여기서는 질소 질량 균형 모델을 기반으로 로드 아일랜드주 내러갠섯 베이(Narragansett Bay)의 생물학적 생산성 구역을 시각화하는 것을 목표로 합니다. 결과는 저산소증과 부영양화를 줄이기 위해 해안 지역의 영양소 관리에 정보를 제공할 것입니다.
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방법 논문
Visualization of Productivity Zones Based on Nitrogen Mass Balance Model in Narragansett Bay, Rhode Island
이 논문에서
요약
초록
부영양화 및 저산소증과 관련된 해안 지역의 1차 생산성은 생태계 기능에 대한 중요한 이해를 제공합니다. 1차 생산성은 주로 강변의 영양염류 투입량에 의존하지만, 해안 지역의 강변 영양염류 영향 정도를 추정하는 것은 어려운 일이다. 질소 질량 균형 모델은 데이터 관찰을 넘어 생물학적 메커니즘을 이해하기 위해 연안 해양 생산성을 평가하는 실용적인 도구입니다. 본 연구는 저산소증이 빈번하게 발생하는 미국 로드아일랜드주 내러갠섯 베이(Narragansett Bay)의 생물학적 생산 구역을 질소 질량 균형 모델을 적용하여 시각화한 것이다. 베이는 질량 균형 모델 결과에 의해 정의되는 1차 생산성에 따라 갈색, 녹색 및 파란색 영역의 세 가지 영역으로 나뉩니다. 갈색, 녹색 및 파란색 구역은 강의 흐름, 영양염 농도 및 혼합 속도에 따라 높은 물리적 과정, 높은 생물학적 과정 및 낮은 생물학적 과정 영역을 나타냅니다. 이 연구의 결과는 저산소증 및 부영양화에 대한 연안 해양의 영양 관리에 더 나은 정보를 제공할 수 있습니다.
서론
식물성 플랑크톤에 의한 유기 화합물의 생산인 1차 생산성은 생태계 먹이 그물에 연료를 공급하며 환경 변화에 대응하여 시스템의 기능을 이해하는 데 중요합니다 1,2. 강어귀의 1차 생산성은 또한 생태계의 과도한 영양분으로 정의되는 부영양화(eutrophication)와 밀접한 관련이있으며1, 식물성 플랑크톤의 과잉 증식과 같은 해안 지역에 여러 가지 해로운 결과를 초래하여 대규모 녹조 발생과 그에 따른 저산소증 3,4을 유발한다. 중요한 것은, 강어귀의 1차 생산성은 강변의 영양염 부하량, 특히 질소 농도에 크게 의존한다는 것인데, 질소 농도는 대부분의 온대 해양 생태계에서 전형적인 제한 영양염류이다 5,6. 그러나 해안 지역에서 강변 질소 영향의 정도를 추정하는 것은 여전히 어렵습니다.
강어귀의 1차 생산성을 추정하기 위해, 질소(N) 질량 균형 모델은 질소 플럭스를 계산하는 데 유용한 도....
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프로토콜
1. N-질량 균형 모델 적용
- 1990년부터 2015년까지 내러갠섯 베이(Narragansett Bay)의 166개 관측소에 대한 미국 환경보호국(USEPA)의 용존 무기 질소(DIN) 데이터를 다운로드하십시오.
참고: 이 연구에서는 암모늄(NH4+), 아질산염(NO2-) 및 질산염(NO3-) 농도의 합을 DIN 농도로 간주했습니다. - Narragansett Bay를 축을 따라 15개의 상자로 분할하고, 이전 연구에서 수정한14 Adobe Illustrator를 사용하여 지도에서 Bay를 나눕니다(그림 1).
- N-질량 균형 모형을 적용하여 각 상자에서의 평균 DIN 농도를 계산합니다.
참고: 이 연구에서는 DIN 입력 및 출력 항으로 구성된 N-질량 균형 모델을 이전 연구 2,15에서 수정하여 방정식 1과 같이 Narragansett Bay의 각 상자(1-15)에 적용했습니다.
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결과
N-질량 균형 모델을 기반으로 한 Narragansett Bay의 3개 이론적 구역
Narragansett Bay(NB)의 3개 이론적 구역은 N-질량 균형 모델 결과를 기반으로 정의되었으며, 여기서 DIN 데이터는 NB 상자 15개에 적용한 다음 각 상자의 평균 DIN을 여름 기간의 PPP 비율로 변환했습니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 각 박스의 평균 여름(6월-9월) PPP 비율을 기반으로 NB의 3개 영역(갈색, 녹색 및 파란색) 영역은 이전 연구15의 각 영역의 PPP 비율 기준을 따르는 것으로 확인되었습니다. 여름철 1, 2, 5, 6, 7, 10번 상자는 대부분 강 하구 부근에 위치하며, PPP 비율이 2gC·m-2·day-1 이상인 갈색지역으로 정의되었으며, 이는 높은 탁도와 빛의 제한을 가진 강한 물리적 과정과 생물학적 과정이 있음을 나타낸다........
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토론
이 연구는 세 가지 이론적 구역을 정의하여 N-질량 균형 모델을 기반으로 Narraganset Bay(NB)의 강변 유입으로 인한 영양염류 영향의 정도를 추정했습니다. 역사적으로 저산소 구역은 여름 기간 동안 프로비던스 강, 그리니치 만의 서쪽 및 마운트 호프 베이 근처에서 나타났으며,18 이 연구에서는 갈색 구역으로 정의되었습니다. 더욱이, NB의 구역화는 NB의 영양소 농도 및 1차 생산을 조사한 이전 연구19의 결과와 유사하다. 둘 다 영양소 감소 노력의 중요성을 강조합니다. 또한, 본 연구에서 각 구역의 경계는 이전 연구의 결과와 유사하였는데,19 이는 NB 상류의 저산소증이 프로비던스 강의 유기물 이류에 의해 조절되어 2.6 gC·m-2·day-1 이상의 높은 생산성으로 상승된 호흡을 산출할 수 있음을 시사한다. NB의 상부 베이에서의 이러한 결과는 이 .......
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공개 사항
저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 미국 국립과학재단(National Science Foundation, OIA-1655221, OCE-1655686)과 로드아일랜드 시 그랜트(Rhode Island Sea Grant, NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U)의 지원을 받았다. 또한 Vis-A-Thon 프로젝트와 이 비주얼리제이션을 개발한 Rhode Island School of Design에도 감사의 뜻을 전합니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아도비 일러스트레이터 | Adobe | 버전 27.6.1 | https://www.adobe.com/products/illustrator.html |
| Ampersand Gessobord Uncraled 1/8" 프로필 8" x 8" | Risdstore | 70731053088 | https://www.risdstore.com/ampersand-gessobord-8x8-flat-1-8-profile.html |
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참고문헌
- Nixon, S. W. Coastal marine eutrophication: A definition, social causes, and future concerns. Ophelia. 41, 199-219 (1995).
- Kim, J. S., Brush, M. J., Song, B., Anderson, I. C. Reconstructing primary production in a changing estuary: ....
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재인쇄 및 허가
