Biomass and production of plankton in shallow and deep lakes : are there general patterns ?

Biomasse et production du plancton dans les lacs profonds et peu profonds : existe-t-il des règles générales ?

Laboratoire d'Ecologie, CNRS-UMR 7625, Ecole Normale Supérieure, 46 rue d'Ulm, 75230 Paris Cedex 05, France.

lacroix@biologie.ens.fr

Abstract

Empirical models were established, which link the biomasses or productions of the successive planktonic trophic levels in lakes of different depth and trophic status. Published data on 56 lakes were analysed, using both least-square and reduced-major-axis regressions. Reduced-major-axes regression technique was used in order to take into account variability due to both bottom-up and top-down forces. In shallow lakes, the energy transfer efficiency between phytoplankton and zooplankton decreases with increasing trophy. An inverse tendency appears in deep lakes. However, when considering only the oligo- and mesotrophic temperate lakes, the mean primary and secondary productivities per unit of area are about the same in shallow and in deep sites. On the other hand, shallow water bodies are characterized by a smaller mean size of the crustacean species, a lower mean biomass of zooplankton and a higher P ^zoo/B ^zoo ratio than deep lakes, probably as a response to the predation by fish. While the consumers seem to have a strong influence on the size structure and biomass of plankton, the energy flows between the trophic levels could be largely controlled by bottom-up forces.

Résumé

Des modèles empiriques ont été établis afin d'analyser les relations entre les biomasses et les productions de niveaux trophiques successifs au sein de communautés planctoniques lacustres. Des données de la littérature, concernant 56 de lacs de profondeurs et de statuts trophiques variés, ont été collectées et analysées à l'aide de modèles de régression linéaires établis selon les techniques des moindres carrés et de l'axe majeur réduit. Cette dernière technique a été utilisée afin de tenir compte simultanément des forces de contrôle ascendantes et descendantes au sein des réseaux trophiques. Dans les lacs peu profonds, l'efficacité des transferts énergétiques entre le phytoplancton et le zooplancton diminue avec le statut trophique des lacs. Une tendance inverse caractérise les lacs profonds. Cependant, les transferts énergétiques semblent s'effectuer avec une efficacité similaire lorsqu'on ne prend pas en compte les lacs ultra-oligotrophes. Par ailleurs, les lacs peu profonds sont caractérisés par des microcrustacés planctoniques de plus petite taille, une plus faible biomasse zooplanctonique et un rapport P ^zoo/ B ^zoo inférieur par rapport à ce que l'on observe dans les lacs profonds, probablement du fait d'une plus forte pression de prédation par les poissons. Alors que les prédateurs semblent jouer un rôle important dans le contrôle de la structure en taille et de la biomasse du plancton, les flux d'énergie entre niveaux trophiques successifs semblent essentiellement contrôlés par les ressources.