Energy Flow through the Marine Ecosystem of the Lancaster Sound Region, Arctic Canada

• Published in: Arctic Vol. 45; no. 4; pp. 343 - 357
• Main Authors: Welch, Harold E., Bergmann, Martin A., Siferd, Timothy D., Martin, Kathleen A., Curtis, Martin F., Crawford, Richard E., Conover, Robert J., Hop, Haakon
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Calgary The Arctic Institute of North America 01-12-1992; Arctic Institute of North America
• Subjects: Ecosystems; Fisheries science; Ice; Marine; Marine biology; Marine ecology; Marine ecosystems; Ocean fisheries; Phytoplankton; Respiration; Sea birds; Seals; Straits; Arctic region; PNW, Canada, Northwest Terr., Lancaster Sound
• ISSN: 0004-0843; 1923-1245
• DOI: 10.14430/arctic1413

This paper synthesizes the trophic dynamics of a Canadian arctic marine ecosystem in so far as it is known, using new data on primary production, zooplankton, the bivalve Mya truncata, and arctic cod (Boreogadus saida), as well as literature values for marine mammals and seabirds. The 98 000 km² region has a high rate of primary production relative to other parts of arctic Canada. About 60 g C.m⁻² are fixed annually, of which approximately 90% is contributed by phytoplankton, 10% by ice algae, and 1% by kelp. Phytoplankton production is twofold higher along the south coast of Cornwallis Island than elsewhere in Barrow Strait. Four copepod species, of which Pseudocalanus acuspes is the most important energetically, graze about one-third of the phytoplankton production. Bivalves maintain high biomass but low energy flow, acting as sedimenting agents. Arctic cod is a major component, with 125 000 tonnes being consumed by marine mammals and 23 000 tonnes by seabirds annually. Our hydroacoustic estimate for mean arctic cod density, 0.0022 fish.m⁻², is probably too low, partly because we have been unable to quantify dense aggregations of schooling fish. The ecological efficiency of ringed seal is near maximum, with 5% of ringed seal ingestion going to bears and man as seal flesh. The data on total kill and prey consumption in whales and birds is incomplete because they migrate out of the Lancaster Sound region in winter. The food chain is very long, with bears occupying the fifth trophic level; this is reflected by high biomagnification factors for persistent lipophilic pollutants such as PCBs. There are major data gaps for some zooplankton and most of the benthos, as well as for winter populations and energetics. This trophic analysis is therefore incomplete and efficiencies for entire trophic levels cannot be calculated. /// Cet article résume la dynamique trophique de l'écosystème marin dans le Canada arctique dans la mesure où il est connu, en utilisant de nouvelles données sur la production primaire, le zooplancton, le bivalve Mya truncata, et la morue polaire (Boreogadus saida), ainsi que les valeurs trouvées dans la documentation sur les mammifères et les oiseaux marins. Cette région d'une superficie de 98 000 km² possède un taux élevé de production primaire par rapport à d'autres parties du Canada arctique. Environ 60 g C·m⁻² sont fixés annuellement, dont environ 90 p. cent par le phytoplancton, 10 p. cent par les algues glaciaires et 1 p. cent par les laminaires. La production de phytoplancton est deux fois plus élevée le long de la côte méridionale de l'île Cornwallis qu'ailleurs dans le détroit de Barrow. Quatre espèces de copépodes, dont la Pseudocalanus acuspes est la plus importante du point de vue énergétique, utilisent environ un tiers de la production de phytoplancton pour se nourrir. Les bivalves contribuent de façon importante à la biomasse mais peu au flux énergétique, étant des agents de sédimentation. La morue arctique est une composante importante, étant consommée au taux annuel de 125 000 tonnes par les mammifères marins et de 23 000 tonnes par les oiseaux marins. Notre estimation hydroacoustique pour la densité moyenne de la morue arctique, 0,0022 poissons.m⁻², est probablement trop faible, en partie parce que nous avons été incapables de quantifier les regroupements denses des poissons se rassemblant en bancs. L'efficacité écologique du phoque annelé est proche de son maximum, 5 p. cent de l'ingestion de cet animal allant à l'ours et à l'homme sous forme de chair de phoque. Les données sur le nombre d'animaux tués et sur la consommation de proies chez les baleines et les oiseaux sont incomplètes en raison de leur migration hivernale à l'extérieur du détroit de Lancaster. La chaîne alimentaire est très longue, les ours occupant le cinquième niveau trophique; cela se traduit par des facteurs de bioamplification élevés en ce qui concerne les polluants lipophiles persistants tels que les BPC. Il existe des lacunes dans les données pour certains éléments du zooplancton et pour la plupart du benthos, ainsi que pour les populations et l'énergétique hivernales. Cette analyse trophique est donc incomplète et il n'est pas possible de calculer l'efficacité pour l'ensemble des niveaux trophiques.