Ecological characteristics of modern diatom assemblages from Axel Heiberg Island (High Arctic Canada) and their application to paleolimnological inference models

Author： Michelutti Neal Smol John P. Douglas Marianne S.V.

Publisher： NRC Research Press

ISSN： 1480-3305

Source： Canadian Journal of Botony, Vol.84, Iss.11, 2006-11, pp. : 1695-1713

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Abstract

Relationships between modern surface sediment diatom assemblages and measured water chemistry variables were examined from 30 lakes and ponds on Axel Heiberg Island (Nunavut) in the Canadian High Arctic. Canonical correspondence analysis with forward selection and Monte Carlo permutation tests identified dissolved organic carbon, dissolved inorganic carbon, specific conductance, and pH as the measured environmental variables explaining significant proportions of the diatom variance. Canonical correspondence analysis axis 1 represented a gradient of specific conductance, and axis 2 was influenced primarily by pH. To increase the signal-to-noise ratio in our reconstructions, the species data sets were refined to include only taxa that had significant responses to either conductivity or pH, as determined by Huisman Olff Fresco models of species–environment relationships. Diatom-based inference models were subsequently developed for both lakewater specific conductance (r²_boot = 0.75, root mean square error of prediction = 0.22) and lakewater pH (r²_boot = 0.31, root mean square error of prediction = 0.57) using weighted averaging techniques. These data contribute to our understanding of diatom biogeography throughout the Canadian Arctic and have implications for regional paleoclimatic reconstructions in these climatically and environmentally sensitive regions.Les auteurs ont examiné les relations des assemblages de diatomées des sédiments de surface modernes, avec les variables de la chimie de l’eau de 30 lacs et étangs, sur l’île d’Axel Heiberg (Nunavut), dans le Haut arctique canadien.L’analyse des correspondances canoniques (CCA) avec une sélection reportée, ainsi que des tests de permutation de Monte Carlo, font ressortir le carbone organique dissout, le carbone inorganique dissout, la conductance spécifique, et le pH comme variables environnementales mesurées pouvant expliquer des proportions significatives de la variance des diatomées. L’axe CCA 1 représente un gradient de conductance spécifique, et l’axe 2 est influencé surtout par le pH. Afin d’intensifier le ratio signal/bruit dans leur reconstruction, les auteurs ont raffiné les ensembles de données sur les espèces, afin d’inclure seulement les taxons qui montrent des réactions significatives, soit à la conductivité ou soit au pH, tel que déterminé par les modèles de Huisman Olff Fresco (HOF), pour les relations espèce–environnement. Ils ont subséquemment développé des modèles d’interférence basés sur les diatomées, à la fois pour la conductance spécifique des eaux lacustres (r²_boot = 0.75, RMSEP = 0.22) et pour le pH (r²_boot = 0.31, RMSEP = 0.57), en utilisant des techniques de moyennes pondérées. Ces données contribuent à la compréhension de la biogéographie des diatomées dans l’ensemble de l’Arctique canadien, et ont des implications pour les reconstructions paléoclimatiques régionales de ces régions sensibles, sur les plans climatique et environnemental.