Phytoplankton Response to Changing Nutrients from the ......Yini Shangguan, Patricia M. Glibert,...

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Phytoplankton Response to Changing Nutrients from the 

Comprehensive Everglades Restoration Plan: Comparison of Two Coastal Lagoon Systems in Northern 

Florida Bay, USA

Yini Shangguan, Patricia M. Glibert,Jeff Alexander, Sue Murasko,

University of Maryland Center for Environmental Science, Cambridge, MD, USA

and Christopher J. MaddenSouth Florida Water Management District, West Palm Beach, FL, USA

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3

C‐111

4

C‐111

Potential problems?

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C‐111Water flow => Nutrient regime change => Algal blooms 

Florida Bay is a subtropical coastal lagoon• Shallow, highly enclosed, relatively quiescent, long residence time• High nutrient regeneration rate• Very sensitive to nutrients input

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Intermittent Closed Open Lakes and Lagoons (ICOLLs) in Northern Florida Bay• Sinks of land‐derived nutrients• Could be very ecologically productive ecosystem (Suzuki et al., 1998; 

Menendez & Comin, 2000)

7

8

• P‐limited system• Small‐sized phytoplankton are favored

9

After CERP,• The nitrogen and phosphorus concentrations in northern Florida Bay will increase

• The phytoplankton abundance will increase and community composition will change

Hypothesis

Methods: Site Description

10

Total Dissolved Nitrogen (TDN) (µM)

Total Dissolved Phosphorus(TDP) (µM)

Chlorophyll a(Chl a) (µg/L)

West Lake Chain (WLC) Eutrophic 119.19 0.66 36.94

Seven Palm Lake Chain (SPLC) Less nutrient‐rich 75.58 0.34 1.46

11

Sampling collection• Apr 2010, Nov 2010, Apr 2011

• May 2013, Apr 2014

Chemical analysis• TND, TDP• Chl a,  HPLC pigments

Data analysis• One‐way ANOVA at p= 0.1

0

20

40

60

80

100

WLCBefore

WLCAfter

SPLCBefore

SPLCAfter

(µg/L)

Chlorophyll a

***

12

0

50

100

150

200

WLCBefore

WLCAfter

SPLCBefore

SPLCAfter

(µmol/L)

TDN

*

N decreased ,P increased, chlorophyll a declined in WLC while elevated slightly in SPLC

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

WLCBefore

WLCAfter

SPLCBefore

SPLCAfter

(µmol/L)

TDP *

13

West Lake Chain Seven Palm Lake Chain

0.00.51.01.52.02.5

(µmol/L)

TDP

0.00.51.01.52.02.5

TDP

020406080100

(µg/L)

Chlorophyll a

0.01.02.03.04.05.0

Chlorophyll a

*

0

50

100

150

200

(µmol/L)

TDN

0

50

100

150

200TDN

* *

14

West Lake Chain Seven Palm Lake Chain

0.00.51.01.52.02.5

(µmol/L)

TDP

0.00.51.01.52.02.5

TDP

020406080100

(µg/L)

Chlorophyll a

0.01.02.03.04.05.0

Chlorophyll a

*

Biomass increased

0

50

100

150

200

(µmol/L)

TDN

0

50

100

150

200TDN

* *

In steady state• Biomass <= limiting nutrient• Growth rate <= flowFlow will flush cells out when dilution is higher than the maximum growth

15

Chemostat model

16

West Lake Chain

Seven Palm Lake Chain

Biomass, growth Nutrient, flow

17

Seven Palm Lake Chain

P P N,P

N,PP P

West Lake Chain Biomass, growth Nutrient, flow

Seven Palm Lake Chain

P N,P

P

West Lake Chain Biomass, growth ent, flow

N,P

Seven Palm Lake Chain

P N,P

PP

West Lake Chain Biomass, growth ent, flow

Seven Palm Lake Chain

P N,P

PP

West Lake Chain Biomass, growth ent, flow

Seven Palm Lake Chain

P N,P

PP

West Lake Chain Biomass, growth ent, flow

0%

20%

40%

60%

80%

100%

**

Summary

N showed decreasing trend and P showed increasing trend

In the eutrophic WLC downstream, phytoplankton biomass was reduced while the phytoplankton community composition shifted. Phytoplankton cells might be flushed into Central Florida Bay.

In the less‐eutrophic SPLC downstream, phytoplankton biomass was enhanced while the community composition was unchanged. 

If the flow after CERP is higher than maximum growth, cells in Northern Florida Bay will wash out into central Florida Bay.

If the flow is lower than maximum growth, the phytoplankton biomass in Northern Florida Bay will be determined by the limiting nutrient, P in the system. 

Take Home Message

Acknowledgement• Field work

– Stefano Accoroni– Michelle Blaha– Stephen Kelly– Joseph Stachelek

• Analytical Service– Erica Kiss– Meg Maddox– Jennifer O’Keefe

‐400

‐300

‐200

‐100

0

100

Z‐CU

SUM

Taylor Slough at mouth Water Level

‐200

0

200

400

600

800

Z‐CU

SUM

Seven Palm Lake Salinity