Lake Water Salinity and Periphytic Diatom Succession in Three Subarctic Lakes, Yukon Territory, Canada

Seasonal changes in water chemistry and periphytic diatom assemblages were monitored for a saline, a subsaline, and freshwater lake in the central Yukon Territory. Athalassic saline lakes, such as these, are believed to be extremely rare in arctic regions. All three study lakes exhibited a gradual shoreline retreat over the season (28 May to 22 August 1992) due to evaporative water loss. As the season progressed, the saline lake exhibited a marked increase in conductivity and salinity, similar to changes observed for inland salt lakes in more southern regions. The seasonal changes in water chemistry were less pronounced in the subsaline and freshwater lakes. The periphytic diatom populations of the saline lake closely tracked changes in the lake's salinity, exhibiting a successional shift from taxa with low salt tolerances (e.g., Nitzschia cf. commutata and N. cf. palea) to those with high salt tolerances (e.g., Amphora acutiuscula) over the study period. Periphytic diatoms in the subsaline and freshwater lakes also exhibited marked successional changes, shifting to almost complete dominance by a single species (Cocconeis placentula and Achnanthes minutissima respectively), but these shifts were not related to lake water salinity alone.Key words: lakes, diatoms, seasonal succession, saline, subarctic, YukonOn a observé les variations saisonnières dans la composition chimique de l'eau et les assemblages de diatomées périphytoniques, dans un lac salin, un lac subsalin et un lac d'eau douce dans le centre du Territoire du Yukon. On croit que de tels les lacs salins ne venant pas de la mer, sont très rares dans la région arctique. Les trois lacs étudiés ont tous montré un retrait du rivage dû à la perte d'eau par évaporation au cours de la saison (du 28 mai au 22 août 1992). Au fur et à mesure que la saison avançait, le lac salin montrait une augmentation marquée de conductivité et de salinité semblable à celle observée dans les lacs intérieurs salins de régions plus au sud. Les changements saisonniers dans la composition chimique de l'eau étaient moins prononcés pour les lacs subsalin et d'eau douce. Les populations de diatomées périphytoniques du lac salin variaient directement en fonction des changements de salinité du lac, montrant des changements de succession allant de taxa à faible tolérance au sel (e.g., Nitzschia cf. commutata et N. cf. palea) à des taxa à forte tolérance au sel (e.g., Amphora acutiuscala) pendant la période d'étude. Les diatomées périphytoniques dans les lacs subsalin et d'eau douce ont aussi montré des changements de succession marqués, allant jusqu'à la domination presque complète d'une seule espèce (Cocconeis placentula et Achnanthes minutissima respectivement); ces changements n'étaient cependant pas reliés uniquement à la variation de salinité de l'eau des lacs.Mots clés: lacs, diatomées, succession saisonnière, salin, subarctique, Yuko

Limnological Characteristics of a High Arctic Oasis and Comparisons across Northern Ellesmere Island

Rapidly warming temperatures in the Arctic are predicted to markedly alter the limnology of tundra lakes and ponds. These changes include increases in aquatic production, pH, specific conductivity, and nutrient levels. However, baseline limnological data from High Arctic regions are typically restricted to single sampling events or to repeated samplings of a few select sites, which limits our ability to assess the influence of climatic change. We employ two techniques to examine the influence of a warmer climate on High Arctic aquatic ecosystems. First, we compare limnological characteristics in July 2003 of 23 ponds and lakes from an atypically warm High Arctic oasis on Ellesmere Island to those of 32 ponds and lakes located across northern Ellesmere Island, where climatic conditions are much cooler and more typical of High Arctic environments. Second, we resample 13 sites originally analyzed in 1963 to assess the influence that 40 years of rising temperatures (as documented by meteorological records) have had on the limnological characteristics of these freshwater ecosystems. The specific conductivity values, as well as the concentrations of nutrients and related variables (especially dissolved organic carbon, DOC), from the Arctic oasis sites are among the highest yet reported from the Canadian High Arctic, and they are significantly higher than those from the polar desert around northern Ellesmere Island. Comparison of the modern and historical data indicated that most oasis sites currently have higher pH than they did in 1963, which is consistent with the documented warming of temperatures.On prévoit que les températures en hausse rapide dans l’Arctique auront pour effet de modifier considérablement la limnologie des lacs et étangs de la toundra. Parmi ces changements, notons l’augmentation de la production aquatique, du pH, de la conductibilité spécifique et des niveaux de nutriments. Toutefois, les données limnologiques de base des régions de l’Extrême-Arctique se limitent typiquement à des événements d’échantillonnage unique ou à des échantillonnages répétés de quelques sites choisis, ce qui a pour effet de restreindre notre aptitude à évaluer l’influence des changements climatiques. Nous avons eu recours à deux techniques pour examiner l’influence d’un climat plus chaud sur les écosystèmes aquatiques de l’Extrême- Arctique. Premièrement, nous comparons les caractéristiques limnologiques de juillet 2003 de 23 lacs et étangs d’oasis atypiquement chaudes de l’Extrême-Arctique sur l’île d’Ellesmere à celles de 32 étangs et lacs parsemés dans le nord de l’île d’Ellesmere, où les conditions climatiques sont beaucoup plus fraîches et plus typiques des milieux de l’Extrême-Arctique. Deuxièmement, nous avons rééchantillonné 13 sites qui avaient d’abord été analysés en 1963 et ce, dans le but d’évaluer l’influence qu’ont eu 40 années de températures à la hausse (d’après les données météorologiques) sur les caractéristiques limnologiques de ces écosystèmes d’eau douce. Les valeurs de conductibilité spécifique, de même que les concentrations en nutriments et les variables connexes (surtout le carbone organique dissous ou COD) des oasis de l’Extrême-Arctique figurent parmi les valeurs les plus élevées signalées dans l’Extrême-Arctique canadien, et sont considérablement plus élevées que celles des déserts polaires du nord de l’île d’Ellesmere. La comparaison des données contemporaines aux données historiques laisse entrevoir que la plupart des oasis ont un pH plus élevé actuellement qu’en 1963, ce qui coïncide avec la constatation documentée de l’augmentation des températures

Limnological Characteristics Reveal Metal Pollution Legacy in Lakes near Canada’s Northernmost Mine, Little Cornwallis Island, Nunavut

We compared modern limnological characteristics of three lakes near the world’s northernmost base metal (lead-zinc) mine, Polaris Mine, which operated from 1981 to 2002 on Little Cornwallis Island (Nunavut, Canada), to a suite of sites from Resolute Bay (Qausuittuq), Cornwallis Island. Although both study regions are underlain by broadly similar geology and experience nearly identical climatic conditions, present-day water chemistry variables differed markedly between sites on the two islands. Specifically, the lakes near the Polaris Mine recorded substantially higher concentrations of zinc and lead, as well as several other heavy metals (cadmium, molybdenum, nickel, uranium, vanadium), relative to the sites on Cornwallis Island. Although the Polaris Mine closed in 2002, elevated levels of heavy metals in our 2017 survey are likely a legacy of contamination from prior operations. Nous avons comparé les caractéristiques limnologiques modernes de trois lacs situés à proximité de la mine de métaux communs (plomb-zinc) la plus au nord du globe, soit la mine Polaris exploitée de 1981 à 2002 sur la Petite île Cornwallis (Nunavut, Canada), à une série de sites de la baie Resolute (Qausuittuq) sur l’île Cornwallis. Même si les deux régions à l’étude possèdent une géologie grandement similaire et qu’elles connaissent des conditions climatiques quasi identiques, les variables de la composition chimique de l’eau actuelle affichaient des différences considérables entre les sites des deux îles. Plus précisément, les lacs à proximité de la mine Polaris avaient des concentrations de plomb et de zinc nettement supérieures ainsi que plusieurs autres métaux lourds (cadmium, molybdène, nickel, uranium, vanadium) comparativement aux sites de l’île Cornwallis. Même si la mine Polaris a fermé ses portes en 2002, la présence de taux élevés de métaux lourds dans notre levé de 2017 découle vraisemblablement de la contamination émanant d’activités antérieures.&nbsp

In Memoriam: John Clayton Kingston (1949–2004)

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/43090/1/10933_2004_Article_DO00001859.pd

The Recovery of Water Quality in Lakes Does Not Lead to Recovery of Ecosystems

The recovery of water quality in lakes does not mean there will be a recovery of ecosystems in these lakes.York's Knowledge Mobilization Unit provides services and funding for faculty, graduate students, and community organizations seeking to maximize the impact of academic research and expertise on public policy, social programming, and professional practice. It is supported by SSHRC and CIHR grants, and by the Office of the Vice-President Research & Innovation. [email protected] www.researchimpact.c

Paleolimnological Evidence of Terrestrial and Lacustrine Environmental Change in Response to European Settlement of the Red River Valley, Manitoba and North Dakota

Limnological and terrestrial changes in three floodplain lakes are correlated with settlement of the Red River valley in Manitoba and North Dakota. Distinctive pollen, diatom and thecamoebian assemblages provide proxy evidence of the ecological changes from pre- to post-settlement periods in Horseshoe Lake, Lake Louise and Salt Lake. In the pre-settlement period (Zone I), prior to ~1812, grass and Quercus pollen dominate and are indicative of a tall grass prairie-oak riparian forest ecosystem. Diatom and thecamoebian assemblages suggest oligo- to mesotrophic limnological conditions, and more brackish water than presently occurs in Horseshoe Lake. The onset of the post-settlement period (Zone II) corresponds to distinctive terrestrial and limnological changes. A sharp decline in Quercus at the base of this zone correlates with documented regional riparian deforestation, whereas the increase in the weed taxa Salsola, Brassica, Rumex and Ambrosia is associated with the introduction of European agricultural practices and cereal grasses. Diatom and thecamoebian assemblages indicate progressive floodplain lake eutrophication, as well as increased salinity in Salt Lake. Salt Lake is the most brackish lake and supports the brackish-water foraminifera Trochammina macrescens cf. polystoma. Increased erosion and run off in the watershed has caused a more than twofold increase in lake basin sedimentation between the pre-settlement and post-settlement periods.Cette étude établit une corrélation entre les changements limnologiques et terrestres dans la plaine d’inondation de trois lacs et le peuplement de la vallée de la rivière Rouge au Manitoba et dans le Dakota du Nord. Divers assemblages polliniques, de diatomées et de thécamoébiens mettent en évidence de façon indirecte des changements écologiques entre les périodes pré- et post-peuplement aux alentours des lacs Horseshoe, Louise et Salt. Dans la période antérieure au peuplement (Zone I), soit avant 1812, la domination de la signature pollinique des graminées et du chêne indique un écosystème forestier riverain composé de graminées de haute taille et de chênes. Quant aux assemblages de diatomées et de thécamoébiens, ils permettent de penser à des conditions limnologiques d’oligo à mésotrophiques et des eaux plus saumâtres à cette période qu’actuellement dans le lac Horseshoe. La période post-peuplement (Zone II) correspond à des changements terrestres et limnologiques spécifiques. Le déclin marqué du chêne à la base de cette zone correspond en effet à la déforestation des rives de cette région, telle qu’attestée dans les documents, tandis que les taxons Salsola, Brassica, Rumex et Ambrosia correspondent à l’instauration de pratiques agricoles européennes et la culture des céréales. Les assemblages de diatomées et de thécamoébiens indiquent aussi une eutrophisation progressive de la plaine inondable de même que l’augmentation de la salinité du lac Salt, ce dernier étant le plus salé des trois lacs. Il accueille des foraminifères d’eaux saumâtres du genre Trochammina macrescens cf. polystoma. L’accroissement de l’érosion et du ruissellement dans le bassin-versant a quadruplé la sédimentation entre les périodes pré- et post-peuplement

Neoglacial lake-ecosystem changes above and below the subarctic Fennoscandian treeline inferred from changes in diatom functional groups

Algal communities act as sensitive indicators of past and present climate effects on northern lakes, but their responses can vary considerably between ecosystems. Functional trait-based approaches may help us better understand the nature of the diverse biotic responses and their underlying ecosystem changes. We explored patterns in diatom (Bacillariophyceae) growth forms and species composition during the Neoglacial in two shallow lakes typical of subarctic regions, including a dark-colored woodland lake and a clear tundra lake. Sediment carbon and nitrogen elemental and isotope biogeochemistry and spectral indices were used to track broadscale changes in lake productivity, the inflow of organic carbon from land, and benthic substratum over the past three millennia. The biogeochemical indices tracked declines in land-lake connectivity as well as lake-water and sediment organic enrichment above and below the subarctic treeline driven by Neoglacial cooling. This broadscale environmental transition was intercepted by periods of elevated primary production associated with transient Neoglacial warm anomalies and, in particular, the twentieth century warming. Although the Neoglacial development of the lakes showed conspicuous similarities, diatom functional and taxonomic responses were not uniform between the lakes pointing to intrinsic differences in the development of benthic habitats and underwater-light regimes. Many of the observed biotic shifts aligned with expectations based on earlier research linking diatom functional traits to changing light and organic levels but the results also point to further research needs, particularly to better differentiate the individual and interactive effects of substratum and light. Despite distinct anthropogenic imprints in the biogeochemical record, the scale of human impact on the lakes' biota has not, as yet, been profound, but the changes are nonetheless clear when compared to the previous three millennia of natural lake development.Peer reviewe