Reconstructing macrophyte biomass dynamics in temperate lakes of northeastern North America using paleolimnology

• Main Author: Vermaire, Jesse
• Other Authors: Irene Gregory-Eaves (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Biology - Limnology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=97004

Submerged macrophytes are known to influence the structure and function of lake ecosystems. Despite their importance, long term monitoring records of macrophytes are rare and thus relatively little is know regarding how human activities have altered macrophyte abundance in lakes. Paleolimnological reconstructions may provide the best approach for examining long-term trends in macrophyte abundance. This thesis evaluates the potential of sedimentary diatoms as indicators of macrophyte abundance and examines the long-term effects of human activities on ecosystem stability and macrophyte abundance. A novel analysis of an existing dataset showed that there were significant differences in the sedimentary diatom assemblage of lakes with either high or low macrophyte cover, and that these differences in the diatom assemblages can be used to infer the macrophyte cover of lakes. I further examined the influence of macrophytes on diatoms using a continuous measure of whole-lake macrophyte biomass in 41 lakes located in southern Quebec, Canada, and showed that diatoms can be used to detect substantial changes in macrophyte abundance through time. An analysis of the effects of external phosphorus (P) inputs to the lake showed that increasing P inputs resulted in greater diatom dissimilarity through time, providing empirical evidence for the idea that P inputs increase ecosystem variability. Finally, I show a widespread trend of a relative reduction in benthic diatoms and an inferred decline in macrophyte abundance between pre-1850 and present-day conditions, which is significantly related to modern land use. Together, this thesis advances our ability to track long-term changes in macrophyte abundance and demonstrates that human activities over the past ~150 years have altered ecosystem stability and reduced macrophyte abundance in southern Quebec lakes. === Les macrophytes submergées influencent la structure et les fonctions des écosystèmes lacustres. Étant donné que les programmes de surveillance à long terme (décennie ou plus) des macrophytes sont rares, l'impact des activités humaines sur l'abondance des macrophytes dans les lacs est relativement peu connu. La reconstruction paléolimnologique pourrait être la meilleure approche pour examiner les tendances à long terme de l'abondance des macrophytes. Cette thèse évalue le potentiel des diatomées sédimentaires comme indicateur de l'abondance des macrophytes et examine les effets à long terme des activités humaines sur la stabilité des écosystèmes et sur l'abondance des macrophytes. Une nouvelle analyse d'un jeu de donnée existant a montré qu'il y a une différence significative entre les assemblages des diatomées sédimentaires de lacs ayant de faibles ou de larges couvertures de macrophytes. Ces différences d'assemblage peuvent être utilisées afin d'inférer la couverture de macrophytes dans les lacs. Par la suite, j'ai examiné l'influence des macrophytes sur les diatomées en utilisant une mesure continue de la biomasse du lac total de macrophyte pour 41 lacs situés dans le sud du Québec, Canada. Cette étude a montré que les diatomées peuvent être utilisées pour détecter des changements substantiels dans l'abondance des macrophytes à travers le temps. Une analyse de l'effet des apports externes en phosphore (P) aux lacs a montré que l'augmentation des apports en P résulte en un accroissement de la dissimilarité des diatomées dans le temps, ce qui fourni une preuve empirique que les apports en P augmentent la variabilité des écosystèmes. Finalement, je montre la tendance répandue de la réduction relative des diatomées benthiques et le déclin inféré de l'abondance des macrophytes entre les conditions d'avant 1850 et de nos jours, ce qui est significativement relié à l'utilisation du territoire moderne. En résumé, cette thèse fournie une nouvelle méthode pour retracer les changements à long terme de l'abondance des macrophytes et démontre que les activités humaines des quelques 150 dernières années ont altéré la stabilité des écosystèmes et réduit l'abondance des macrophytes dans les lacs du Sud du Québec.