Response of a shallow Mediterranean lake to nutrient diversion: does it follow similar patterns as in northern shallow lakes?

Abstract

Summary 1. In view of the paucity of data on the response of warm shallow lakes to reductions in nutrient loading, this paper presents a long‐term limnological data set to document changes in the food‐web of a shallow Mediterranean lake (Lake Albufera, Valencia, Spain) that has experienced reductions in phosphorus (P) (77%) and nitrogen (N) (24%) loading following sewage diversion. 2. Nine years after sewage diversion, P concentration in the lake was reduced by 30% but remained high (TP = 0.34 mg L−1), although the mean water retention time in the lake was only 0.1 years. Nitrate concentrations did not significantly change, probably because the lake continued to receive untreated effluents from ricefields. 3. Chlorophyll a concentration was reduced by half (annual mean of 180 μg L−1). Cyanobacteria abundance remained high but its composition changed towards smaller species, both filamentous and chroococcal forms. 4. Cladocera abundance increased and reached peaks twice a year (December to March and July to September). After nutrient reduction, short‐term clear‐water phases (up to 5 weeks) occurred during February to March in several years, concomitant with annual flushing of the lake and lower fish densities. The abundance of Cladocera in winter contrasted with the spring peaks observed in northern restored shallow lakes. The zooplankton to phytoplankton biomass ratio remained lower than in northern temperate shallow lakes, probably because of fish predation on zooplankton. 5. Improvement of the water quality of Lake Albufera remained insufficient to counteract littoral reed regression or improve underwater light allowing submerged plants re‐colonise the lake. 6. Sewage diversion from Lake Albufera impacted the food web through the plankton, but higher trophic levels, such as fish and waterfowl, were affected to a lesser degree. Although the fish species present in the lake are mainly omnivorous, long‐term data on commercial fish captures indicated that fish communities changed in response to nutrient level and trophic structure as has been observed in restored shallow lakes at northern latitudes. 7. Phosphorus concentrations produced similar phytoplankton biomass in Lake Albufera as in more northern shallow lakes with abundant planktivorous fish and small zooplankton. However, in Lake Albufera, high average concentrations were maintained throughout the year. Overall, results suggest that nutrient control may be a greater priority in eutrophicated warm shallow lakes than in similar lakes at higher latitudes.

Infrastructuras y eutrofización en l'Albufera de València. El modelo Cabhal

“…En los últimos años se ha alcanzado un notable conocimiento (Romo et al, 2005) sobre la evolución del estado trófico del lago de L'Albufera y de sus principales variables limnológicas. El escenario es conocido; nuestra curiosidad se dirige más bien hacia las tramoyas, las infraestructuras.…”

“…Así, se ha observado en varios lagos nórdicos (Jeppesen et al, 2007) que los cambios pueden ocurrir gradualmente, de forma concurrente con la reducción de la carga interna de fósforo y la concentración de fósforo en el lago. En lagos mediterráneos se han encontrado factores específicos que les confieren un comportamiento distinto al de los lagos nórdicos, como la mayor presión de los peces sobre el zooplancton de tamaño grande como las Daphnias (Romo et al, 2005).…”

“…La finalización de las infraestructuras principales (el propio colector general y sus ramales secundarios) se demoró hasta el año 1994. Se ha estimado (Romo, y otros, 2005) que esta actuación eliminó el 30% de las descargas de aguas residuales ricas en nutrientes, principalmente de las partes oeste y norte del lago, de forma que, hacia 1999, la carga total de fósforo total (P t ) se redujo en un 77% (de 18 a 4 gP m -2 año-1 ) y la de nitrógeno total (N t ) en un 24% (de 328 a 247 gN m -2 año-1 ), valores en todo caso muy alejados de los umbrales sugeridos para el cambio de estado o incluso para adoptar medidas complementarias como la biomanipulación. Sin embargo, efluentes ricos en nitrógeno procedentes de los arrozales sin tratar y procedentes mayoritariamente del sur continuaron descargando al lago y la relación N t :P t creció de 8 a 61 entre 1988 y 1999.…”

“…Este fenómeno se conoce como fase clara. La menores concentraciones de clorofila se registraron durante las fases claras de marzo de 1999 y febrero de 2000 (1,6 y 0,2 µg/l respectivamente), coincidiendo efectivamente con períodos de gran renovación del agua por vaciado de los arrozales y duraron 11 y 30 días respectivamente (Romo et al, 2005). …”

“…Tampoco la localización del inicio de la fase es siempre la misma, puesto que algún año se ha originado en la zona sur, mientras que otros años se inicia en zonas más al norte. El proceso ha sido ampliamente estudiado durante los últimos años por el Departamento de Ecología y Microbiología de la UV (Romo et al, 2005). Los flujos creados por el vaciado de los arrozales favorecen la renovación del lago con aguas de mejor calidad provocando, en primer lugar, un efecto de dilución con el consiguiente descenso de la concentración de clorofila, y, en segundo lugar, la sustitución de las poblaciones fitoplanctónicas de algas verdes filamentosas habituales por microalgas como diatomeas y otros grupos así como la aparición en el zooplancton de especies filtradoras de tamaño grande (principalmente Daphnia magna) capaces de depredar sobre el fitoplancton.…”