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Abstract

Seasonal succession and interannual variation of modern diatom populations in Fallen Leaf Lake, Sierra Nevada, California, are characterized and discussed in relation to stratification, water quality, and inflow during spring runoff. Fallen Leaf Lake is a deep, transparent subalpine lake that undergoes a 5–6 month period of stratification and develops a deep chlorophyll maximum (DCM) dominated by diatoms. A seasonal succession was observed, where the early spring was dominated by Asterionella formosa, Fragilaria tenera-group (F. tenera and F. nanana), Tabellaria flocculosa strain IIIp, Aulacoseira subarctica, and Urosolenia eriensis. Asterionella formosa and T. flocculosa strain IIIp persisted into the summer, becoming dominant components of the DCM. In late summer, Cyclotella rossii succeeded the araphids in the DCM and persisted until deep mixing in the late fall. In winter, the lake is ice free and well mixed, and Au. subarctica was abundant in surface waters, along with Nitzschia and the other components of the spring bloom. Strong species partitioning occurred between the epilimnion and hypolimnion, and Handmannia bodanica was the dominant summer epilimnetic diatom in all years. During a 3-year period, we observed interannual variation in the species of dominant phytoplankton. These years also varied in the depth and development of stratification, development of snowpack in the watershed, and timing of spring melt. The maximum depth of the epilimnion ranged from 12.5 to 17.5 m, and the DCM varied from 30 to 40 m deep. The weakest epilimnetic development was associated with 2011, a year with unusually deep snowpack, wintery spring conditions, and late melting. During 2011, Fragilaria tenera-group dominated the phytoplankton, and water clarity was low. A considerable portion of dead lotic diatoms were suspended in the water column, washed in from higher in the watershed during spring runoff. The lotic fraction is a significant portion of surface sediments and may be a useful proxy for identifying past changes in inflow. In addition, ratios of H. bodanica and C. rossii are explored as a possible proxy for strength in stratification. Collectively, these data provide a solid picture of the seasonal and interannual dynamics of the modern lake system, an essential step in evaluating the climate potential of the diatom record, which is currently being analyzed from lake cores.


La sucesión estacional y la variación interanual de las poblaciones modernas de diatomeas en Fallen Leaf Lake, Sierra Nevada, California, se describen y caracterizan en relación a la estratificación, la calidad del agua y la afluencia durante la escorrentía de primavera. Fallen Leaf Lake es un lago profundo, subalpino y transparente que pasa por un período de estratificación de entre 5 y 6 meses, y desarrolla un máximo profundo de clorofila (DCM) en el que predominan las diatomeas. Se observó una sucesión estacional en donde durante la primera etapa de la primavera predominó la especie Asterionella formosa, el grupo Fragilaria tenera (F. tenera y F. nanana), Tabellaria flocculosa de la variedad strain IIIp, Aulacoseira subarctica y Urosolenia eriensis. Asterionella formosa yT. flocculosa de la variedad strain IIIp permanecieron durante el verano y fueron los componentes principales del DCM. En la última etapa del verano, Cyclotella rossiireemplazó a araphids en el DCM y persistió hasta la dilución en aguas profundas al finalizar el otoño. En el invierno, el lago no tiene hielo y la dilución es completa, se encontró gran abundancia de Au. subarctica en las aguas superficiales, junto conNitzschia y los demás componentes característicos del inicio de la primavera. La division más desarrollada de especies se produjo entre el epilimnion (parte superior más cálida) y el hypolimnion (parte más fría), y Handmannia bodanica fue la diatomea predominante del verano en el epilimnion en todos los años. Durante un período de tres años, observamos la variación interanual en la especie del fitoplancton predominante. A lo largo de estos años también variaron la profundidad y el desarrollo de la estratificación, la acumulación de nieve en la cuenca y el momento del deshielo en primavera. Se observó que la máxima profundidad del epilimnion oscilaba entre 12.5 y 17.5 m, y el DCM varió entre 30 y 40 m. de profundidad. El desarrollo más débil delepilimnion se registró en el año 2011, cuando se produjeron fenómenos poco habituales: gran acumulación de nieve, temperatura invernal en primavera y deshielo tardío. Durante el 2011, el grupo Fragilaria tenera predominó en el fitoplancton y el agua se enturbió. Se encontró una cantidad considerable de diatomeas de agua dulce muertas suspendidas en la columna de agua, provenientes de la cuenca durante la escorrentía de primavera. La fracción lótica de agua es una cantidad significativa de sedimentos que se acumulan en la superficie y puede ser un indicador útil para identificar cambios anteriores en la afluencia de agua. Además, se estudió la relación entre H. bodanica y C. rossii como un posible indicador de la fuerza de estratificación. En términos generales, se puede decir que esta información brinda una idea clara de la dinámica estacional e interanual del sistema moderno de lagos, lo cual es un paso fundamental para evaluar el potencial del clima para el registro de diatomeas, que en la actualidad, se está analizando a través de material extraído del núcleo del lago.

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