זהו פרוטוקול לדגם את ספקטרום הגודל (שינוי קנה מידה בין המסה האישית צפיפות האוכלוסייה) עבור דגים משולבים ונתונים חסרי חוליות מנחלים ומנהרות. השיטות כוללות: טכניקות שדה לאיסוף דגים כמותיים ודגימות חסרי חוליות; שיטות מעבדה לתקנן את נתוני השדה; וניתוח נתונים סטטיסטיים.
ספקטרום הגודל הוא יחס הופכי, שינוי קנה מידה בין מסת הגוף הממוצע (M) ואת הצפיפות (ד) של אנשים בתוך קהילה אקולוגית או מזון באינטרנט. חשוב להניח, שהספקטרום של הגודל מניח שהגודל האישי, במקום המאפיינים ההתנהגותיים או החיים של המינים, הוא הדטרמיננטה העיקרית של שפע בתוך מערכת אקולוגית. לפיכך, בניגוד ליחסים האלטומטריים המסורתיים המתמקדים בנתונים ברמת המינים (למשל, גודל הגוף הממוצע לעומת צפיפות האוכלוסייה), ניתוח גודל ספקטרום הם ‘ ataxic ‘ – דגימות בודדות מזוהות רק על ידי גודלם, ללא התחשבות של זהות מטקמי. מודלים בגודל ספקטרום הם ייצוגים יעילים של אתרי מזון מסורתיים, מורכבים וניתן להשתמש בהם בהקשר תיאורי כמו גם ההקשרים חזוי (למשל, חיזוי התגובות של צרכנים גדולים שינויים במשאבי הבסיס). מחקרים אמפיריים ממגוון מערכות אקולוגיות מימיות דיווחו גם על רמות מתונות של דמיון במדרונות הגודל, ומציעים כי תהליכים משותפים עשויים לווסת את מחולות האורגניזמים הקטנים והגדולים במסגרות שונות מאוד. זהו פרוטוקול למודל ספקטרום ברמת הקהילה בזרמים וניתן. הפרוטוקול מורכב משלושה צעדים עיקריים. ראשית, לאסוף דגים כמותיים benthic ו חסרי חוליות דגימות שניתן להשתמש בהם כדי להעריך את הצפיפות המקומית. שנית, לתקנן את הדגים ואת הנתונים החסרי חוליות על ידי המרת כל האנשים ליחידות ataxic (כלומר, אנשים מזוהים לפי גודל, ללא קשר לזהות מטקמית), ו סיכום אנשים בתוך כניסה2 בגודל תיבות. שלישית, השתמש ברגרסיה ליניארית כדי לדגמן את הקשר בין הערכות ataxic M ו- D . הוראות מפורטות מסופקות בזאת כדי להשלים כל אחד מהצעדים הללו, כולל תוכנה מותאמת אישית כדי להקל על הערכה D ומידול גודל ספקטרום.
גודל הגוף יחסים בקנה מידה, כגון הקשר החיובי בין מסת הגוף לבין שיעור מטבולית, ידועים ברמת האורגניזם הבודד וכעת הם לומדים ברמות גבוהות יותר של ארגון1,2,3 . מערכות יחסים אלה אלמטריות הן לרוב פונקציות כוח-חוק של הטופס Y = aMb, כאשר Y הוא משתנה הריבית (למשל, מטבוליזם, שפע או גודל הבית), M הוא מסת הגוף של יחיד או ממוצע אדם, b הוא מקדם שינוי קנה מידה, והוא קבוע. לנוחות סטטיסטית, נתוני Y ו- M משתנים בדרך כלל לפני הניתוח ולאחר מכן מעוצב באמצעות משוואות לינאריות של יומן הרישום (Y) = log (a) + b יומן רישום (M), כאשר b ו-log ( a) הופך לשיפוע מודל ליניארי ולחיתוך, בהתאמה.
ספקטרום הגודל הוא סוג של קשר אלמטרי החוזה צפיפות (D, מספר האנשים לאזור היחידה) או ביומסה (ב, מסה מסוכם של אנשים לכל אזור יחידה) כפונקציה של M (ראה סעיף 4 לתוספת מידע אודות השימוש באומדנים ‘ מנורמל ‘ D או B .) כמו שדרוג משני הקשרים בין m ו -D או בין m ל- B, ספקטרום הגודל ממלא תפקיד מרכזי באקולוגיה בסיסית ויישומית. ברמת האוכלוסייה, ביולוגים לעתים קרובות לפרש מערכות יחסים D שליליות כמו ראיות של הישרדות תלוי צפיפות או כמודלים של המערכת האקולוגית כושר הנשיאה (כלומר, החוק העצמי לדילול)4, 5. המשך ברמת הקהילה, מערכות יחסים B
M ניתן להשתמש כדי ללמוד את ההשפעות ברמת המערכת של אנתרופוגניים רטבאליות, כגון דיג סלקטיבי גודל6,7. קנה מידה אלמטרי של D ו- B עם M הם גם מרכזי המאמצים האחרונים לאחד את האוכלוסיה, קהילה, ואקולוגיה אקולוגית2,8,9.
אחד המאפיינים החשובים במיוחד של ספקטרום גודל הוא העובדה שזה לגמרי ataxic9,10. נקודה זו קלה לפספס בעת השוואת החלקות של הנתונים D m או B
m , אך ההבחנה בין דגמי הטקמית לבין מודלים ataxic היא קריטית. בדגמי מסים, ערך M בודד משמש לייצוג מסת הגוף הממוצעת של כל אדם במין מסוים או בטקא11. בדגמי ataxic, כל האנשים בתוך ערכת נתונים מחולק למחיצות בין סדרה של מרווחי גודל הגוף או בתאי M , ללא קשר לזהות הטקמית שלהם12. האחרונה, הגישה ataxic הוא יתרון בתוך מערכות אקולוגיות מימיות שבו התערוכה הרבה מיונים לא מוגדר צמיחה וניסיון אחד או יותר משמרות האונטגנטיות בהתנהגות האכלה; במקרים אלה, ממוצע ברמת מינים בודד, מטשטש את העובדה כי מינים יכולים למלא תפקידים פונקציונליים שונים במהלך ההיסטוריה החיים שלו9,13,14.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול מלאה כדי לכמת את הספקטרום גודל בתוך נחלים ובעל נהרות. הפרוטוקול מתחיל עם שיטות דיגום השדה כדי לאסוף את הדגים הדרושים ואת הנתונים benthic macroinvertebrate. הדגים ייאספו בתהליך הדגימה ‘ שלוש מעבר מחסור ‘. השפע לאחר מכן יהיה מוערך מנתוני המחסור עם שיטת Zippin15. בדגימת דלדול, דגים בודדים בתוך מחקר סגור להגיע (כלומר, אנשים לא יכולים להיכנס או לעזוב את הגישה המצורפת) יוסרו מן ההישג דרך שלוש דגימות רצופות. כך, מספר הדגים הנותרים יהיה לרוקן בהדרגה. מתוך מגמה זו של דלדול, שפע מוחלט בתוך להגיע למחקר יכול להיות מוערך ולאחר מכן המרה ל -D (דגים לכל מטר2), באמצעות שטח הפנים הידוע של המחקר להגיע. מאקרוחסרי חוליות ייאספו עם דוגמי תקן בשטח קבוע, ואז זיהה ונמדד במעבדה.
לאחר מכן, הנתונים המשולבים של הדגים והmacroinvertebrate יחולק בין פחי הגודל. באופן מסורתי, באוקטבה או ביומן הרישום2 (כלומר, מרווחי ההכפלה) נעשה שימוש כדי להגדיר את גבולות הסל בגודל16. לאחר רשימה של פחי הגודל כבר הוקמה, חלוקה למחיצות של מאקרוחסרי חוליות בודדים בין הסלים שלהם בהתאמה הוא פשוט כי חסרי חוליות ממוספרים ישירות כמו מספר אנשים לכל אזור יחידה. עם זאת, הערכת בתאי הדגים בתוך פחי הגודל מופשטת יותר מכיוון שהערכות אלה ממוהסיק מנתוני המחסור. הוראות מפורטות מסופקות אפוא להעריך שפע דגים בתוך פחי גודל, ללא קשר לזהות מטקמית, מתוך נתונים לדוגמה דלדול.
לבסוף, הרגרסיה הליניארית תהיה בשימוש כדי לדגמן את ספקטרום הגודל. פרוטוקול זה תואם באופן מלא עם המקורי, השיטה הכללית של קר ודיקי16 וזהה השיטות המשמשות על ידי Mcגארק וקירק, 201817 במחקר של דגים וספקטרום חסרי חוליות גודל ב מערב וירג נחלים. על ידי שימוש בפרוטוקול זה, החוקרים יכולים להבטיח כי התוצאות שלהם הם באופן ישיר עם מחקרים אחרים שבונים על קר ודיקי16, ובכך מאיץ הבנה רחבה וחזקה של מערכות יחסים בגודל גוף מים מתוקים מערכות אקולוגיות ומנגנונים שמכוננים אותם.
זה בגודל ataxic הפרוטוקול ספקטרום יכול לשמש לכמת ומודל גודל המודל בתוך קהילות של זרם דגים חסרי חוליות. מחקרים בגודל הקודם ספקטרום של זרם מערכות אקולוגיות נעו ממחקר תיאורי בסיסי39,40 השוואות לאורך נהר האורך בפרופיל41 ובין אזורים יוגיאוגרפי שונים<sup cl…
The authors have nothing to disclose.
המימון לעבודה זו סופק על ידי הקרן הלאומית למדע (גרנט דאב-1553111) וקרן Eppley למחקר מדעי. כתב היד הזה הוא VCU רייס מרכז נהרות התרומה89.
Chest waders | Multiple options | n/a | Personal protective equipment for use during electrofishing. Do NOT use 'breatheable' waders as electrical current will pass through them. |
Rubber lineman's gloves | Multiple options | n/a | Personal protective equipment for use during electrofishing. |
Dip nets with fiberglass poles | Multiple options | n/a | Used to capture stunned fishes during electrofishing. |
Backpack electrofishing unit | Smith-Root; Halltech; Midwest Lake Management; Aqua Shock Solutions | www.smith-root.com; www.halltechaquatic.com; https://midwestlake.com; https://aquashocksolutions.com/ | Backpack electrofishers are currently manufactured and distributed by four independent companies in North America. Prices and warranty/technical support are the most important factors in choosing a vendor. |
Block nets/seines (×2) | Duluth Nets | https://duluthfishnets.com/ | Necessary length will depend on stream width. 3/8 inch mesh is recommended. |
Cam-action utility straps with 1 inch nylon webbing (×4) | Multiple options | n/a | Used to secure/anchor block nets. Available at auto supply, hardware, and department stores. |
Large tent stakes (×4) | Multiple options | n/a | Used to secure/anchor block nets. Available at camping and department stores. |
5 gallon plastic buckets (×5) | Multiple options | n/a | Used to hold and transport fish during electrofishing. Available at hardware and paint supply stores. |
10-20 gallon totes (×3) | Multiple options | n/a | Used as livewells, sedation tanks, and recovery bins for captured fishes. Available at hardware and department stores. |
Battery powered 'bait bucket' aeration pumps | Cabelas | IK-019008 | Used to aerate fish holding bins during field processing. |
Fish anesthesia (Tricaine-S) | Syndel | www.syndel.com | Used to sedate fishes for field processing. Tricaine-S is regulated by the U.S. Food and Drug Administration. |
Folding camp table and chairs | Cabelas | IK-518976; IK-552777 | Used to process fish samples. |
Pop-up canopy | Multiple options | n/a | Used as necessary for sun and rain protection. |
Fish measuring board | Wildco | 3-118-E40 | Used to measure fish lengths. |
Battery powered field scale with weighing dish | Multiple options | n/a | Used to weigh fishes. Must weigh be accurate to 0.1 or 0.01 grams. |
Clear plastic wind/rain baffle | Multiple options | n/a | Used to shield scale in rainy or windy conditions. Must be large enough to cover the scale and a weighing dish. |
White plastic or enamel examination trays | Multiple options | n/a | Trays are essential for examining fishes in the field. |
Stainless steel forceps | Multiple options | n/a | Forceps are helpful when examining small fishes and in transfering invertebrates to specimen jars. |
Hand magnifiers | Multiple options | n/a | Magnification is often helpful when identifying fish specimens in the field. |
Fish identification keys | n/a | n/a | Laminated keys that are custom prepared for specific locations are most effective. |
Datasheets printed on waterproof paper | Rite in the Rain | n/a | Waterproof paper is essential when working with aquatic specimens. |
Retractable fiberglass field tapes | Lufkin | n/a | Used to measure stream channel dimensions. |
Surber sampler or Hess sampler | Wildco | 3-12-D56; 3-16-C52 | Either of these fixed-area benthic samplers will work well in shallow streams with gravel or pebble substrate. |
70% ethanol or isopropyl alcohol | Multiple options | n/a | Used as invertebrate preservative. |
Widemouth invertebrate specimen jars (20-32 oz.) | U.S. Plastic Corp. | 67712 | Any widemouth plastic jars will work but these particular jars are durable and inexpensive. |