LONG-TERM INVESTIGATIONS IN MEROMICTIC SEAWATER LAKE 

(ROGOZNICA LAKE, EASTERN ADRIATIC COAST)

I. Ciglenecki

1

*, M. Caric

2

, F. Kršinic

2

, D. Vilicic

3

, B. Cosovic

1

1

Rudjer Boskovic Institute, Center for Marine and Environmental Research, Zagreb, Bijenicka 54, 10001 Zagreb, Croatia

* irena@rudjer.irb.hr 

2

Institute of Oceanography and Fisheries-Split, Laboratory of Plankton Ecology Dubrovnik, Kneza Damjana Jude 12, 

20001 Dubrovnik, Croatia

3

University of Zagreb, Faculty of Science, Division of Biology, Rooseveltov trg 6, 10001 Zagreb, Croatia

Abstract

Since 1994 seasonal variations of temperature, salinity and vertical distribution of dissolved oxygen, nutrients, dissolved organic carbon,

surface-active substances, reduced sulfur species, phyto- and zooplankton have been investigated in water column of the Rogoznica Lake.

During the thermohaline stratification (spring, summer) the surface water is well-oxygenated while anoxia is occurring in the bottom layer.

As a result of autumn or winter mixing, bottom water enriched with nutrients is coming to the surface supporting new phytoplankton and

oxygen productions. Turnover of Lake water layers in September 1997 occurred so quickly that it resulted in the appearance of total anox-

ia and sulfide presence throughout the water column. The aerobic ?ora and fauna died and added to the oxygen demand and production

of nutrients. Special conditions leading to and following after the disastrous anoxia are illustrated and discussed.

Keywords: seawater lake, eutrophication, anoxia, reduced sulfur species, nutrients 

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

180

Lakes are natural laboratories in which biogeochemical processes

can be effectively studied. They are much quicker to respond to envi-

ronmental pressures than ocean basins, and because of their smaller

size of the reservoirs, the biogeochemical signals of such perturba-

tions are amplified. In many lakes due to their topographic and hydro-

graphic conditions anoxia could exist in the bottom layer seasonaly or

permanently (1). Oxygen or the lack thereof is the driving force for

many processes in lakes. It governs aqueous chemistry via oxidation

and reduction processes, and it contributes to biological diversity and

abundance by creating different habitats. Many lakes with anoxic

hypolimnia are eutrophic. 

Besides stratification in temperature and salinity many lakes with

anoxic deep waters are chemically stratified. Meromixis is a condi-

tion of persistent chemical stratification with incomplete mixing over

the course of a year: it usually results in anoxia and the accumula-

tion of nutrients in permanently stagnant layer and reduced vertical 

mixing (2). 

Rogoznica Lake is a typical example of meromictic saline lake. The

lake is a small (15 m deep), naturally intensely eutrophicated and

intermittently anoxic, karstic, seawater lake situated on the eastern

coast of the Adriatic Sea, Croatia (43

o

32’N 15

o

58’E) (3, 4). During

the thermohaline stratification the surface water is well oxygenated

(oxygen saturation up to 300%), while hypoxia/anoxia occurs in the

bottom layer (5, 6). Anoxic deep water (below 10 m) is characterized

by high concentrations of reduced sulfur compounds (6), iodine

species (5) and nutrients (7), as well as dissolved organic carbon (8)

indicating the pronounced remineralization of organic matter in this

water layer. The oxic-anoxic water layer boundary in Rogoznica Lake

is characterized by a strong chemocline where usually up to 50 cm

thick, pinky coloured water layer due to the presence of very dense

populations of purple sulphur bacteria exist. 

In September 1997 total anoxia occurred in the Rogoznica Lake,

with hydrogen sulfide present in the entire water column, followed by

massive death of planktonic and benthic organisms (7). Due to the

decomposition of dead organisms, concentrations of nutritious salts

tremendously increased along the entire water column and were main-

tained in the lake several months after disastrous anoxia, which points

out to very complex and slow lake regeneration processes. Due to the

extreme ecological conditions which prevail in this lake, phyto- and

zooplankton populations are represented by a relatively small number

of species, some of them, however in denser population from the sur-

rounding sea. After the period of total anoxia, the number of species

and their abundance were significantly reduced in comparison with

the pre-anoxia values. 

Since 1994 seasonal variations of temperature, salinity as well as

vertical distribution of dissolved oxygen, nutrients, dissolved organic

carbon, surface-active substances, reduced sulfur species, phytoplank-

ton and zoo-plankton have been investigated in water column of the

Rogoznica Lake. The aim of this paper is to present the importance of

long-term investigations in studying eutrophication processes in the

Rogoznica Lake. Special attention was paid to the conditions leading

to and following after the disastrous anoxia.

References

1-Nürnberg, G.K., 1995. Quantifying anoxia in lakes. Limnol. Oceanogr.,

40: 1100-1111.

2-Romero, J.R., Melack, J.M., 1996. Sensitivity of vertical mixing in a

large saline lake to variations in runoff. Limnol. Oceanogr., 41: 955-965.

3-Mihelcic, G., Šurija, B., Juracic, M., Branica, B., 1996. History of

accumulation of trace metals in sediments of the Rogoznica lake (Croatia).

Sci. Total Environ.,182: 105-115.

4-Ciglenecki, I., Kodba, Z., Cosovic, B.,1996. Sulfur species in

Rogoznica lake. Mar. Chem., 53:101-111.

5-Stipanicev, V., Branica, M., 1996. Iodine speciation in the water col-

umn of the Rogoznica Lake (Eastern Adriatic Coast). Sci. Total Environ.,

182: 1-9. 

6-Ciglenecki, I., Kodba, Z., Vilicic, D., Cosovic, B., 1998. Seasonal vari-

ation of anoxic conditions in the Rogoznica Lake. Croat. Chem. Acta,71:

217-232.

7-Kršinic, F., Caric, M., Vilicic, D., Ciglenecki, I., 2000. The calanoid

copepod Acartia italica Steuer, phenomenon in the small saline Lake

Rogoznica (Eastern Adriatic coast). J. Plankton Res.,22: 1441-1464.

8-Cosovic, B., Ciglenecki, I.,Vilicic, D., Ahel, M., 2000. Distribution and

seasonal variability of organic matter in a small eutrophicated salt lake.

Estuar. Coast. Shelf Sci.,51:705-715.