Name: Modelagem do espectro de tamanho para macroinvertebrados e peixes em ecossistemas de fluxo (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 41 s
Description: Aprenda a modelar o espectro de tamanho para peixes e macroinvertebrados em rios de pequena profundidade usando técnicas de campo e análise estatística. Este método padronizado auxilia pesquisadores a compreender a dinâmica populacional em ecossistemas aquáticos.

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O financiamento para este trabalho foi prestado pela National Science Foundation (Grant DEB-1553111) e pela Fundação Eppley para a investigação científica. Este manuscrito é a contribuição da VUC Rice Rivers Center #89.

Os autores não têm nada a revelar.

Este protocolo de espectros de tamanho atáxico pode ser usado para quantificar e modelar a estrutura de tamanho dentro das comunidades de peixes e invertebrados de fluxo. Os estudos de espectros de tamanho prévio em ecossistemas de fluxo variaram de pesquisa descritiva básica39,40 a comparações ao longo de um perfil longitudinal do Rio41 e entre distintas regiões biogeográficas42. Comparações sazonais foram realizad...

As relações de dimensionamento do tamanho do corpo, como a associação positiva entre a massa corporal e a taxa metabólica, são bem conhecidas no nível do organismo individual e agora estão sendo estudadas em níveis mais elevados de organização1,2,3 . Essas relações alométricas são, na maioria das vezes, funções de poder-lei da forma y = amb, onde y é a variável de interesse (por exemplo, metabolismo, abundância, ou tamanho do intervalo de casa), M é a massa corporal de uma única ou média individual, b é um coeficiente de dimensionamento e a é uma constante. Para conveniência estatística, os dados Y e M são muitas vezes transformados em log antes da análise, em seguida, modelado com equações lineares do formulário log (y) = log (a) + b log (M), onde b e log ( a) tornar-se a inclinação do modelo linear e interceptar, respectivamente.
O espectro de tamanho é um tipo de relação alométrica que prevê a densidade (D, o número de indivíduos por unidade de área) ou biomassa (B, a massa somada de indivíduos por unidade de área) em função de M (ver seção 4 para adicional informações sobre o uso de estimativas de D ou B "normalizadas".) Como outras relações de dimensionamento entre m e D ou entre m e B, o espectro de tamanho desempenha um papel central na ecologia básica e aplicada. A nível populacional, os biólogos frequentemente interpretam relações negativas de D <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/59945/59945img01.jpg"> M como evidência de sobrevivência dependente de densidade ou como modelos de capacidade de transporte do ecossistema (ou seja, a "regra de autodiluição")4, a 5. A nível comunitário, as relações B <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/59945/59945img01.jpg"> M podem ser utilizadas para estudar os efeitos de nível de sistema de perturbações antropogênicas, como a pesca de tamanho seletivo6,7. O dimensionamento alométrico de D e B com M também é fundamental para esforços recentes para unir a ecologia populacional, comunitária e ecossistêmica2,8,9.  
Uma característica particularmente importante do espectro de tamanho é o fato de que é inteiramente ataxic9,10. Este ponto é fácil de perder ao comparar gráficos de dispersão de dados de D <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/59945/59945img01.jpg"> m ou B <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/59945/59945img01.jpg"> m , mas a distinção entre os modelos taxic e ataxic é uma crítica. Em modelos taxic, um único valor de M é usado para representar a massa corporal média de cada indivíduo de uma determinada espécie ou táxons11. Em modelos ataxic, todos os indivíduos dentro de um conjunto de dados são particionados entre uma série de intervalos de tamanho de corpo ou M Bins, independentemente de sua identidade taxonômica12. Este último, abordagem atáxica é vantajoso em ecossistemas aquáticos onde muitos táxons exibem um crescimento indeterminado e experimentam uma ou mais mudanças ontogenéticas no comportamento alimentar; nesses casos, uma única média de M de nível de espécie irá obscurecer o fato de que uma espécie pode preencher diferentes papéis funcionais ao longo de sua história de vida9,13,14. 
Aqui, nós apresentamos um protocolo completo para quantificar o espectro do tamanho dentro dos córregos e dos rios wadable. O protocolo começa com métodos de amostragem de campo para coletar os peixes necessários e os dados de macroinvertebrados bentônicos. Os peixes serão recolhidos através de um processo de amostragem de "depleção de três passagens". A abundância será então estimada a partir dos dados de depleção com o método Zippin15. Na amostragem de depleção, os peixes individuais dentro de um alcance de estudo fechado (ou seja, os indivíduos não podem entrar nem deixar o alcance fechado) são removidos do alcance através de três amostras sucessivas. Assim, o número de peixes remanescentes será progressivamente esgotado. A partir dessa tendência de depleção, a abundância total dentro do alcance do estudo pode ser estimada em seguida, convertida em D (em peixes por m2), usando a área de superfície conhecida do alcance do estudo. Os macroinvertebrados bentônicos serão coletados com amostradores de área fixa padrão, então identificados e medidos em laboratório.
Em seguida, os dados combinados de peixes e macroinvertebrados serão divididos entre as caixas de tamanho. Tradicionalmente, a escala de oitava ou log2 (ou seja, intervalos de duplicação) foi usada para definir os limites do compartimento de tamanho16. Uma vez estabelecida uma lista de compartimentos de tamanho, o particionamento de macroinvertebrados bentônicos individuais entre seus respectivos compartimentos de tamanho é simples porque os invertebrados são diretamente enumerados como números de indivíduos por unidade de área. No entanto, estimar as abundâncias de peixes dentro das caixas de tamanho é mais abstrata, pois essas estimativas são inferidas dos dados de depleção. Portanto, são fornecidas instruções detalhadas para estimar a abundância de peixes dentro de compartimentos de tamanho, independentemente da identidade taxonômica, de dados de amostra de depleção.
Finalmente, a regressão linear será usada para modelar o espectro de tamanho. Este protocolo é inteiramente compatível com o método original, geral de Kerr e Dickie16 e idêntico aos métodos usados por McGarvey e por Kirk, 201817 em um estudo de espectros do tamanho dos peixes e do invertebrados em córregos de Virgínia Ocidental. Usando este protocolo, os investigadores podem segurar que seus resultados são diretamente comparáveis com outros estudos que constroem em cima de Kerr e Dickie16, acelerando desse modo uma compreensão larga e robusta do tamanho de corpo que escala relacionamentos na água doce ecossistemas e os mecanismos que os conduzem.

<table><tbody><tr><td>Botas de peito</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>Equipamento de proteção individual para uso durante a pesca elétrica. NÃO use limícolas 'respiráveis', pois a corrente elétrica passará por elas.</td></tr><tr><td>Luvas de borracha para atacante</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>Equipamento de proteção individual para uso durante a pesca elétrica.</td></tr><tr><td>Redes de mergulho com varas de fibra de vidro</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>Usado para capturar peixes atordoados durante a pesca elétrica.</td></tr><tr><td>Mochila unidade de pesca elétrica</td><td>Smith-Root; Halltech; Gestão do Lago Centro-Oeste; Os</td> pescadores elétricos Aqua Shock Solutions <td>www.smith-root.com; www.halltechaquatic.com; https://midwestlake.com; https://aquashocksolutions.com/</td> <td>Backpack são atualmente fabricados e distribuídos por quatro empresas independentes na América do Norte. Preços e garantia/suporte técnico são os fatores mais importantes na escolha de um fornecedor.</td></tr><tr><td>Bloquear redes de cerco (&times; 2)</td> <td>Redes de Duluth</td><td>https://duluthfishnets.com/</td> <td>O comprimento necessário dependerá da largura do fluxo. Recomenda-se uma malha de 3/8 de polegada.</td></tr><tr><td>Correias utilitárias de ação de came com tecido de nylon de 1 polegada (&times; 4)</td> <td>Várias opções</td><td>n / a</td><td>Usado para proteger / ancorar redes de bloco. Disponível em lojas de automóveis, ferragens e departamentos.</td></tr><tr><td>Grandes estacas de tenda (&times; 4)</td> <td>Várias opções</td><td>n / a</td><td>Usado para proteger / ancorar redes de bloco. Disponível em camping e lojas de departamento.</td></tr><tr><td>Baldes de plástico de 5 galões (&times; 5)</td> <td>Várias opções</td><td>n / a</td><td>Usado para segurar e transportar peixes durante a pesca elétrica. Disponível em lojas de ferragens e tintas.</td></tr><tr><td>Bolsas de 10-20 galões (&times; 3)</td> <td>Várias opções</td><td>n / a</td><td>Usado como poços vivos, tanques de sedação e caixas de recuperação para peixes capturados. Disponível em lojas de ferragens e departamentos.</td></tr><tr><td>Bombas de aeração de 'balde de isca' alimentadas por bateria</td><td>Cabelas</td><td>IK-019008</td><td>Usado para arejar silos de retenção de peixes durante o processamento de campo.</td></tr><tr><td>Anestesia de peixes (Tricaine-S)</td><td>Syndel</td><td>www.syndel.com</td><td>Usado para sedar peixes para processamento em campo. A Tricaine-S é regulamentada pela Food and Drug Administration dos EUA.</td></tr><tr><td>Mesa e cadeiras de acampamento dobráveis</td><td>Cabelas</td><td>IK-518976; IK-552777</td><td>Usado para processar amostras de peixes.</td></tr><tr><td>Dossel pop-up</td><td>Várias opções</td><td>n/a</td><td>Usado conforme necessário para proteção contra sol e chuva.</td></tr><tr><td>Placa de medição de peixes</td><td>Wildco</td><td>3-118-E40</td><td>Usada para medir comprimentos de peixes.</td></tr><tr><td>Balança de campo alimentada por bateria com prato de pesagem</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>Usado para pesar peixes. Deve pesar com precisão de 0,1 ou 0,01 gramas.</td></tr><tr><td>Defletor de vento/chuva de plástico transparente</td><td>Várias opções</td><td>n/a</td><td>Usado para proteger a balança em condições de chuva ou vento. Deve ser grande o suficiente para cobrir a balança e um prato de pesagem.</td></tr><tr><td>Bandejas de exame de plástico ou esmalte branco</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>As bandejas são essenciais para examinar peixes no campo.</td></tr><tr><td>Pinças de aço inoxidável</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>As pinças são úteis no exame de peixes pequenos e na transferência de invertebrados para frascos de amostras.</td></tr><tr><td>Lupas de mão</td><td>Várias opções</td><td>n/a</td><td>A ampliação geralmente é útil ao identificar espécimes de peixes no campo.</td></tr><tr><td>Chaves de identificação de peixes</td><td>n / a</td><td>n / a</td><td>As chaves laminadas preparadas de forma personalizada para locais específicos são mais eficazes.</td></tr><tr><td>Folhas de dados impressas em papel impermeável</td><td>Rite in the Rain</td><td>n/a</td><td>O papel impermeável é essencial quando se trabalha com espécimes aquáticos.</td></tr><tr><td>Fitas de campo de fibra de vidro retráteis</td><td>Lufkin</td><td>n / a</td><td>Usado para medir as dimensões do canal de fluxo.</td></tr><tr><td>Amostrador Surber ou amostrador Hess</td><td>Wildco</td><td>3-12-D56; 3-16-C52</td><td>Qualquer um desses amostradores bentônicos de área fixa funcionará bem em riachos rasos com substrato de cascalho ou seixo.</td></tr><tr><td>Etanol 70% ou álcool isopropílico</td><td>Múltiplas opções</td><td>n/a</td><td>Usado como conservante de invertebrados.</td></tr><tr><td>Frascos de amostra de invertebrados de boca larga (20-32 oz.)</td><td>Corporação de Plástico dos EUA.</td><td>67712</td><td>Qualquer frasco de plástico de boca larga funcionará, mas esses frascos específicos são duráveis e baratos.</td></tr></tbody></table>

modelagem do espectro de tamanho para macroinvertebrados e peixes em ecossistemas de fluxo

Modeling the Size Spectrum for Macroinvertebrates and Fishes in Stream Ecosystems

O espectro de tamanho é uma relação de escala inversa, alométrica entre a massa corporal média (M) e a densidade (D) de indivíduos dentro de uma comunidade ecológica ou Web de alimentos. É importante ressaltar que o espectro de tamanho assume que o tamanho individual, em vez das características comportamentais ou de história de vida da espécie, é o principal determinante da abundância dentro de um ecossistema. Assim, diferentemente das relações alométricas tradicionais que se concentram em dados de nível de espécie (por exemplo, tamanho do corpo da espécie média versus densidade populacional), as análises de espectros de tamanho são ' ataxic ' – espécimes individuais são identificados apenas pelo seu tamanho, sem consideração de identidade taxonômica. Os modelos de espectros de tamanho são representações eficientes de teias alimentares tradicionais e complexas e podem ser usados em contextos descritivos, bem como preditivos (por exemplo, prever respostas de grandes consumidores a mudanças nos recursos basais). Estudos empíricos de diversos ecossistemas aquáticos também relataram níveis moderados a altos de similaridade em inclinações de espectros de tamanho, sugerindo que processos comuns podem regular as abundâncias de pequenos e grandes organismos em ambientes muito diferentes. Este é um protocolo para modelar o espectro de tamanho de nível comunitário em fluxos wadable. O protocolo consiste em três etapas principais. Em primeiro lugar, coletar amostras de peixes e invertebrados bentônicos quantitativos que podem ser usados para estimar densidades locais. Em segundo lugar, padronizar os dados de peixes e invertebrados, convertendo todos os indivíduos em unidades atáxicas (i.e., indivíduos identificados por tamanho, independentemente da identidade taxonômica), e somando indivíduos dentro de silos de tamanho de log2 . Em terceiro lugar, use a regressão linear para modelar a relação entre as estimativas de M e D ataxic. Instruções detalhadas são fornecidas neste documento para concluir cada uma dessas etapas, incluindo software personalizado para facilitar a modelagem de espectros de estimativa e tamanho D .

Resultados exemplar, incluindo dados de campo originais, são apresentados para Slaunch Fork, Virgínia Ocidental, um pequeno riacho no sul da Virgínia Ocidental. Os resultados do modelo de espectros de tamanho adicional também são apresentados para outros dois córregos na mesma região: Camp Creek e Cabin Creek, Virgínia Ocidental. Estes são os três locais de estudo incluídos em McGarvey e Kirk17, mas os dados apresentados aqui são de novas amostras coletadas em maio 2015. Um exemplo totalmente trab...

Este é um protocolo para modelar o espectro de tamanho (relação de dimensionamento entre massa individual e densidade populacional) para os dados combinados de peixes e invertebrados de córregos e rios wadable. Os métodos incluem: técnicas de campo para coletar amostras quantitativas de peixes e invertebrados; métodos de laboratório para padronizar os dados de campo; e análise estatística dos dados.

Modelagem do espectro de tamanho para macroinvertebrados e peixes em ecossistemas de fluxo

The size spectrum is an inverse, allometric scaling relationship between average body mass (M) and the density (D) of individuals within an ecological ...

O espectro de tamanho prevê abundância em função do tamanho individual. Pesquisas de espectros de tamanho sugerem forte semelhança nas abundâncias de organismos relativamente pequenos e grandes de diversos ecossistemas. Ao contrário das relações tradicionais de dimensionamento de abundância de tamanho que usam tamanhos médios de nível de espécie, os modelos de espectro de tamanho são ataxicos e podem explicar o tamanho de cada indivíduo dentro da amostra.O procedimento será Brandon Gravett, Sarah Headley e Giancarlo Racanelli, técnicos de campo. Depois de identificar as extremidades a montante e a jusante do alcance do estudo, marque as extremidades com fita de sinalização removível. Meça a largura do canal de fluxo molhado em cinco a 10 transectos distribuídos uniformemente ao longo da extensão do alcance do estudo, e estime a área total da superfície do estudo como a largura média do canal molhado multiplicada pelo comprimento total do alcance.Faça um nó de bowline solto em cada extremidade de um pedaço de corda de polipropileno e enrole a corda em torno de uma árvore, raiz, rocha grande ou outro objeto sólido nas extremidades para cima e para baixo do estudo alcançar como uma ân

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Research

JoVE Journal

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Ambiente

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Janela em um Microworld: Simple sistemas microfluídicos para estudar o transporte microbiana em Meios Porosos

Organismos microscópicos, como o nematóide de natação...

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Uma técnica para estimativa de laboratório da rede trófica eficiência de transferência de bifenil policlorados (PCB) congêneres de peixes piscívoros de suas presas é apresentado. Para maximizar a aplicabilidade dos resultados do laboratório para o campo, o piscívoro deve ser alimentado presa peixe que são tipicamente consumidos no campo.

Estimativa Laboratório de Líquido tróficas eficiências de transferência de PCB para Lake Trout (<em&gt; Salvelinus namaycush</em&gt;) De sua rapina

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