculosa (indiquant des conditions plus acides) et Hannaea arcus (indiquant l'apport des rivières entrantes). La diatomée fixant l'azote Epithemia sorex a augmenté de la côte à la calotte glaciaire, en corrélation négative avec un gradient d'azote réactif. La présence de ce diatomée dans les enregistrements des sédiments de l'Holocène aux côtés des caroténoïdes cyanobactériens pendant les périodes arides de faible apport en azote, suggère qu'il s'agit d'un indicateur utile de la limitation en azote. Les espèces de Nitzschia semblent être associées à des concentrations élevées de carbone organique et à une hétérotrophie, mais leur faible représentation dans les sédiments lacustres de l'ouest du Groenland en raison de processus taphonomiques limite leur application paléoenvironnementale dans cette région. Les proportions de taxons épilithiques dans les enregistrements de sédiments lacustres des lacs côtiers ont augmenté pendant certaines périodes plus humides de l'Holocène, ce qui suggère que l'apport de nutriments dérivés du manteau neigeux peut offrir aux taxons de diatomées vivant aux marges des lacs un avantage concurrentiel sur les diatomées planctoniques pendant la période de fonte des glaces « d'amarrage ». Ainsi, il est recommandé de poursuivre les recherches sur les liens entre les diatomées épilithiques, le manteau neigeux et l'apport d'éléments nutritifs dans les lacs gelés de façon saisonnière, car ces taxons vivent en « première ligne » au printemps et peuvent être particulièrement sensibles aux changements dans les conditions de fonte des neiges.Translated Description (Spanish)
Las diatomeas bentónicas se utilizan comúnmente para la reconstrucción paleoambiental en las regiones árticas, pero la interpretación de su ecología sigue siendo un desafío. Estudiamos los ensamblajes epilíticos de diatomeas de los márgenes poco profundos de 19 lagos de tres áreas (margen de la capa de hielo de la costa interior) a lo largo de un gradiente climático en Kangerlussuaq, Groenlandia Occidental durante dos períodos; poco después del deshielo (primavera) y en medio de la temporada de crecimiento (verano). Nuestro objetivo fue comprender la distribución de las diatomeas epilíticas árticas en relación con los gradientes químicos del agua durante las dos estaciones, investigar su incorporación a los sedimentos lacustres y evaluar su aplicabilidad como indicadores paleoambientales. Las diatomeas se correlacionaron con los nutrientes en la primavera y la alcalinidad/iones principales en el verano, cuando los nutrientes se agotaron; aproximadamente la mitad de la varianza explicada fue independiente de los factores espaciales. Cuando se clasificaron por atributos funcionales, la sucesión estacional de diatomeas difirió entre las regiones con los cambios más obvios en los lagos interiores donde las temperaturas de verano son más cálidas, el procesamiento de nutrientes orgánicos es frecuente y el silicato es limitante. Estas condiciones llevaron a que las diatomeas pequeñas, móviles y adornadas fueran abundantes en los lagos interiores durante el verano (Nitzschia spp., Encyonopsis microcephala), ya que estos atributos funcionales son adecuados para vivir dentro de esteras complejas de biopelículas microbianas no silíceas. La sucesión estacional en los lagos ricos en sílice en la costa fue menos pronunciada y los conjuntos incluyeron Tabellaria flocculosa (que indica condiciones más ácidas) y Hannaea arcus (que indica la entrada de ríos). La diatomea fijadora de nitrógeno Epithemia sorex aumentó desde la costa hasta la capa de hielo, correlacionándose negativamente con un gradiente de nitrógeno reactivo. La presencia de esta diatomea en los registros de sedimentos del Holoceno junto con los carotenoides cianobacterianos durante los períodos áridos de bajo suministro de nitrógeno, sugiere que es un indicador útil de la limitación de nitrógeno. Las especies de Nitzschia parecen estar asociadas con altas concentraciones de carbono orgánico y heterotrofia, pero su escasa representación en los sedimentos de los lagos de Groenlandia Occidental debido a procesos tafonómicos limita su aplicación paleoambiental en esta región. Las proporciones de taxones epilíticos en los registros de sedimentos lacustres de los lagos costeros aumentaron durante algunos períodos más húmedos del Holoceno, lo que sugiere que el suministro de nutrientes derivados de la capa de nieve puede ofrecer a los taxones de diatomeas que viven en los márgenes de los lagos una ventaja competitiva sobre las diatomeas planctónicas durante el período de fusión del hielo "moating". Por lo tanto, se recomienda realizar más investigaciones sobre los vínculos entre las diatomeas epilíticas, la acumulación de nieve y el suministro de nutrientes en lagos estacionalmente congelados, ya que estos taxones viven en la "primera línea" durante la primavera y pueden ser especialmente sensibles a los cambios en las condiciones de derretimiento de la nieve.Files
10.1007%2Fs10933-017-9968-9.pdf.pdf
Files
(1.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1a8eb40474e43429e85da805e38321f9
|
1.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- السمات الوظيفية للدياتومات فوق الحجرية للتفسيرات البيئية القديمة في بحيرات جنوب غرب جرينلاند
- Translated title (French)
- Attributs fonctionnels des diatomées épilithiques pour les interprétations paléoenvironnementales dans les lacs du sud-ouest du Groenland
- Translated title (Spanish)
- Atributos funcionales de las diatomeas epilíticas para interpretaciones paleoambientales en los lagos del suroeste de Groenlandia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2624138401
- DOI
- 10.1007/s10933-017-9968-9
References
- https://openalex.org/W1516370651
- https://openalex.org/W1516608626
- https://openalex.org/W154410168
- https://openalex.org/W1956634349
- https://openalex.org/W1965750902
- https://openalex.org/W1967075719
- https://openalex.org/W1968219229
- https://openalex.org/W1968524965
- https://openalex.org/W1971173233
- https://openalex.org/W1971261222
- https://openalex.org/W1973152384
- https://openalex.org/W1973538433
- https://openalex.org/W1978847506
- https://openalex.org/W1979559202
- https://openalex.org/W1980218174
- https://openalex.org/W1982828235
- https://openalex.org/W1985424384
- https://openalex.org/W1993024177
- https://openalex.org/W1995938945
- https://openalex.org/W1998598336
- https://openalex.org/W2000957402
- https://openalex.org/W2001572636
- https://openalex.org/W2008790876
- https://openalex.org/W2011870325
- https://openalex.org/W2017997109
- https://openalex.org/W2018523235
- https://openalex.org/W2020276848
- https://openalex.org/W2021979062
- https://openalex.org/W2022464637
- https://openalex.org/W2025516154
- https://openalex.org/W2025742812
- https://openalex.org/W2034980710
- https://openalex.org/W2037427002
- https://openalex.org/W2043657858
- https://openalex.org/W2045407984
- https://openalex.org/W2046254507
- https://openalex.org/W2051296166
- https://openalex.org/W2052966559
- https://openalex.org/W2053359802
- https://openalex.org/W2054204171
- https://openalex.org/W2054751170
- https://openalex.org/W2056466366
- https://openalex.org/W2060465046
- https://openalex.org/W2062650255
- https://openalex.org/W2068268668
- https://openalex.org/W2074464380
- https://openalex.org/W2074877085
- https://openalex.org/W2083805563
- https://openalex.org/W2090168979
- https://openalex.org/W2102814147
- https://openalex.org/W2104857678
- https://openalex.org/W2107549316
- https://openalex.org/W2116181164
- https://openalex.org/W2117292260
- https://openalex.org/W2120733601
- https://openalex.org/W2121061527
- https://openalex.org/W2125685502
- https://openalex.org/W2128455286
- https://openalex.org/W2131365049
- https://openalex.org/W2132415513
- https://openalex.org/W2134920145
- https://openalex.org/W2145055004
- https://openalex.org/W2145577161
- https://openalex.org/W2153377382
- https://openalex.org/W2158545083
- https://openalex.org/W2160061095
- https://openalex.org/W2169247378
- https://openalex.org/W2175448280
- https://openalex.org/W2188140976
- https://openalex.org/W2279897126
- https://openalex.org/W2325404515
- https://openalex.org/W2329880925
- https://openalex.org/W2333935496
- https://openalex.org/W2488804200
- https://openalex.org/W2490097450
- https://openalex.org/W2509987291
- https://openalex.org/W2527837940
- https://openalex.org/W2566101351
- https://openalex.org/W267110355
- https://openalex.org/W343043140
- https://openalex.org/W4233157831
- https://openalex.org/W4237250059
- https://openalex.org/W4238235006
- https://openalex.org/W570017208