Емпірична оцінка корисності опуклих ділянок корпусу та стандартних еліпсів для оцінки

Афілійований відділ біологічних та екологічних наук, Університет Ювяскюля, Ювяскюля, Фінляндія

Ярі Сивяранта,
Ансі Ленсу,
Тимо Й. Маржомякі,
Сарі Оксанен,
Роджер І. Джонс

Цифри

Анотація

Bearhop та ін. [8] запропонував практичний підхід до оцінки ширини кормової ніші з використанням дисперсій, пов'язаних із середнім значенням популяції δ 13 C і δ 15 N. Зовсім недавно Layman et al. [9] запропонував використовувати загальносуспільні показники, такі як опуклі ділянки корпусу, для аналізу структури харчової мережі за даними SIA, тоді як Schmidt et al. [10] ввів кругову статистику для аналізу даних про стабільні ізотопні харчові мережі. Незважаючи на те, що ці методи викликали критику [11], [12], проте кілька авторів пізніше застосували загальносуспільні метрики (sensu [9]) для оцінки ширини ніші населення (або "ширини ніші ізотопу") від індивідуальних δ 13 C і δ Дані 15 N (наприклад, [13] - [16], Додаток S1). Коли дані стабільних ізотопів від багатьох особин у популяції представлені у вигляді біплота δ 13 C – δ 15 N, це, по суті, є двовимірним поданням ніші живлення виду, в якій точки даних відповідають окремим дієтам, вираженим у парі ізотопні координати. Потім розмір ізотопної ніші можна розрахувати як мінімальний опуклий багатокутник (або опуклу оболонку), тобто найменшу площу, що охоплює всі спостереження.

Дані були отримані за допомогою пошуку літератури в ISI Web of Knowledge та Scopus, а публікації перелічені в Додатку S1.

Матеріали і методи

Озеро Ювясярві (62 ° 14 ′ пн.ш., 25 ° 46 ′ сх. Д.) Є помірно евтрофним (загальна концентрація фосфору близько 35–40 мкг L −1) міське озеро в центральній Фінляндії площею 3,4 км 2. Jyväsjärvi оздоровлюється від раніше серйозного забруднення комунальними та промисловими стічними водами, і останні методи відновлення включають масове вивезення дрібної риби. Окунь та плотва, проаналізовані для цього дослідження, були зібрані з цих виловів для вилучення риби у 2005 та 2006 роках, що дозволило випадково взяти проби 202 окуня (середня ± загальна довжина SD 124 ± 32 мм, діапазон 57–212 мм) та 173 плотва (171 ± 73 мм, 57–275 мм) особин для SIA. Невелику м’язову пробу розтинали від кожної риби, сушили в духовці при 60 ° C і подрібнювали в однорідний порошок за допомогою ступки. Потім невелику підбірку (0,6 мг) точно зважували в олов’яну чашку для аналізу δ 13 C і δ 15 N в елементарному аналізаторі FlashEA 1112, з'єднаному з термоспектрометром Thermo Finnigan DELTA плюс Advantage (Thermo Electron Corporation, Waltham, MA, США) в Університеті Ювяскюля за стандартними протоколами.

Надійне тестування на вплив збільшення обсягу зразків на TA, SEA та SEAc у біплоті δ 13 C – δ 15 N вимагає великих наборів даних, які не часто доступні в опублікованих екологічних дослідженнях стабільних ізотопів. Передбачалось, що 202 особини окуня та 173 плотва з Ювясярві достатньо відображають статистичний розподіл значень δ 13 C та δ 15 N цих популяцій, і, отже, можуть бути використані для аналізу впливу розміру вибірки на TA, SEA та SEAc шляхом завантаження (передискретизації). З набору даних із заміною було відібрано 5000 випадкових вибірок з n осіб, і всі три показники були розраховані для кожного тиражу. Мінімальний n був встановлений на 5, а максимальний на 80 (значення 13 C і δ 15 N були такими ж, як у вихідних даних, але спостереження слідували за багатофакторним нормальним розподілом.

Метричні площі були розраховані за допомогою нещодавно опублікованих стабільних ізотопних байєсових еліпсів у пакеті R (SIBER) [18] для R v.2.10.1 [23]. Оригінальний скрипт був модифікований, щоб включити завантаження 5000 ізотопних нішових областей для кожного розміру вибірки n, які потім зберігали та вивчали їх розподіл із використанням значень процентиля. Імітовані набори даних були сформовані за допомогою багатовимірного нормального та t розподілу (mvtnorm) в R.

Результати

Співвідношення стабільних до вуглецю та азоту ізотопів окремих окунів та плотв демонструє значні зміни, що не є винятком для природних популяцій. Розподіл частоти популяцій окуня та плотви δ 13 C та δ 15 N були помітно піковими та перекошеними (рис. 2), що свідчить про сильну та асиметричну кластеризацію спостережень у матриці δ 13 C – δ 15 N. Більше того, жоден з розподілів не слідував нормальному розподілу або не міг бути перетворений, щоб відповідати нормальному розподілу, використовуючи будь-який загальний метод перетворення, такий як журнал, квадратний корінь арксинуса або перетворення Box-Cox. TA, розрахований для популяцій окуня (31,7), зокрема популяцій плотви (51,1), охоплював широкий діапазон як значень δ 13 C, так і δ 15 N (рис. 3). На відміну від цього, значення СЕО та СЕАс, здавалося, були менш залежать від найбільш екстремальних точок і становили 3,5 для окуня та 6,7 для плотви (рис. 3), що в цілому являє собою подібну різницю між ширинами ізотопної ніші, як і ТА.