Phytoplankton productivity across prairie saline lakes of the Great Plains (USA): a step toward deciphering patterns through lake classification models

摘要

Abstract: We investigated patterns of primary production across prairie saline lakes in the central and northern Great Plains of the United States. Based on comparative lake sampling in 2004, seasonal predictors of algal primary productivity were identified within subsets of similar lakes using a combination of Akaike\u27s information criterion (AIC) and classification and regression trees (CART). These models indicated complex patterns of nutrient limitation by nitrogen (N), phosphorus (P), and iron (Fe) within different lake groups. Nutrient enrichment assays (control, + Fe, + N, + P, + N + P) were performed in spring and summer of 2006 to determine if phytoplankton in selected lakes followed predicted patterns of nutrient limitation. Both the comparative lake sampling and experimental results indicated that N limitation was widespread in these prairie lakes, with evidence for secondary P limitation in certain lakes. In the experiments, iron did not stimulate primary production. Our results suggest that given the diverse geochemical nature of these lakes, classification models that separate saline lakes into subsets may be an effective method for improving predictions of algal production. Résumé: Nous avons étudié les patrons de production primaire dans des lacs salés de prairie répartis dans le centre et le nord des Grandes Plaines des États-Unis. À partir d\u27un échantillonnage comparatif des lacs en 2004, nous avons identifié les variables prédictives saisonnières de la production primaire des algues dans des sous-ensembles de lacs en utilisant conjointement le critère d\u27information d\u27 Akaike (AIC) et des arbres de classification et de régression (CART). Ces modèles identifient des patrons complexes de limitation par les nutriments d\u27azote (N), de phosphore (P) et de fer (Fe) dans les différents groupes de lacs. Nous avons fait des tests d\u27enrichissement de nutriments (témoin, + Fe, + N, + P, + N + P) au printemps et à l\u27 été 2006 afin de déterminer si Ie phytoplancton dans les lacs sélectionnés suivait les patrons prédits de limitation par les nutriments. Tant l\u27échantillonnage comparatif des lacs que les résultats expérimentaux indiquent que la limitation par N est commune dans ces lacs de prairie, avec des indications d\u27une limitation secondaire par P dans certains lacs. Dans les expériences, le fer ne stimule pas la production primaire. Nos résultats indiquent qu\u27étant donné la nature géochimique diverse de ces lacs, les modèles de classification qui séparent les lacs salés en sous-ensembles peuvent être des méthodes efficaces pour améliorer les prédictions de production des algues.