Direct and indirect effects of zooplankton on seston stoichiometry

Abstract:

Sestonic particles composed of phytoplankton, bacteria, and detritus are a potential food source for most zooplankton. In the present study, the effect of zooplankton on the stoichiometry of seston was examined in a small eutrophic pond from April to August, because the relative elemental contents of seston relates with phytoplankton growth rate and food quality. In the pond, most of the sestonic particles were edible size (< 30 µm), and sestonic C:P and N:P ratios were high at low zooplankton biomass but low at high zooplankton biomass, suggesting that the zooplankton activity is one of the important factors inducing changes in seston stoichiometry. This possibility was substantiated by grazer gradient experiments that showed a significant increase in the relative P content of the seston with increasing zooplankton biomass. However, slopes of the regression line of the elemental ratios against the zooplankton biomass varied between seasons, and were greater at lower nutrient concentration and higher seston abundance. The relationship implies that the magnitude of the mass-specific effect of zooplankton depends on the relative nutrient concentration available for phytoplankton. In parallel with the grazer gradient experiments, zooplankton grazing was simulated by artificially eliminating some fraction of seston in order to separate the direct (eliminating particles) and indirect (nutrient release) effects on the seston stoichiometry. The response of sestonic elemental ratios to simulated grazing revealed that the zooplankton can affect seston stoichiometry by increasing the per capita availability of a deficient nutrient for phytoplankton through grazing as well as nutrient release. These results suggest that the effect of zooplankton on seston particles is feedback to their growth rate by changing not only food abundance but also food quality.

Résumé:

Les particules de seston composées de phytoplancton, de bactéries et de détritus sont des sources potentielles de nourriture pour la plupart des espèces formant le zooplancton. Puisqu’il existe un lien entre la composition du seston, la croissance du phytoplancton et la qualité des sources de nourriture, la relation entre le zooplancton et la stœchiométrie du seston a été examinée dans un petit étang eutrophe entre le mois d’avril et le mois d’août. Dans l’étang, la taille de la plupart des particules de seston (< 30 µm) ne constitue pas un obstacle à leur ingestion. Les rapports C:N et N:P caractérisant ces mêmes particules sont élevés lorsque la biomasse du zooplancton est faible, mais faibles lorsque la biomasse du zooplancton est élevée. Cela suggère que le degré d’activité du zooplancton est un des facteurs influençant la stœchiométrie du seston. Des expériences démontrant une augmentation significative du contenu relatif en P du seston lorsque la biomasse du zooplancton augmente fournissent des preuves à l’appui de cette hypothèse. Toutefois, les pentes des droites de régression quantifiant la relation entre la proportion des éléments et la biomasse du zooplancton varient selon la saison et sont plus grandes lorsque la concentration en éléments nutritifs est faible et l’abondance du seston élevée. Cette relation implique que l’ampleur de l’effet de la masse de zoopancton dépend de la concentration relative en nutriments disponible au zooplancton. D’autre part, les travaux expérimentaux montrent que le broutage du zooplancton est stimulé lorsqu’une partie du seston est éliminée artificiellement de façon à séparer les effets directs (élimination des particules) des effets indirects (libération d’éléments nutritifs) sur la stœchiométrie du seston. Les changements dans la proportion relative des éléments nutritifs du seston en présence d’un broutage simulé révèlent que le zooplancton peut affecter la stœchiométrie en augmentant le déficit nutritif per capita pour le phytoplancton via le broutage et la libération d’éléments nutritifs. Ces résultats suggèrent que l’impact du zooplancton sur les particules de seston se manifeste par rétroaction, via leur taux de croissance, en changeant non seulement l’abondance de la nourriture mais également la qualité de cette dernière.

Keywords::

• zooplankton
• seston
• C:N:P ratios
• grazing
• regeneration
• feedback process

Mots-clés::

• zooplancton
• seston
• rapports C:N:P
• broutage
• régénération
• rétroaction