Modelar el espectro de tamaño para macroinvertebrados y peces en ecosistemas de arroyos

Resumen

Este es un protocolo para modelar el espectro de tamaño (relación de escalado entre la masa individual y la densidad de población) para los datos combinados de peces e invertebrados de arroyos y ríos vadeables. Los métodos incluyen: técnicas de campo para recolectar muestras cuantitativas de peces e invertebrados; métodos de laboratorio para estandarizar los datos de campo; y análisis estadístico de datos.

Resumen

El espectro de tamaño es una relación de escalado inversa y alométrica entre la masa corporal media (M) y la densidad (D) de individuos dentro de una comunidad ecológica o red alimentaria. Es importante destacar que el espectro de tamaño supone que el tamaño individual, en lugar de las características de la historia de la vida o el comportamiento de las especies, es el principal determinante de la abundancia dentro de un ecosistema. Por lo tanto, a diferencia de las relaciones alométricas tradicionales que se centran en los datos a nivel de especie (por ejemplo, el tamaño corporal de las especies medias frente a la densidad de población), los análisis de espectros de tamaño son 'ataxicos' – los especímenes individuales se identifican sólo por su tamaño, sin tener en cuenta identidad taxonómica. Los modelos de espectros de tamaño son representaciones eficientes de las redes alimentarias tradicionales y complejas y se pueden utilizar en contextos descriptivos y predictivos (por ejemplo, predecir respuestas de grandes consumidores a cambios en los recursos basales). Los estudios empíricos de diversos ecosistemas acuáticos también han reportado niveles moderados a altos de similitud en las laderas de espectros de tamaño, lo que sugiere que los procesos comunes pueden regular las abundancias de organismos pequeños y grandes en entornos muy diferentes. Este es un protocolo para modelar el espectro de tamaño a nivel de comunidad en secuencias wadable. El protocolo consta de tres pasos principales. En primer lugar, recoger muestras cuantitativas de peces bentónicos e invertebrados que se pueden utilizar para estimar las densidades locales. En segundo lugar, estandarice los datos de peces e invertebrados convirtiendo a todos los individuos en unidades ataxicas (es decir, individuos identificados por tamaño, independientemente de la identidad taxonómica), y sumando individuos dentro de contenedores de tamaño log_2. En tercer lugar, utilice la regresión lineal para modelar la relación entre las estimaciones ataxica M y D. Aquí se proporcionan instrucciones detalladas para completar cada uno de estos pasos, incluido el software personalizado para facilitar la estimación de D y el modelado de espectros de tamaño.

Introducción

Las relaciones de escalado del tamaño del cuerpo, como la asociación positiva entre la masa corporal y la tasa metabólica, son bien conocidas a nivel de organismo individual y ahora se están estudiando en niveles más altos de organización^1,2,3 . Estas relaciones alométricas son más a menudo funciones de la ley de poder de la forma Y - aM ^b, donde Y es la variable de interés (por ejemplo, metabolismo, abundancia, o tamaño del rango de hogar), M es la masa corporal de un solo o promedio individual, b es un coefici....

Protocolo

Todos los métodos descritos aquí han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Virginia Commonwealth University.

1. Recogida y procesamiento de muestras de pescado

1. Aislar peces dentro del alcance del estudio para crear un conjunto de peces cerrado
   1. Identifique los extremos aguas arriba y aguas abajo (la dirección es relativa a un topógrafo que se enfrenta a los extremos "ascendentes" y contra la corriente de agua) del alcance del estudio y, a continuación, marque los extremos con cinta de marcado extraíble.
      NOTA: La longitud total del alcance....

Resultados

Los resultados ejemplares, incluidos los datos de campo originales, se presentan para Slaunch Fork, Virginia Occidental, un pequeño arroyo en el sur de Virginia Occidental. Los resultados adicionales del modelo de espectros de tamaño también se presentan para otros dos arroyos en la misma región: Camp Creek y Cabin Creek, Virginia Occidental. Estos son los tres sitios de estudio incluidos en McGarvey y Kirk^17,pero los datos presentados aquí son de nuevas muestras recogidas en mayo de 2015. Se incl.......

Discusión

Este protocolo de espectro de tamaño ataxico se puede utilizar para cuantificar y modelar la estructura del tamaño dentro de las comunidades de peces de arroyoe e invertebrados. Los estudios de espectros de tamaño anteriores en ecosistemas de arroyos han abarcado desde la investigación descriptiva básica^39,40 hasta comparaciones a lo largo de un perfil de río longitudinal⁴¹ y entre distintas regiones biogeográficas^42.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Vadeadores de pecho	Múltiples opciones	n/a	Equipo de protección individual para uso durante la pesca eléctrica. NO utilice vadeadores "transpirables" ya que la corriente eléctrica pasará a través de ellos.
Guantes de goma para liniero	Múltiples opciones	n/a	Equipo de protección personal para uso durante la pesca eléctrica.
Redes de inmersión con cañas de fibra de vidrio	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza para capturar peces aturdidos durante la pesca eléctrica.
Mochila unidad de pesca eléctrica	Smith-Root; Tecnología de pasillos; Gestión del Lago del Medio Oeste; Los pescadores eléctricos de Aqua Shock Solutions	www.smith-root.com; www.halltechaquatic.com; https://midwestlake.com; https://aquashocksolutions.com/	Backpack son fabricados y distribuidos actualmente por cuatro empresas independientes en América del Norte. Los precios y la garantía/soporte técnico son los factores más importantes a la hora de elegir un proveedor.
Redes de bloqueo/redes de cerco (× 2)	Redes Duluth	https://duluthfishnets.com/	La longitud necesaria dependerá del ancho del arroyo. Se recomienda una malla de 3/8 de pulgada.
Correas utilitarias de acción de leva con correas de nailon de 1 pulgada (× 4)	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza para asegurar/anclar redes de bloques. Disponible en tiendas de suministros para automóviles, ferreterías y grandes almacenes.
Grandes estacas de carpa (y veces; 4)	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza para asegurar/anclar redes de bloques. Disponible en camping y tiendas departamentales.
cubos de plástico de 5 galones (y veces; 5)	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza para sujetar y transportar peces durante la pesca eléctrica. Disponible en ferreterías y tiendas de suministros de pintura.
Bolsas de 10-20 galones (y veces; 3)	Múltiples opciones	n/a	Utilizados como pozos vivos, tanques de sedación y contenedores de recuperación para peces capturados. Disponible en ferreterías y tiendas departamentales.
Bombas de aireación de 'cubo de cebo' alimentadas por batería	Cabelas	IK-019008	Se utilizan para airear los contenedores de retención de pescado durante el procesamiento en el campo.
Anestesia de peces (Tricaína-S)	Syndel	www.syndel.com	Se utiliza para sedar peces para el procesamiento en el campo. La tricaína-S está regulada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos.
Mesa y sillas plegables de camping	Cabelas	IK-518976; IK-552777	Se utiliza para procesar muestras de pescado.
Capota plegable	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza según sea necesario para la protección contra el sol y la lluvia.
Tabla de medición de peces	Wildco	3-118-E40	Se utiliza para medir las longitudes de los peces.
Báscula de campo alimentada por batería con plato de pesaje	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza para pesar peces. Debe tener una precisión de 0,1 o 0,01 gramos.
Deflector de viento/lluvia de plástico transparente	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza para proteger las incrustaciones en condiciones de lluvia o viento. Debe ser lo suficientemente grande como para cubrir la báscula y un plato de pesaje.
Bandejas de examen de plástico blanco o esmalte	Múltiples opciones	n/a	Las bandejas son esenciales para examinar peces en el campo.
Pinzas de acero inoxidable	Múltiples opciones	n/a	Las pinzas son útiles cuando se examinan peces pequeños y cuando se transfieren invertebrados a frascos de muestras.
Lupas de mano	Múltiples opciones	n/a	La ampliación suele ser útil cuando se identifican especímenes de peces en el campo.
Llaves de identificación de peces	n/a	n/a Las	llaves laminadas que se preparan a medida para ubicaciones específicas son las más efectivas.
Hojas de datos impresas en papel impermeable	Rite in the Rain	n/a	El papel impermeable es esencial cuando se trabaja con especímenes acuáticos.
Cintas de campo retráctiles de fibra de vidrio	Lufkin	n/a	Se utilizan para medir las dimensiones de los canales de transmisión.
Muestreador Surber o muestreador Hess	Wildco	3-12-D56; 3-16-C52	Cualquiera de estos muestreadores bentónicos de área fija funcionará bien en arroyos poco profundos con sustrato de grava o guijarros.
Etanol al 70% o alcohol isopropílico	Múltiples opciones	n/a	Se utiliza como conservante de invertebrados.
Frascos de muestras de invertebrados de boca ancha (20-32 oz.)	Corporación de Plástico de EE. UU.	67712	Cualquier frasco de plástico de boca ancha funcionará, pero estos frascos en particular son duraderos y económicos.