The importance of avian-contributed nitrogen (N) and phosphorus (P) to Lake Grand-Lieu, France

Abstract

The largest natural lake in France, Grand-Lieu, has suffered eutrophication. The objective of the study was to estimate the annual input of nutrients (N, P) resulting from avian excrement, deposited by birds feeding out of the lake and returning to its waters for breeding or roosting, as compared to the input by the rivers that enter in the lake. Two years are compared: 1981–82 and 1990–91. About 1600–2000 breeding herons and cormorants, 20 000–33 000 wintering ducks, gulls and cormorants and 1–2.4 million starlings deposited about 5800 kg total N in 1981–82 and 7640 kg in 1990–91. Respectively, 2000 and 2530 kg total P were deposited over the same time periods. These represent 0.7% and 0.4% of the total N input of the lake and 2.4 and 6.6% of the total P input in 1981–82 and 1990–91. Starlings account for 74% of the N and mallards most of the rest. P input by starlings (36% in 1981–82, 41% in 1990–91), and by mallards and herons (35% and 27% in 1981–82 and 22% and 24% in 1990–91 respectively) plays an appreciable role among birds. During the plant growing period (April–September), the contribution by birds can increase to 37% of total P input of the lake. Piscivorous bird colonies concentrate Phosphorus 42 times more within the colony than outside the colony. Overall, the role birds play in total N and P input is relatively small due to very high inputs from human sewage and agriculture run off. The monthly mean concentration of the water of the two rivers reaches currently 10 mg l⁻¹ of N (to 23 mg during peak floods) and 394 mg m⁻³ of P (to 468 mg during peak floods). Earlier, for example in the 1960's, water in Brittany only contained 0.1 to 1.1 mg 1⁻¹ of N and 1 to 5 mg m⁻³ of P during the maximum flow period. At this time, birds could probably have represented annually up to 37% of the N input and up to 95% of the P input to the lake.

Résumé

Le plus grand lac de plaine français, Grand-Lieu, est actuellement largement eutrophisé. Le but de cette étude est d'estimer l'importation annuelle de N et P par les fientes des oiseaux qui s'alimentent à l'extérieur du lac, et de la comparer avec les apports des rivières alimentant le lac. Deux années sont comparées: 1981–82 et 1990–91. Les populations nicheuses (jusqu'à 956 couples de hérons cendrés et 136 couples de grands cormorans et 30 000 canards) et hivernantes (jusqu'à 17 000 canards, 1100 grands cormorans, 15 000 goélands et 2,4 millions d'étourneaux) ont respectivement importé 5800 kg de N total en 1981–82 et 7640 en 1990–91, soit 0,7% et 0,4% des entrées totales du système, et 2000 à 2530 kg de P total soit 2,4 et 6,6% des entrées. Les étourneaux sont responsables des trois quarts des apports d'azote par les oiseaux, et les canards de l'essentiel du reste, tandis que la part des étourneaux baisse pour le phosphore (36% en 1981–82 et 41% en 1990–91), au profit des Canards et des Hérons (respectivement 35% et 27% en 1981–82, 22% et 24% en 1990–91). Mais pendant la phase de croissance végétale (avril–septembre), la part des oiseaux monte jusqu'à 37% des entrées totales de phosphore. L'action localisée des colonies d'oiseaux piscivores est significative, avec une teneur de phosphore 42 fois plus grande dans l'eau sous la colonie qu'à l'extérieur des colonies. A l'échelle du l'ac, l'action actuelle globalement mineure des oiseaux sur les apports totaux d'azote et de phosphore est largement due à l'augmentation catastrophique des apports d'origine humaine (agriculture intensive et stations d'épuration). La teneur moyenne des rivières atteint désormais 10 mg l⁻¹ de N (jusqu'à 23 mg en crue) et 394 mg m⁻³ de P (jusqu'à 468 mg en crue). Avant cette pollution généralisée, l'eau des rivières bretonnes ne contenait dans les années 1960 que 0,1 à 1,1 mg l⁻¹ de N et 1 à 5 mg m⁻³ de P lors des périodes de débits maximum. A cette époque, les oiseaux représentaient probablement jusqu'à 36% des apports de N et 95% des apports de P dans les entrées du système lacustre.