Effect of climato-environmental parameters on chlorophyll a concentration in the lower Ganga basin, India / Efecto de los parámetros climáticos ambientales sobre la concentración de clorofila a en la cuenca baja del Ganges, India

ABSTRACT

Introduction: Chlorophyll a concentration proxies the phytoplankton biomass which directly involves in signifying the production functions of aquatic ecosystem. Thus, it is imperative to understand their spatio-temporal kinetics in lotic environment with reference to regional climatic variabilities in the tropical inland waters. Objective: In-situ studies were conducted to examine the changes in phytoplankton biomass in lower Ganga basin as influenced by various environmental parameters under regional climatic variability during 2014-2016. Methods: Firstly, the most key influential environmental parameters on riverine Chl-a concentration were determined. Then the direct cascading effect of changing climatic variables on key environmental parameters were derived through modeling and quantified probable changes in mean Chl-a concentration in the lower stretch of river. Results: Only five environmental parameters namely water temperature, total dissolved solid, salinity, total alkalinity and pH were key factors influencing Chl-a (Multiple R2 0.638, P < 0.05). Present estimates indicate that if the present rate of regional climatic variability over the last 3 decades (mean air temperature + 0.24 °C, total annual rainfall -196.3 mm) remain consistent over the next three decades (2015-2045), an increase in mean Chl-a by + 170 µgL-1 may likely be expected grossly reaching about 475.94 µg L-1 by the year 2045 or more. Conclusions: The present study is first such comprehending a gross hint towards the probable ecosystem response with an alternative model based methodology in data-deficient situations. Subsequently, the output would also be of great benefit for increase water governance and developing strategy protocol for sustainable water management for greater ecosystem services.

RESUMEN

Introducción: La concentración de clorofila a representa la biomasa de fitoplancton la cual influye directamente en las funciones de producción de los ecosistemas acuáticos. Por lo tanto, es imperativo comprender su cinética espacio-temporal en el ambiente lótico con respecto a las variabilidades climáticas regionales en las aguas continentales tropicales. Objetivo: Se realizaron estudios in situ para examinar la influencia de varios parámetros ambientales en la biomasa del fitoplancton en la cuenca baja del Ganges durante 2014-2016. Métodos: En primer lugar, se determinaron los parámetros ambientales más influyentes en la concentración de Chl-a fluvial. Luego, el efecto directo en cascada de las variables climáticas sobre los parámetros ambientales clave, mediante el modelado y los cambios en la concentración media de Chl-a en el tramo inferior del río. Resultados: Solo cinco parámetros ambientales, entre ellos, temperatura del agua, sólidos disueltos totales, salinidad, alcalinidad total y pH, fueron factores clave que influyeron en la Chl-a (R2 múltiple 0.638, P < 0.05). Las estimaciones actuales indican que si la tasa actual de variabilidad climática regional durante las últimas 3 décadas (temperatura media del aire + 0.24 °C, precipitación total anual -196.3 mm) permanece constante durante las próximas tres décadas (2015-2045), se presente un aumento en el promedio de la Chl-a en +170 µgL-1 y alcance aproximadamente 475.94 µgL-1 para el 2045 o más. Conclusiones: Este estudio presenta una metodología basada en modelos alternativos en situaciones de escasez de datos, la información generada también podría contribuir a mejorar la gobernanza del agua y a desarrollar un protocolo para la gestión sostenible del agua y de esta manera mejorar los servicios ecosistémicos.