Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Ice covers > 85% of the world’s lakes during winter, preventing light penetration and oxygen diffusion to the water column, with cascading effects on the planktonic food web. I studied pelagic plankton community between the fall overturn in November 2020 and spring overturn in April 2021, including a 5-month ice-covered season, focusing on how plankton is enabled and driven by changing biogeochemistry and hydrodynamics under ice. Boreal Lake Simoncouche was sampled for chlorophyll-a, zooplankton (rotifers, cladocerans, copepods) and microplankton (bacterioplankton, picoplankton, nanoflagellates) at five depths on six sampling dates. Temperature, oxygen, conductivity, and light were measured by high frequency profiling and by moored sensors. A large diversity of zooplankton was encountered, with an under-ice taxa richness that varied between 18 (December) and 22 species (February and April). Most species preferred deeper strata that were characterized by warmer water, while the lowest zooplankton biomass was near the surface at most times. Several species of rotifers and cladocerans sustained considerable egg production (up to 20% of population egg-bearing) that ceased only in mid-winter in February. Copepod winter reproduction was restricted to spring when the overall biological activity increased in the water column before ice-off. Heterotrophy was the main energy pathway among the nanoflagellates and the heterotrophic nanoflagellate biomass increased considerably in early spring under the ice, while pigmented nanoflagellates were abundant during the shoulder seasons. This study demonstrates that there is seasonal and vertical heterogeneity in the winter-active plankton community, following the shifting water column stratification, resource availability, and evolutive adaptations, and emphasises that winter is a biologically active season with likely important repercussions to the following open water season.

Un couvert de glace se forme sur plus de 85 % des lacs de la planète pendant l’hiver, induisant une réduction de la pénétration lumineuse et de la diffusion d'oxygène dans la colonne d'eau, avec des implications en cascade sur le réseau trophique planctonique. J’ai étudié la communauté planctonique pélagique entre le retournement automnal en novembre 2020 et le retournement printanier en avril 2021, englobant une période de 5 mois durant laquelle la surface du lac était gelée, afin d'analyser comment le plancton est affecté et influencé par les modifications de la biogéochimie et de l'hydrodynamique sous la glace. Le lac boréal Simoncouche a été échantillonné pour la chlorophylle-a, le zooplancton (rotifères, cladocères, copépodes) et le microplancton (bactérioplancton, picoplancton, nanoflagellés) à cinq profondeurs lors de six dates d'échantillonnage. La température, l'oxygène, la conductivité et la lumière ont été mesurés par profilage à haute fréquence et par des capteurs ancrés. Une grande diversité de zooplancton a été observée, avec une richesse taxonomique sous la glace variant entre 18 espèces (en décembre) et 22 (en février et avril). La plupart des espèces privilégiaient les couches plus profondes caractérisées par une température de l'eau plus élevée, tandis que la biomasse de zooplancton la plus faible était la plupart du temps en surface. Plusieurs espèces de rotifères et de cladocères ont présenté une production d'oeufs considérable (jusqu'à 20 % de la population portant des oeufs), laquelle a perduré jusqu'au milieu de l'hiver en février. La reproduction hivernale des copépodes était restreinte au printemps, lorsque l'activité biologique globale augmentait dans la colonne d'eau avant le dégel. L'hétérotrophie représentait la principale voie énergétique chez les nanoflagellés, et la biomasse des nanoflagellés hétérotrophes augmentait de manière significative au début du printemps sous la glace, tandis que les nanoflagellés pigmentés étaient abondants durant les saisons intermédiaires. Cette étude met en lumière une hétérogénéité saisonnière et verticale au sein de la communauté planctonique active en hiver, en correspondance avec l'évolution de la stratification de la colonne d'eau, la disponibilité des ressources et des adaptations évolutives, soulignant ainsi l'activité biologique substantielle de la saison hivernale et ses conséquences potentiellement significatives sur la saison suivante en eau libre.