स्ट्रीम पारिस्थितिकी प्रणालियों में Macroinvertebrates और मछलियों के लिए आकार स्पेक्ट्रम मॉडलिंग

Environment

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Summary

यह संयुक्त मछली और wadable धाराओं और नदियों से अकशेरुकी डेटा के लिए आकार स्पेक्ट्रम (व्यक्तिगत द्रव्यमान और जनसंख्या घनत्व के बीच संबंध स्केलिंग) मॉडल करने के लिए एक प्रोटोकॉल है। तरीकों में शामिल हैं: मात्रात्मक मछली और अकशेरुकी नमूने इकट्ठा करने के लिए क्षेत्र तकनीक; प्रयोगशाला विधियों क्षेत्र डेटा मानकीकृत करने के लिए; और सांख्यिकीय डेटा विश्लेषण.

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McGarvey, D. J., Woods, T. E., Kirk, A. J. Modeling the Size Spectrum for Macroinvertebrates and Fishes in Stream Ecosystems. J. Vis. Exp. (149), e59945, doi:10.3791/59945 (2019).

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Abstract

आकार स्पेक्ट्रम एक व्युत्क्रम है, एलोमेट्रिक स्केलिंग संबंध औसत शरीर द्रव्यमान (एम) और घनत्व (डी) एक पारिस्थितिक समुदाय या खाद्य वेब के भीतर व्यक्तियों के बीच. महत्वपूर्ण बात, आकार स्पेक्ट्रम मानता है कि व्यक्तिगत आकार, बजाय प्रजातियों के व्यवहार या जीवन इतिहास विशेषताओं, एक पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर बहुतायत के प्राथमिक निर्धारक है. इस प्रकार, पारंपरिक allometric रिश्तों के विपरीत है कि प्रजातियों के स्तर के डेटा पर ध्यान केंद्रित (उदा., मतलब प्रजातियों' शरीर के आकार बनाम जनसंख्या घनत्व), आकार स्पेक्ट्रा विश्लेषण कर रहे हैं 'ataxic' - अलग-अलग नमूनों केवल उनके आकार से पहचान े ली जाती है, के विचार के बिना वर्गिकी पहचान. आकार स्पेक्ट्रम मॉडल पारंपरिक, जटिल खाद्य जाले के कुशल प्रतिनिधित्व कर रहे हैं और वर्णनात्मक के रूप में के रूप में अच्छी तरह से भविष्य कहनेवाला संदर्भों में इस्तेमाल किया जा सकता है (जैसे, बेसल संसाधनों में परिवर्तन करने के लिए बड़े उपभोक्ताओं की प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी). विविध जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों से अनुभवी अध्ययन भी आकार स्पेक्ट्रम ढलानों में समानता के मध्यम से उच्च स्तर की सूचना दी है, सुझाव है कि आम प्रक्रियाओं बहुत अलग सेटिंग्स में छोटे और बड़े जीवों की बहुतायत को विनियमित कर सकते हैं. यह wadable धाराओं में समुदाय स्तर के आकार स्पेक्ट्रम मॉडल करने के लिए एक प्रोटोकॉल है. प्रोटोकॉल तीन मुख्य चरणों के होते हैं. सबसे पहले, मात्रात्मक benthic मछली और अकशेरुकी नमूने है कि स्थानीय घनत्व का अनुमान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता इकट्ठा. दूसरा, सभी व्यक्तियों को ataxic इकाइयों में परिवर्तित करके मछली और अकशेरुकी डेटा का मानकीकरण (यानी, आकार से पहचाने गए व्यक्तियों, वर्गीकरण पहचान पर ध्यान दिए बिना), और लॉग2 आकार के डिब्बे के भीतर व्यक्तियों को संक्षेप. तीसरा, ataxic M और D अनुमानों के बीच संबंध को मॉडल करने के लिए रैखिक प्रतिगमन का उपयोग करें. विस्तृत निर्देश यहाँ प्रदान की जाती हैं इन चरणों में से प्रत्येक को पूरा करने के लिए, कस्टम सॉफ्टवेयर सहित D estimation और आकार स्पेक्ट्रम मॉडलिंग की सुविधा के लिए.

Introduction

शरीर का आकार स्केलिंग संबंधों, जैसे शरीर द्रव्यमान और चयापचय दर के बीच सकारात्मक संबंध, व्यक्तिगत जीव स्तर पर अच्छी तरह से जाना जाता है और अब संगठन के उच्च स्तर पर अध्ययन किया जा रहा है1,2,3 . ये एलोमीट्रिक संबंध अक्सर शक्ति-नियम के कार्य होते हैं, जो कि Y - ए एमख, जहाँ Y ब्याज का चर है (उदा., चयापचय, बहुतायत, या घर सीमा का आकार), M एक या औसत का शरीर द्रव्यमान है व्यक्ति, b एक स्केलिंग गुणांक है, और एक एक स्थिरांक है। सांख्यिकीय सुविधा के लिए, Y और M डेटा अक्सर लॉग-रूपांतरण विश्लेषण से पहले होते हैं, फिर प्रपत्र लॉग (Y) $ लॉग (a) + b लॉग (M) के रैखिक समीकरणों के साथ मॉडलिंग की जाती है, जहाँ और लॉग ( क)रेखीय मॉडल ढाल और अवरोधन, क्रमशः बन जाते हैं.

आकार स्पेक्ट्रम एलोमेट्रिक संबंध का एक प्रकार है जो घनत्व (डी , प्रति इकाई क्षेत्र के व्यक्तियों की संख्या) या बायोमास (बी, प्रति इकाई क्षेत्र व्यक्तियों के समummed द्रव्यमान) M के एक समारोह के रूप में भविष्यवाणी करता है (अतिरिक्त के लिए धारा 4 देखें) 'सामान्यीकृत' डी या बी अनुमान के उपयोग पर जानकारी.) एम और डी के बीच या एम और बीके बीच अन्य स्केलिंग संबंधों की तरह, आकार स्पेक्ट्रम बुनियादी और लागू पारिस्थितिकी में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है. जनसंख्या-स्तर पर, जीवविज्ञानी अक्सर घनत्व-निर्भर अस्तित्व के सबूत के रूप में नकारात्मक डी Image 1 एम संबंधों की व्याख्या करते हैं या पारिस्थितिकी तंत्र ले जाने की क्षमता के मॉडल के रूप में (यानी, 'स्व-थिंग नियम')4, 5. समुदाय स्तर पर, बी Image 1 एम संबंधों का उपयोग मानवजनित क्षोभ के सिस्टम-स्तर के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है, जैसे आकार-चयनात्मक मछली पकड़ने6,7. डी और बी के साथ एम के एलोमीट्रिक स्केलिंग भी जनसंख्या, समुदाय, और पारिस्थितिकी पारिस्थितिकी2,8,9को एकजुट करने के लिए हाल के प्रयासों के लिए केंद्रीय हैं ।  

आकार स्पेक्ट्रम की एक विशेष विशेषता यह है कि यह पूरी तरह से आचरीय9,10है . D Image 1 M या B Image 1 M डेटा के स्कैटरप्लॉट की तुलना करते समय यह बात याद करना आसान है, लेकिन टैक्सिक और ataxic मॉडल के बीच अंतर एक महत्वपूर्ण है। करात्मक मॉडलों में, किसी दी गई प्रजाति या टैक्सा11के प्रत्येक व्यक्ति के औसत शरीर द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व करने के लिए एकल एम मान का उपयोग किया जाता है। ataxic मॉडल में, एक डेटा सेट के भीतर सभी व्यक्तियों को शरीर के आकार के अंतराल या एम डिब्बे की एक श्रृंखला के बीच विभाजित कर रहे हैं, उनकी वर्गीकरण पहचान12की परवाह किए बिना. बाद, ataxic दृष्टिकोण जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों में फायदेमंद है जहां कई taxa अनिश्चित विकास प्रदर्शन और भोजन व्यवहार में एक या एक से अधिक ontogenetic बदलाव का अनुभव; इन उदाहरणों में, एक ही प्रजाति स्तर के एम औसत इस तथ्य को अस्पष्ट कर देगा कि एक प्रजाति अपने जीवन के इतिहास9,13,14में विभिन्न कार्यात्मक भूमिकाओं को भर सकती है . 

यहाँ, हम wadable धाराओं और नदियों के भीतर आकार स्पेक्ट्रम मात्रा निर्धारित करने के लिए एक पूरा प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. प्रोटोकॉल आवश्यक मछली और benthic मैक्रोइनवर्टेब्रेट डेटा इकट्ठा करने के लिए क्षेत्र नमूना तरीकों के साथ शुरू होता है। मछली एक 'तीन पास कमी' नमूना प्रक्रिया के माध्यम से एकत्र किया जाएगा. बहुतायत तो जिपिन विधि15के साथ कमी डेटा से अनुमान लगाया जाएगा . कमी नमूना में, एक बंद अध्ययन तक पहुँच के भीतर व्यक्तिगत मछलियों (यानी, व्यक्तियों न तो प्रवेश कर सकते हैं और न ही संलग्न पहुँच छोड़) तीन क्रमिक नमूनों के माध्यम से पहुँच से हटा रहे हैं. इस प्रकार, शेष मछलियों की संख्या उत्तरोत्तर समाप्त हो जाएगी। इस कमी की प्रवृत्ति से, अध्ययन तक पहुँच के भीतर कुल बहुतायत का अनुमान लगाया जा सकता है तो डी में परिवर्तित किया जा सकता है (मछली में प्रति m2),अध्ययन तक पहुँचने के ज्ञात सतह क्षेत्र का उपयोग कर. Benthic मैक्रोइनवर्टेरेट्स मानक निश्चित क्षेत्र samplers के साथ एकत्र किया जाएगा, तो पहचान की और प्रयोगशाला में मापा.

इसके बाद, संयुक्त मछली और मैक्रोइनवर्टेब्रेट डेटा को आकार के डिब्बे के बीच विभाजित किया जाएगा। परंपरागत रूप से, सप्तक या लॉग2 पैमाने (यानी, दोहरीकरण अंतराल) आकार बिन सीमाओं16सेट करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। एक बार आकार डिब्बे की एक सूची स्थापित किया गया है, उनके संबंधित आकार डिब्बे के बीच व्यक्तिगत benthic मैक्रोइनवर्टेवर्ट्स के विभाजन सीधा है क्योंकि अकशेरुकी सीधे इकाई क्षेत्र प्रति व्यक्तियों की संख्या के रूप में गणना कर रहे हैं. हालांकि, आकार डिब्बे के भीतर मछली बहुतायत का आकलन अधिक सार है क्योंकि इन अनुमानों को कमी डेटा से अनुमान हैं. इसलिए विस्तृत निर्देश आकार डिब्बे के भीतर मछली बहुतायत का अनुमान लगाने के लिए प्रदान की जाती हैं, वर्गीकरण पहचान के बावजूद, कमी नमूना डेटा से.

अंत में, रैखिक प्रतिगमन आकार स्पेक्ट्रम मॉडल के लिए इस्तेमाल किया जाएगा. इस प्रोटोकॉल के मूल, Kerr और Dickie16 के सामान्य विधि और McGarvey और Kirk द्वारा इस्तेमाल किया तरीकों के समान के साथ पूरी तरह से संगत है, 201817 मछली और पश्चिम वर्जीनिया धाराओं में invertebrate आकार स्पेक्ट्रम के एक अध्ययन में. इस प्रोटोकॉल का उपयोग करके, जांचकर्ताओं का बीमा कर सकते हैं कि उनके परिणाम सीधे अन्य अध्ययनों के साथ तुलनीय हैं जो केर और डिकी16पर बनाते हैं, जिससे मीठे पानी में शरीर के आकार स्केलिंग संबंधों की व्यापक और मजबूत समझ में तेजी आ जाती है पारिस्थितिकी तंत्र और तंत्र है कि उन्हें ड्राइव.

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Protocol

यहाँ वर्णित सभी तरीकों वर्जीनिया राष्ट्रमंडल विश्वविद्यालय के संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (IACUC) द्वारा अनुमोदित किया गया है.

1. संग्रह और मछली के नमूने के प्रसंस्करण

  1. एक बंद मछली विधानसभा बनाने के लिए अध्ययन तक पहुँचने के भीतर मछलियों को अलग करना
    1. अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम की पहचान करें (दिशा 'अपस्ट्रीम' का सामना कर रहे एक सर्वेक्षक के सापेक्ष है और जल धारा के खिलाफ) अध्ययन तक पहुँच के सिरों को फिर हटाने योग्य ध्वजा टेप के साथ समाप्त होता है चिह्नित करें।
      नोट: अध्ययन तक पहुँचने की कुल लंबाई मनमाने ढंग से है, लेकिन लंबे समय के लिए विभिन्न निवास प्रकार के एक प्रतिनिधि चयन शामिल होना चाहिए (जैसे, riffles, रन, पूल, undercut बैंकों) पूरी धारा के भीतर मौजूद. ज़्यादातर मामलों में, 100-200 मीटर अध्ययन की पहुँच पर्याप्त होगी।
    2. 5-10 transects पर गीला धारा चैनल की चौड़ाई को मापने, अध्ययन तक पहुँचने की लंबाई के साथ समान रूप से वितरित. अध्ययन के कुल पृष्ठीय क्षेत्र का अनुमान लगाकर पहुँच की कुल लंबाई से औसत गीला चैनल चौड़ाई गुणा करते हैं।
    3. सुरक्षित ब्लॉक जाल (यानी, अध्ययन तक पहुँचने के ऊपर और डाउनस्ट्रीम सिरों पर धारा चैनल के पार शीर्ष रेखा और वजन पर तैरता है और नीचे की रेखा पर वजन के साथ समुद्री मील रहित सीन)। मलबे और clogging के संचय को कम करने के लिए मोटे जाल (6.3-9.5 मिमी या 1/4-3/8 इंच जाल) के लिए मध्यम का उपयोग करें। छोटी मछलियों के माध्यम से पारित हो जाएगा के रूप में बड़े (gt; 12.7 मिमी) जाल का उपयोग न करें।
      नोट: नमूना करने से पहले, एक रिगिंग किट तैयार करें जिसमें शामिल हैं: (i) 8 लंबी ($15 मीटर लंबाई) पॉलीप्रोपलीन रस्सी के टुकड़े (9.5 मिमी या 3/ और (ii) 8 कैम-एक्शन टाई-डाउन पट्टियाँ। रैचेट-एक्शन पट्टियों का उपयोग न करें क्योंकि ये स्नैप कर सकते हैं और जब उनका लोड जारी किया जाता है तो गंभीर चोट हो सकती है।
      1. अध्ययन तक पहुँचने के अपस्ट्रीम अंत में, एक पेड़, रूट, बड़ी चट्टान, या अन्य ठोस वस्तु का पता लगाएं जिसका उपयोग स्ट्रीम के प्रत्येक ओर एक नेट को स्थिर करने के लिए किया जा सकता है। धारा के प्रत्येक ओर उपयुक्त लंगर बिंदुओं की उपलब्धता की संभावना अपस्ट्रीम सीमा की स्थिति को प्रभावित करेगा।
      2. पॉलीप्रोपीलीन रस्सी के एक टुकड़े का चयन करें और एक bowline गाँठ का उपयोग कर प्रत्येक छोर पर एक पाश बनाने के लिए। केवल एक bowline गाँठ का प्रयोग करें, के रूप में अन्य समुद्री मील स्थायी रूप से सील हो सकता है जब नमी और उच्च तनाव के संपर्क में. एक bowline गाँठ बांधने पर निर्देश के लिए, चित्र 1देखें.
      3. पेड़/रूट/रॉक के चारों ओर रस्सी लपेटें और एक छोर पर पाश के माध्यम से दूसरे छोर पर एक लंगर बिंदु बनाने के लिए पाश फ़ीड (चित्र2). पेड़/रूट/रॉक के चारों ओर लपेटे जोड़कर या हटाने के द्वारा रस्सी लंगर को छोटा या लंबा करें।
      4. धारा के विपरीत दिशा में दूसरा लंगर बिंदु स्थापित करने के लिए चरण 1.1.3.1.1.1.1 दोहराएँ।
      5. एक bowline गाँठ का उपयोग कर ब्लॉक नेट के चार कोनों में से प्रत्येक पर लाइनों में एक पाश बनाएँ. केवल एक धनुषरेखा गाँठ का प्रयोग करें (चित्र 1)।
      6. ब्लॉक नेट की शीर्ष पंक्ति के दोनों पक्षों को कनेक्ट करें (फ्लोट के साथ लाइन) कैम कार्रवाई टाई-डाउन पट्टियों का उपयोग करके लंगर अंक के लिए। टाई-डाउन पट्टा के दोनों छोर पर हुकों को ब्लॉक नेट के कोनों और एंकर बिंदुओं पर लूपों में सम्मिलित करें (चित्र 2)। संपर्क के प्रत्येक बिंदु को कसने के लिए कैम बकसुआ के माध्यम से टाई-डाउन पट्टा के मुक्त टेदर को खींचें।
        नोट: एंकर पर तनाव जारी करने के लिए (ब्लॉक नेट सेट-अप को समायोजित करने के लिए या नमूना पूरा होने पर ब्लॉक नेट को हटाने के लिए), प्रत्येक टाई-डाउन पट्टियों पर कैम बटन को दबाना।
      7. ब्लॉक नेट के नीचे लाइन सुरक्षित (भार के साथ लाइन) उन्हें तम्बू दांव के साथ धारा बैंक के लिए pinning द्वारा.
      8. ब्लॉक नेट नीचे पिन करने के लिए बड़ी चट्टानों का उपयोग कर धारा के नीचे के साथ एक मुहर की स्थापना। ऊपर की ओर का सामना कर रहे नेट के किनारे पर चट्टानों को रखें। सुनिश्चित करें कि नेट का शीर्ष जल स्तर से ऊपर रहता है (चित्र 2)। आवश्यकतानुसार लंगर बिंदु (ओं) की ऊँचाई समायोजित करें।
      9. अध्ययन पहुँच के डाउनस्ट्रीम अंत में 1.1.3.1-1.3.8 चरणों को दोहराकर एक दूसरे ब्लॉक नेट सेट करें।
  2. संलग्न अध्ययन पहुँच के भीतर 3 मछली नमूना कमी गुजरता के पहले प्रदर्शन. इस प्रोटोकॉल मानता है कि एक बैग इलेक्ट्रोफिशर उपलब्ध है और सभी सर्वेक्षण चालक दल के कर्मियों को ठीक से इसका इस्तेमाल करने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है. अन्य तरीकों संभावित इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन प्रतिनिधि मछली के नमूने इकट्ठा करने में के रूप में प्रभावी नहीं हो सकता है.
    नोट: छोटी-छोटी नदियों में, 4-5 लोग एक आदर्श चालक दल के आकार के होते हैं: एक इलेक्ट्रोफिशर को संचालित करने के लिए, दो से शुद्ध दंग रह गई मछलियों को, और एक या दो पकड़ बाल्टी और शटल पर कब्जा कर लिया मछलियों ले जाने के लिए। इसके अलावा, बैग electrofishing महत्वपूर्ण चोट पैदा कर सकता है, दोनों मछलियों और मनुष्यों धारा18. इसलिए सावधानी बरतना और उचित प्रशिक्षण प्राप्त करना महत्वपूर्ण है।
    1. संलग्न अध्ययन पहुँच के डाउनस्ट्रीम अंत में शुरू, बैकपैक इलेक्ट्रोफिशर को चालू करें और अपस्ट्रीम दिशा में चलें। धीरे-धीरे प्रगति, सभी इनस्ट्रीम आवासों का नमूना सुनिश्चित करने के लिए पूरे अध्ययन तक चलने वाली साइड-टू-साइड। जब upstream नेट तक पहुँच गया है, तो पहला अवक्षय पास पूर्ण हो गया है।
    2. समर्थन चालक दल के सदस्यों के नेता का पालन करें (जो इलेक्ट्रोफिशर काम कर रहा है), डुबकी जाल के साथ दंग रह मछलियों इकट्ठा के रूप में वे देखा और उन्हें अस्थायी बाल्टी में स्थानांतरित कर रहे हैं, तो वातित पकड़े टब के लिए. पर कब्जा कर लिया मछलियों स्वस्थ रहने के लिए सुनिश्चित करने के लिए वातन पत्थरों के साथ छोटी बैटरी संचालित 'बैट बाल्टी' पंप का प्रयोग करें।
      1. बहुत छोटे, युवा साल की मछलियों पर विशेष ध्यान दें क्योंकि उन्हें हाजिर करना और कब्जा करना मुश्किल होता है। जब छोटी मछलियों का कब्जा अत्यधिक अक्षम है, परिणाम पक्षपाती हो सकता है. इस घटना में, यह मछली डेटा से सबसे छोटा लॉग2 आकार वर्गों को दूर करने के लिए आवश्यक हो सकता है, लॉग2 आकार डिब्बे के भीतर घनत्व का आकलन करने से पहले (चरण 3.2.2 देखें).
        नोट: netting दंग रह मछलियों में सफलता जैविक और पर्यावरण की स्थिति के एक नंबर के साथ अलग अलग होंगे. उदाहरण के लिए, अशांत पानी जिसमें दृश्यता कम है, मछलियों को प्रभावी ढंग से खोजने और पकड़ने की क्षमता को बाधित करेगा; यदि टर्बिडता बहुत अधिक है, तो नमूना पुन: शेड्यूल किया जाना चाहिए, या कोई वैकल्पिक नमूना साइट चयनित की जानी चाहिए.
  3. प्रसंस्करण मछलियों पहली कमी पास में एकत्र
    1. निर्धारित करें कि संज्ञाहरण की आवश्यकता होगी या नहीं। लाइव मछलियों को संभालना अक्सर मुश्किल होता है, और मछली नमूनों के लिए तनाव और चोट को कम करने के लिए sedation आवश्यक हो सकता है। यदि संज्ञाहरण का उपयोग किया जाता है, तो दो विकल्प व्यापक रूप से (अप्रैल 2019 के रूप में) उपलब्ध हैं: ट्राइकेन-एस (ट्राइकेन मीथेनसल्फोनेट, एमएस-222) और कार्बन डाइऑक्साइड (बेकिंग सोडा)।
      नोट: Tricaine-एस उजागर मछली सुरक्षित रूप से भस्म किया जा सकता से पहले एक 21 दिन होल्डिंग अवधि जरूरत पर जोर देता है19,20, लेकिन यह वर्तमान में है (अप्रैल के रूप में 2019) केवल मछली शामक अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन द्वारा अनुमोदित.
    2. शामक का उपयोग करते समय, ध्यान से संवेदनाहारी उत्पाद के साथ प्रदान की सभी निर्देशों का पालन करें। सभी मामलों में, एक वातित पानी स्नान में संवेदनाहारी यौगिक मिश्रण. जब तक सीडेशन नहीं देखा जाता, तब तक स्नान में एकत्रित मछलियों को जलमग्न कर दिया जाता है। एक बार बेहोश हो जाने के बाद, जितनी जल्दी हो सके मछलियों को संसाधित करें, क्योंकि शामक के लंबे समय तक संपर्क करने से मृत्यु हो सकती है।
    3. पहचान के लिए व्यक्तिगत रूप से या छोटे बैचों में, होल्डिंग टैंक (के साथ या बिना) से नमूना मछलियों को पुनः प्राप्त करने के लिए छोटे डुबकी जाल का उपयोग करें। सफेद प्लास्टिक या तामचीनी ट्रे में नमूनों प्लेस और परीक्षा के लिए forceps और आवर्धक चश्मा का उपयोग करें. स्थानीय या क्षेत्रीय पहचान कुंजियों का उपयोग करें (उदा., "ओहायो की मछलियाँ")21 पहचान में सहायता करने के लिए.
    4. प्रत्येक नमूना के लिए कुल लंबाई (स्नाउट के सिरे से पुच्छल फिन के अंत तक) मापें तो एक क्षेत्र संतुलन पर वजन. यदि किसी इलेक्ट्रॉनिक संतुलन का उपयोग कर रहे हैं, 0.1 या 0.01 g शुद्धता के साथ एक का चयन करें। हाथ पर एक पारदर्शी प्लास्टिक बॉक्स रखें का उपयोग करने के लिए, के रूप में आवश्यक, एक हवा और बारिश चकरा के रूप में (यह संतुलन और नमूनों तौला जा रहा कवर करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए).
    5. निविड़ अंधकार डेटा शीट पर सभी जानकारी (जाति पहचान, कुल लंबाई, और वजन) रिकॉर्ड करें। एक मछली डेटा पत्रक का एक मुद्रण ीय उदाहरण अनुपूरक फाइल 1में प्रदान किया गया है।
    6. एक बार संसाधित होने के बाद, मछलियों को एक अलग वातित जोत/पुनर्प्राप्ति बिन में वापस कर दें। जब सभी मछलियों को संसाधित किया गया है, तो उन्हें डाउनस्ट्रीम ब्लॉक नेट के नीचे छोड़ दें।
      नोट: यदि आप गलती से उन्हें अपने संलग्न अध्ययन तक पहुँचने में जारी है, तो आप अपने नमूने को बर्बाद कर देगा! यदि संज्ञाहरण का इस्तेमाल किया गया था, जब तक सभी मछलियों को ठीक हो गया है और संतुलन हासिल है जारी करने के लिए प्रतीक्षा करें।
  4. दूसरी और तीसरी अवक्षय पास कर रहा है
    नोट: यदि पहले तीन पासों में एक मजबूत कमी की प्रवृत्ति प्रेरित नहीं है (यानी, अगर नमूना मछलियों की संख्या में तीसरे पास से उल्लेखनीय रूप से गिरावट नहीं आई है), तो मछली की बहुतायत का सही अनुमान लगाने के लिए अतिरिक्त पास की आवश्यकता हो सकती है22। समय की अनुमति, यह अक्सर सक्रिय रूप से चार या पांच लगातार कमी गुजरता आचरण करने के लिए एक अच्छा विचार है।
    1. जाँच करें कि upstream और downstream ब्लॉक नेट अभी भी सुरक्षित हैं। यदि या तो ब्लॉक नेट में महत्वपूर्ण मलबे को एकत्र किया गया है, तो इसे हाथ से उठाकर हटा दें।
    2. 1-2-1-3 के चरण दोहराकर शेष अवक्षय पास नमूने एकत्र कीजिए। सुनिश्चित करें कि नमूना प्रयास सभी तीन गुजरता के बीच लगातार रहता है. आंदोलन की एक ही गति का उपयोग करें (प्रक्रिया की सिफारिश की है समय) और एक ही चालक दल के सदस्यों नमूना पहुँच resurvey करने के लिए.
  5. समाप्त होने पर, ब्लॉक जाल को अलग करें और सभी लंगर सामग्री को हटा दें।

2. benthic मैक्रोइनवर्टेके नमूनों का संग्रह और प्रसंस्करण

  1. मछली नमूना पहुँच की सीमाओं के भीतर benthic मैक्रोइनवर्टे का नमूना साइटों का चयन करें जो अध्ययन पहुंच में मनाया भौतिक निवासों के प्रमुख प्रकार (उदा., riffles या रन) के प्रतिनिधि हैं।
  2. एक निश्चित क्षेत्र पारखी का उपयोग करना, पहले benthic मैक्रोइनवर्टेब्रेट नमूना इकट्ठा. व्यापक बजरी से पेबल आकार सामग्री के साथ उथले धाराओं में, Surber पारखी और हेस पारखी सबसे अधिक इस्तेमाल किया उपकरणों रहे हैं, लेकिन किसी भी निश्चित क्षेत्र पारखी इस्तेमाल किया जा सकता है। जब इन उपकरणों काम नहीं करते निवास के अन्य प्रकार के नमूने, Merritt एट अल से परामर्श करें. 23 और Hauer और Resh24|
    1. नमूना संग्रह नेट उन्मुख बहाव के साथ धारा नीचे के खिलाफ मजबूती से नमूना डिवाइस प्लेस; सब्सट्रेट के साथ एक फर्म सील स्थापित करने के लिए आवश्यक के रूप में बड़े cobbles ले जाएँ।
    2. एक तार या प्लास्टिक ब्रश का प्रयोग करने के लिए जोरदार 2 मिनट की अवधि के लिए नमूना क्षेत्र के भीतर सब्सट्रेट साफ़, disloded benthic मैक्रोइनवर्टेवर्टों नमूना जाल में बहाव करने के लिए अनुमति देता है.
    3. एक प्लास्टिक जार करने के लिए नेट से नमूना सामग्री स्थानांतरण और संरक्षण के लिए 70% आइसोप्रोपिल शराब के साथ कवर। जार लेबल और प्रयोगशाला में स्थानांतरण के लिए एक सुरक्षित स्थान में स्टोर.
  3. अतिरिक्त benthic मैक्रोइनवर्टेके नमूने ले लीजिए और संरक्षित, चरण 2.2 दोहरा.
    नोट: मैक्रोइनवर्टेके नमूनों कि एकत्र किया जाना चाहिए की संख्या चर और कुछ हद तक मनमाने ढंग से है. आदर्श रूप में, 5]10 प्रतिकृति नमूने एकत्र किया जाना चाहिए और व्यक्तिगत रूप से संरक्षित. कम से कम, 3 प्रतिकृति नमूने एकत्र किया जाना चाहिए.
  4. प्रसंस्करण के लिए प्रयोगशाला में सभी एकत्र नमूने वापस.
    नोट: आइसोप्रोपिल अल्कोहल एक ज्वलनशील तरल है और यदि संरक्षित नमूने जमीन या हवाई वाहक के माध्यम से भेजे जाएंगे, तो सभी उचित खतरनाक वस्तुओं/खतरनाक वस्तुओं के प्रशिक्षण, पैकिंग और शिपिंग आवश्यकताओं को पहले पूरा करने और संतुष्ट करने के लिए आवश्यक होगा।
  5. प्रयोगशाला में, सॉर्ट और संरक्षित benthic मैक्रोइनवर्टेवर्टे के नमूनों की पहचान।
    1. नमूना सामग्री को बारीक ढलाई करने के लिए बारीक तलछट से अलग करें, जैसे कि एक महीन-मेश छलनी (उदा., 125 या 250 मीटर) और rinsing में नमूना सामग्री डालकर।
    2. एक सफेद प्लास्टिक या तामचीनी ट्रे के लिए कुल्ला सामग्री स्थानांतरण, पानी की एक छोटी मात्रा के साथ कवर, और मैन्युअल रूप से ठीक बिंदु forceps के साथ शेष अवशेषों से मैक्रोइनवर्टेवर्टे चुनें. 70% आइसोप्रोपिल अल्कोहल के एक छोटे कंटेनर में मैक्रोइनवर्टेकोज रखें।
      नोट: मोटे पौधे या खनिज अवशेषों की एक बड़ी राशि नमूना सामग्री के साथ मिलाया जाता है, तो यह ट्रे में मैक्रोइनकशेरुकी देखने के लिए मुश्किल बना रही है, यह पहले सामग्री subdividing और के साथ काम करके शेष नमूना सामग्री को संसाधित करने के लिए आवश्यक हो सकता है कई छोटी मात्रा.
    3. eyepieces में से एक में स्थापित एक नेत्र माइक्रोमीटर के साथ एक विच्छेदन स्टीरियो माइक्रोस्कोप का उपयोग करना, सबसे कम व्यावहारिक वर्गीकरण स्तर के लिए नमूनों की पहचान. ज्यादातर मामलों में, यह परिवार या जीनस स्तर होगा.
      नोट: प्रसंस्करण और एक एकल अकशेरुकी नमूना की पूरी सामग्री की पहचान अक्सर 2-5 एच या उससे अधिक की आवश्यकता होगी। बजट पर्याप्त समय और सुनिश्चित करें कि वर्गीकरण कुंजी का एक उपयुक्त पुस्तकालय25,26,27,28 पहचान में सहायता करने के लिए उपलब्ध है.
    4. प्रत्येक नमूने के पूरे शरीर की लंबाई को मापने के लिए माइक्रोस्कोप नेत्रिका में नेत्र माइक्रोमीटर का उपयोग करें। यदि शरीर की लंबाई माप संभव नहीं है (जैसे, क्षतिग्रस्त या लापता पेट), सिर कैप्सूल चौड़ाई की माप पर्याप्त हो सकता है.
    5. शरीर की लंबाई या सिर कैप्सूल चौड़ाई माप और टैक्सॉन-विशिष्ट शरीर की लंबाई बनाम एम या सिर चौड़ाई बनाम प्रकाशित स्रोतों से एम प्रतिगमन समीकरणों का उपयोग कर प्रत्येक नमूने के लिए व्यक्तिगत शुष्क द्रव्यमान (एम) का अनुमान लगाएं 29, 30| उदाहरण के लिए, अनुभवजन्य शरीर की लंबाई (मिमी) बनाम एम (मिलीग्राम) समीकरण Benke एट अल में सूचना दी. 29 एल्डरफ्लाई सियालिस एसपी के लिए। (मेगालोप्टेरा, सियालिडी) म् है $ 0.0031 - कुल लंबाई2.801| इसलिए, 15 मिमी की कुल लंबाई के साथ एक सियालिस एसपी नमूना के लिए अनुमानित एम 6.104 मिलीग्राम है।
      नोट: यदि एक प्रकाशित लंबाई बनाम एम समीकरण एक विशेष टैक्सोन के लिए उपलब्ध नहीं है, वर्गीकरण संकल्प के एक उच्च स्तर पर एक उपयुक्त समीकरण स्थानापन्न (उदाहरण के लिए, उपयुक्त परिवार स्तर समीकरण प्रतिस्थापन जब जीनस स्तर समीकरण है उपलब्ध नहीं है) या एक समान शरीर के आकार के साथ एक बारीकी से संबंधित taxon से.

3. लॉग2 आकार के डिब्बे के भीतर मछली और benthic मैक्रोइनवर्टेब्राट घनत्व का अनुमान

आकार स्पेक्ट्रम विश्लेषण में उपयोग के लिए मछली और अकशेरुकी डेटा को प्रारूपित करने के लिए कैसे प्रदर्शन एक एनीमेशन http://bit.ly/SizeSpectraDensitiesपर उपलब्ध है .

  1. लॉग2 आकार के डिब्बे की एक श्रृंखला स्थापित करें जो सभी अकशेरुकी और मछली नमूनों को शामिल करेगा, जिसमें सबसे छोटी बेन्थिक मैक्रोइनवर्टेटो से लेकर सबसे बड़ी मछली तक शामिल होगी। सुनिश्चित करें कि सभी आकार के अनुमान मिलीग्राम शुष्क द्रव्यमान की इकाइयों में हैं।
    नोट: स्थिरता के लिए, हम McGarvey और Kirk17द्वारा इस्तेमाल आकार डिब्बे की सलाह देते हैं. इन आकार डिब्बे से लेकर 0.0001 करने के लिए 214,748.3648 मिलीग्राम. इन 31 लॉग2 आकार के डिब्बे में से प्रत्येक के लिए कम और ऊपरी सीमा के साथ एक स्प्रेडशीट अनुपूरक फ़ाइल 2में प्रदान की जाती है।
  2. इसी आकार डिब्बे में से प्रत्येक के भीतर मछली बहुतायत का अनुमान है।
    1. सबसे पहले जी गीला द्रव्यमान से सभी व्यक्तिगत मछली वजन परिवर्तित (क्षेत्र डेटा शीट पर दर्ज) को मिलीग्राम शुष्क द्रव्यमान के लिए. जल के आर्द्र-से-सूखी द्रव्यमान रूपांतरण कारक31 (1 ग्राम आर्द्र द्रव्यमान - 0ण्2 ह शुष्क द्रव्यमान) का उपयोग छ से मिलीग्राम में परिवर्तित करने के बाद किया जा सकता है।
    2. पहले, दूसरे, और तीसरे अवक्षय नमूनों के दौरान संबंधित आकार के डिब्बे (जाति पहचान के बावजूद) में से प्रत्येक के भीतर कब्जा कर लिया गया है कि व्यक्तिगत मछलियों की कुल संख्या का योग करें। एक उदाहरण अनुपूरक फ़ाइल 2में दिखाया गया है।
      नोट: बहुत छोटी मछलियों के पूर्वाग्रह के तहत नमूना भाप मछली नमूने में आम है और स्पष्ट हो जाएगा जब व्यक्तियों लॉग2 आकार डिब्बे के भीतर summed रहे हैं; छोटी मछलियों की बहुतायत स्पष्ट रूप से बड़े डिब्बे की तुलना में कम हो जाएगा (उदा., 5 बनाम 100 आसन्न आकार डिब्बे में व्यक्तियों). लॉगनिकालें 2 आकार डिब्बे जो स्पष्ट रूप से आकार स्पेक्ट्रम विश्लेषण से पहले पक्षपाती हैं (चरण 4 देखें) देखें.
    3. जिपिन अधिकतम संभावना समीकरण15,32 का उपयोग करने के लिए सबसे छोटी मछली आकार बिन के भीतर कुल मछली बहुतायत (n) का अनुमान है.
      1. के रूप में एक मध्यवर्ती एक्स आँकड़ों की गणना करके शुरू
        Equation 1
        जहाँ मैं ith sampling pass को निरूपित करता हूँ (i ] 1, 2, 3, आदि), k पास की कुल संख्या का प्रतिनिधित्व करता है (k ] 3, जब तक कि अतिरिक्त पास का सर्वेक्षण नहीं किया गया), और Ci कुल है आई पास के दौरान पकड़ी गई मछलियों की संख्या।
      2. समीकरण 2 में n मानों को कम करने के लिए पुनरावृत्ति द्वारा n के अधिकतम-likelihood अनुमान की गणना करें जब तक
        Equation 2
        जहां T k पास के दौरान कब्जा कर लिया व्यक्तियों की कुल संख्या है और सभी शेष चर समीकरण 1 में ऊपर परिभाषित के रूप में कर रहे हैं.
      3. शून्य गणना पहले, दूसरे, या तीसरे अवक्षय नमूने में मनाया जाता है, तो तीन अवक्षय नमूनों के बीच कैप्चर किए गए व्यक्तियों के योग के रूप में n का अनुमान है। समीकरण 1 और 2 का एक कार्य उदाहरण अनुपूरक फ़ाइल 2में दिखाया गया है।
        नोट: कई सॉफ्टवेयर अनुप्रयोगों को इस तरह के आर पैकेज 'FSA' (फिशरीस्टॉक स्टॉक आकलन)33में 'हटाने' समारोह के रूप में, कमी के नमूने से जिपिन बहुतायत अनुमान की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, यह मैन्युअल रूप से एक स्प्रेडशीट में समीकरण 1 और 2 को हल करने के लिए और अधिक शिक्षाप्रद है। Lockwood और Schneider34 और अनुपूरक फाइल 2में विस्तृत निर्देश प्रदान किए गए हैं.
    4. शेष मछली आकार डिब्बे में से प्रत्येक के लिए चरण 3.2.3 दोहराएँ.
    5. ऊपर दिए गए चरण 1.1.2 से सर्वेक्षण ित पहुँच के कुल सतह क्षेत्र अनुमान से n को विभाजित करके प्रत्येक आकार बिन जिसमें मछली के लिए n अनुमान को प्रति 1 उ2D अनुमान में कनवर्ट करें। उदाहरण के लिए, यदि जिपिन का अनुमान 70 मछलियां है और सर्वेक्षण किए गए पहुँच का पृष्ठ क्षेत्र1,200 उ2है, तो D $ 0ण्058 मछली/
  3. क्षेत्र नमूनों में से प्रत्येक से परिणाम पूलिंग द्वारा लॉग2 आकार डिब्बे के भीतर benthic मैक्रोइनवर्टे बहुतायत का अनुमान (यानी, अलग-अलग नमूनों की एक सूची में दोहराने के नमूनों से परिणाम गठबंधन), तो की कुल संख्या संक्षेप प्रत्येक आकार बिन के भीतर व्यक्तियों.
    नोट: यदि चरण 2.5.5 में प्रयुक्त लंबाई द्रव्यमान समीकरण ों की इकाइयों में अलग-अलग वजन अनुमान उत्पन्न करते हैं, तो बेंथिक मैक्रोइनवर्टेट्स के लिए कोई अतिरिक्त इकाई रूपांतरण आवश्यक नहीं है।
  4. प्रत्येक आकार बिन के भीतर अनुमान benthic मैक्रोइनवर्टेवर्टडी के रूप में
    Equation 3
    उदाहरण के लिए, यदि 6 benthic मैक्रोइनवर्टेके नमूने एक मानक हेस डिवाइस के साथ एकत्र किए गए थे (सतह क्षेत्र ] 0.086 m2) और कुल 110 व्यक्तियों को दिए गए आकार बिन के भीतर गिना गया था, तो उस आकार बिन के लिए D अनुमान 213 व्यक्तियों/ .
  5. मछलियों और benthic मैक्रोइनवर्टेकोट्स के लिए डी परिणामों को लॉग2 आकार बिन प्रति डी अनुमानों की एक एकल तालिका में संयोजित करें। यदि मछली और मैक्रोइनवर्टेज़ एक ही आकार के बिन (सबसे बड़ी अकशेरुकी और छोटी मछलियों के लिए हो सकता है एक दुर्लभ घटना) में पाए जाते हैं, तो उस आकार बिन के लिए कुल डी अनुमान प्राप्त करने के लिए उनके संबंधित डी अनुमान का योग करें।
  6. किसी भी 'रिक्त' लॉग2 आकार डिब्बे हटाएँ (यानी, शून्य के डी मूल्यों के साथ आकार डिब्बे), के रूप में खाली डिब्बे रैखिक प्रतिगमन मॉडल है कि आकार स्पेक्ट्रा पैरामीटर का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है पूर्वाग्रह होगा35,36.

4. benthic मैक्रोइनवर्टेऔर मछली आकार स्पेक्ट्रम मॉडलिंग

  1. निम्न मानों में से किसी एक का उपयोग करके प्रत्येक लॉग2 आकार बिन (र्) के लिए औसत शुष्क द्रव्यमान का अनुमान लगाएँ: (i) प्रत्येक आकार बिन के लिए न्यूनतम मान (कम सीमा); (ii) अधिकतम मान (ऊपरी सीमा); (iii) अंकगणितीय माध्य (न्यूनतम और अधिकतम का); या (iv) ज्यामितीय माध्य (न्यूनतम और अधिकतम का)35.
    नोट: नीचे दिखाए गए उदाहरणों में, $ प्रत्येक लॉग2 आकार बिन के अंकगणितीय माध्य के रूप में अनुमान लगाया गया था (देखें अनुपूरक फ़ाइल2).
  2. प्रत्येक लॉग2 आकार बिन के लिए डी अनुमान को उसकी संबंधित चौड़ाई (यानी, ऊपरी और निचली सीमा के बीच का अंतर)16,35से विभाजित करके 'सामान्य'। यह गैर-यूनिफ़ॉर्म लॉग2 आकार अंतराल को रेखीय प्रतिगमन मॉडल में पूर्वाग्रह पैदा करने से रोक देगा जिसका उपयोग आकार स्पेक्ट्रम पैरामीटर35,37,38का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है .
  3. वक्ररेखी डी Image 1 एम संबंध को रेखीय संबंध में कनवर्ट करने के लिए सभी $ और $ डेटा को रूपांतरित करें. फिर साधारण कम से कम वर्गों प्रतिगमन के साथ लॉग10($) का उपयोग करें और लॉग10($) डेटा के रूप में आकार स्पेक्ट्रम मॉडल करने के लिए 
    Equation 4
    जहाँ लॉग10(एक) अवरोधन है और रैखिक आकार स्पेक्ट्रम मॉडल की ढलान है.

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Representative Results

उदाहरण के परिणाम, मूल क्षेत्र डेटा सहित, Slaunch कांटा, पश्चिम वर्जीनिया, दक्षिणी पश्चिम वर्जीनिया में एक छोटी सी धारा के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं. अतिरिक्त आकार स्पेक्ट्रा मॉडल परिणाम भी एक ही क्षेत्र में दो अन्य धाराओं के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं: शिविर क्रीक और केबिन क्रीक, पश्चिम वर्जीनिया. ये तीन अध्ययन साइटों McGarvey और Kirk17में शामिल हैं, लेकिन यहाँ प्रस्तुत डेटा मई 2015 में एकत्र नए नमूनों से कर रहे हैं. एक पूरी तरह से काम किया, आकार स्पेक्ट्रम मॉडलिंग प्रक्रिया का मैनुअल उदाहरण अनुपूरक फ़ाइल 2में Slaunch कांटा डेटा के लिए शामिल किया गया है. वैकल्पिक रूप से, सभी गणना एक कस्टम आकार स्पेक्ट्रम आवेदन के साथ स्वचालित किया जा सकता है (चित्र 3देखें) http://bit.ly/SizeSpectra पर.

तीन अध्ययनधाराओं में से प्रत्येक में संयुक्त बेंथिक मैक्रोइनवर्टेगेट और मछली डेटा के लिए एक स्पष्ट, नकारात्मक संबंध Image 1 पाया गया (चित्र4)। आकार स्पेक्ट्रम ढलानों सभी के बीच थे -1.7 और -1.8, ओवरलैपिंग 95% विश्वास अंतराल के साथ (यानी, $ 1.96 मानक त्रुटियों). आकार स्पेक्ट्रम ढलानों में यह समानता इंगित करता है कि बहुतायत सभी तीन धाराओं में लगभग बराबर दरों पर शरीर के आकार में वृद्धि के साथ कम हो जाती है. हालांकि, भिन्न आकार स्पेक्ट्रम अवरोधन बताते हैं कि समग्र में मतभेद - धाराओं के बीच चर रहे हैं, शिविर क्रीक में उच्चतम घनत्व के साथ (अवरोधन $ 0.71) और केबिन क्रीक में बहुत कम घनत्व (इंटरसेप्ट $ 0.07). 

Figure 1
चित्र 1. bowline गाँठ के चार कदम उदाहरण.
मूल उदाहरण लुइस Dantas द्वारा बनाया गया था और https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bowline_in_four_steps.png पर उपलब्ध है. इस छवि को स्वतंत्र रूप से एक CC-BY-SA-3.0 क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) के तहत वितरित किया जाता है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2. ब्लॉक नेट सेट अप की मिसाल.
ऊपरी पैनल एक सुरक्षित ब्लॉक नेट के सामान्य उपस्थिति और अभिविन्यास से पता चलता है। लोअर पैनल एक ब्लॉक नेट सुरक्षित करने के लिए महत्वपूर्ण चरणों पर जोर देती है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3. आकार स्पेक्ट्रम आवेदन की स्क्रीन पर कब्जा.
सॉफ्टवेयर ऑनलाइन होस्ट किया जाता है (http://bit.ly/SizeSpectra) और सभी कार्यों को एक सरल, चित्रमय यूजर इंटरफेस के माध्यम से पहुँचा रहे हैं। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4. तीन पश्चिम वर्जीनिया धाराओं से Ataxic आकार स्पेक्ट्रा भूखंडों.
बेंटिक मैक्रोइनवर्टेब्रेट और मछली डेटा रंग से प्रतिष्ठित हैं। प्रत्येक प्लॉट में, लॉग2 आकार के डिब्बे के भीतर औसत व्यक्तिगत शुष्क द्रव्यमान (र्) x-अक्ष पर दिखाया गया है और सामान्यीकृत घनत्व ($) y-अक्षपर दिखाया गया है। कम से कम वर्गों प्रतिगमन लाइनों रैखिक मॉडल ढलानों के साथ प्रत्येक भूखंड पर आरोपित कर रहे हैं (slo.), अवरोधन (int.), और निर्धारण के गुणांक (2). मानक त्रुटियों ढलानों और अवरोधन के लिए कोष्ठक में शामिल किए गए हैं. तुलना में सहायता करने के लिए, सभी साजिश अक्ष समान तराजू पर दिखाए जाते हैं। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5. कर िक शरीर द्रव्यमान बनाम Slaunch कांटा में घनत्व संबंध.
प्रत्येक डेटा बिंदु (डायमंड) एक ही टैक्सोन के माध्य शरीर द्रव्यमान (एम, शुष्क द्रव्यमान ) और अनुमानित घनत्व (डी) का प्रतिनिधित्व करता है। रैखिक प्रतिगमन मॉडल अकशेरुकी के लिए अलग से और मछलियों के लिए (डैश्ड काली लाइनों), साथ ही संयुक्त taxa (ठोस ग्रे लाइन) के लिए दिखाए जाते हैं। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

अनुपूरक फाइल 1. उदाहरण फ़ील्ड डेटा पत्रक का उपयोग मछली की पहचान, लंबाई और भार रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है. इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

अनुपूरक फाइल 2. Slaunch कांटा, पश्चिम वर्जीनिया से benthic मैक्रोइनवर्टेऔर मछली डेटा (मई 2015) का उपयोग कर, आकार स्पेक्ट्रम मॉडलिंग प्रक्रिया का एक पूरी तरह से काम उदाहरण. इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

इस ataxic आकार स्पेक्ट्रम प्रोटोकॉल धारा मछलियों और अकशेरुकी के समुदायों के भीतर परिमाण और मॉडल आकार संरचना के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. धारा पारिस्थितिक तंत्र में पिछला आकार स्पेक्ट्रम अध्ययन मूल वर्णनात्मक अनुसंधान39,40 से लेकर अनुदैर्घ्य नदी प्रोफाइल41 और विशिष्ट जैव-भौगोलिक क्षेत्रों में42से भिन्न है . मौसमी तुलना43,44 की गई है और हाल ही में , आकार स्पेक्ट्रम पैरामीटरों में मौसमी परिवर्तनों को जल तापमान और जल विज्ञान17से जोड़ा गया है . आकार स्पेक्ट्रम ढलानों भी लगातार ट्राफिक स्तर45,46के बीच ट्राफिक हस्तांतरण दक्षता का अनुमान लगाने के लिए इस्तेमाल किया गया है , जबकि आकार स्पेक्ट्रम अवरोधन खाद्य वेब क्षमता या पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादकता के लिए परदे के पीछे के रूप में इस्तेमाल किया गया है 47 , 48.इन विविध उदाहरणों से पता चलता है कि आकार स्पेक्ट्रम मॉडल कई अलग अलग संदर्भों में लागू किया जा सकता है. इसके अलावा, जब आवश्यक समायोजन नमूना तरीकों के लिए किया जाता है, आकार स्पेक्ट्रम विश्लेषण बड़ी नदियों सहित पारिस्थितिकी प्रणालियों के अन्य प्रकार के लिए लागू होते हैं48,49,50, झीलों51 52,53और समुद्री वातावरण54,55,56.

एक सवाल है कि पैदा हो सकता है जब एक आकार स्पेक्ट्रम विश्लेषण पर विचार कर रहा है कि क्या ataxic आकार स्पेक्ट्रम मॉडल पारंपरिक डी Image 1 एम मॉडल है कि करात्मक डेटा का उपयोग करें की तुलना में मौलिक रूप से अलग हैं (यानी, एक एकल औसत शरीर द्रव्यमान और घनत्व प्रत्येक taxa के लिए अनुमान)57| सब के बाद, taxic और ataxic मॉडल दोनों नकारात्मक D Image 1 M संबंध है कि जब लॉग-लॉग अक्ष पर प्लॉट किया गया समान प्रकट हो सकता है की विशेषता है। सिद्धांत रूप में, जब अनुसंधान उद्देश्य यह समझना है कि बायोमास कैसे वितरित किया जाता है या कैसे ऊर्जा धारा पारिस्थितिकी तंत्र9में स्थानांतरित की जाती है, तो एक टेक्सिक तरीकों को टैक्सिक तरीकों से बेहतर होना चाहिए। इसका कारण यह है कि मतलब शरीर द्रव्यमान अनुमान (किसी दिए गए टैक्सोन के लिए) व्यक्तिगत आकार में महत्वपूर्ण भिन्नता अस्पष्ट कर सकते हैं. अपने जीवन के इतिहास के दौरान अनेक जलीय जीव अपने शरीर के द्रव्यमान को परिमाण के अनेक क्रमों से बढ़ाते हैं और भोजन व्यवहार14,58,59में एक या अधिक आनुवंशिक परिवर्तनों का अनुभव करते हैं . टैक्सिक विश्लेषण में इस्तेमाल औसत शरीर द्रव्यमान अनुमान इसलिए भ्रामक हो सकता है, जबकि ataxic तरीकों मनाया शरीर के आकार की पूरी रेंज शरीर के आकार स्केलिंग16के अध्ययन में बनाए रखने के लिए अनुमति देते हैं.  

ataxic और taxic तरीकों के बीच व्यावहारिक मतभेद भी अनुभवजन्य रूप से प्रदर्शित किया जा सकता है. चित्रा 5में, हम Slaunch Fork, पश्चिम वर्जीनिया से करिक डी Image 1 एम संबंध दिखाने के लिए, एक ही benthic अकशेरुकी और मछली डेटा है कि चित्रा 4 में ataxic आकार स्पेक्ट्रम साजिश में इस्तेमाल किया गया का उपयोग कर (Slaunch कांटा के लिए रॉ डेटा अनुपूरक फ़ाइल 2में शामिल हैं). जब एम सभी व्यक्तियों के माध्य शुष्क द्रव्यमान के रूप में अनुमान लगाया जाता है और D का अनुमान व्यक्तियों की राशि के रूप में लगाया जाता है (किसी दिए गए टैक्सोन के प्रति व्यक्तियों को मानकीकृत), डी Image 1 एम मॉडल की ढलान (ठोस ग्रे) चित्र 5) में प्रतिगमन रेखा -0.59 तक बढ़ जाती है। इसके अलावा, नकारात्मक डी Image 1 एम संबंध प्रमुख टैक्सा समूहों (इनवर्टेक्ट्स बनाम मछलियों) के बीच एम और डी में अंतर का एक समारोह बन जाता है; एक महत्वपूर्ण डी Image 1 एम संबंध का प्रमाण कमजोर होता है जब अकशेरुकी और मछलियों की अलग-अलग जांच की जाती है (चित्र 5में डैश्ड प्रतिगमन रेखाएं )। यह ataxic के Image 1 साथ एक बिल्कुल विपरीत है - मॉडल है, जो एक चिकनी पता चलता है, लगभग घनत्व में लगातार कमी के रूप में शरीर द्रव्यमान बढ़ जाती है (चित्र 4देखें).    

आकार स्पेक्ट्रम विश्लेषण में चिंता का एक महत्वपूर्ण बिंदु ataxic $ और डेटा का स्वरूपण है. तीन अनुक्रमिक कदम - लॉग2 आकार डिब्बे के बीच व्यक्तियों विभाजन, प्रत्येक आकार बिन के लिए घनत्व अनुमान सामान्यीकरण, और लॉग 10 सभी के परिवर्तन -और $ डेटा (ऊपर विस्तृत के रूप में) - पहले पूरा किया जाना चाहिए मानकीकृत आकार स्पेक्ट्रम मॉडल की तुलना में कर रहे हैं16. लेकिन कई मामलों में, अध्ययन है कि रिपोर्ट आकार स्पेक्ट्रम परिणाम विभिन्न तरीकों का उपयोग किया है38. उदाहरण के लिए, कुछ लेखकों लॉग2 आकार डिब्बे और लॉग-रूपांतरण डेटा का उपयोग किया है, लेकिन उनके डी अनुमान39,42सामान्य नहीं किया. दूसरों ने अपने ataxic डेटा को लॉग5 के बीच विभाजित किया है या10 आकार के डिब्बे लॉग करें , उनके डी अनुमान38,40,41को सामान्य किए बिना . आकार स्पेक्ट्रम प्रोग्राम (http://bit.ly/SizeSpectra) के 'उदाहरण डेटा और परिणाम' पृष्ठ पर, हम 10 रूपांतरण लॉग करें और घनत्व अनुमान के सामान्यीकरण मनाया डी पर है कि प्रभाव वर्णन करने के लिए toggles शामिल Image 1 M संबंध (चित्र 3देखें ) इन visualizations प्रदर्शन क्यों यह पूरा पालन करने के लिए महत्वपूर्ण है, अनुक्रमिक विधि Kerr और Dickie में प्रस्तुत16 और विस्तृत यहाँ, विशेष रूप से जब तुलना विभिन्न आकार स्पेक्ट्रम मॉडल के बीच किया जाएगा. 

आकार स्पेक्ट्रम परिणाम भी आकार डिब्बे के बीच अलग-अलग नमूनों विभाजन करने के लिए प्रयोग किया जाता है कि binning प्रक्रिया के प्रति संवेदनशील हो सकता है। इस कारण से, एडवर्ड्स एट अल. 60 आकार स्पेक्ट्रम है कि अलग-अलग आकार के संचयी वितरण का उपयोग करता है, बजाय binned आकार डेटा मॉडल के लिए एक अधिकतम संभावना विधि विकसित की है। इस नए दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि आकार स्पेक्ट्रम मापदंडों की तुलना चर binning योजनाओं द्वारा पक्षपाती नहीं किया जाएगा. यह इसलिए आकार स्पेक्ट्रम अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण अग्रिम है. हालांकि, अलग-अलग नमूनों के संचयी वितरण का उपयोग तब नहीं किया जा सकता जब कोई द्वितीयक विधि, जैसे कि यहाँ उपयोग की जाने वाली जिपिन अवक्षय आकलन विधि या तुलनात्मक चिह्न-पुनर्ग्रहण टैगिंग विधि, की जनसंख्या के लिए D का अनुमान लगाने के लिए आवश्यक है ब्याज; संचयी वितरण केवल तभी कार्य करेगा जब D अनुमान सीधे अपरिष्कृत नमूना सामग्री से अनुमान ित किए जा सकते हैं. वर्तमान संदर्भ में, संचयी वितरण benthic अकशेरुकी डेटा के लिए बनाया जा सकता है (प्रति इकाई नमूना क्षेत्र की गणना करता है), लेकिन मछली डेटा के लिए नहीं (कुल बहुतायत कमी के नमूने से अनुमान लगाया). इसलिए हम अन्य लोगों को अनुपूरक फ़ाइल 2में सूचीबद्ध विशिष्ट आकार के डिब्बे का उपयोग करने के लिए प्रोत्साहित करते हैं. इन आकार डिब्बे सबसे धारा अध्ययन के लिए अच्छी तरह से काम करना चाहिए (यानी, सबसे macrofauna कि छोटे धाराओं में सामना किया जाएगा के आकार रेंज शामिल) और अगर लगातार इस्तेमाल किया, यह सुनिश्चित करने में मदद मिलेगी कि आकार स्पेक्ट्रम मॉडल विभिन्न प्रणालियों से सीधे कर रहे हैं तुलनीय.

अंत में, हम चेतावनी देते हैं कि benthic मैक्रोइनवर्टेज़ और मछलियों के लिए यहाँ विस्तृत क्षेत्र नमूना तरीकों कुछ लॉग2 आकार डिब्बे के भीतर डी कम कर सकते हैं अगर जलीय macrofauna के अन्य प्रकार के स्थानीय रूप से मौजूद हैं. समशीतोष्ण, उतारा योग्य धाराओं और नदियों में, इन अन्य मैक्रोफाना अक्सर क्रेफ़िश61 और समन्दर62के अनुरूप होगा. जब संभव हो, इन जीवों के प्रतिनिधि नमूने एकत्र करने के लिए अतिरिक्त कदम उठाए जा सकते हैं। हालांकि, क्रेफ़िश और समन्दर घनत्व के सटीक अनुमान प्राप्त करने के लिए मुश्किल हो सकता है। उदाहरण के लिए, बैकपैक इलेक्ट्रोफिशर, सीन जाल, चारा जाल, और कस्टम-निर्मित क्वाड्रेट samplers सभी क्रेफ़िश घनत्व और आकार संरचना का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, लेकिन कोई भी विधि व्यापक रूप से बेहतर63के रूप में मान्यता प्राप्त है,64, 65.क्रेफ़िशों और समन्दरों को शामिल करने के लिए उपयुक्त कदम इसलिए स्थानीय पर्यावरणीय स्थितियों और स्थानीय बायोटा के पूर्व ज्ञान पर निर्भर करेंगे. कम से कम, जांचकर्ताओं को यह समझना चाहिए कि अगर क्रेफ़िश और/या समन्दर मौजूद हैं, लेकिन नमूना नहीं हैं, तो डी अनुमान बड़े लॉग2 आकार के डिब्बे के भीतर सही डी मूल्यों को कम करके आंका जाएगा, व्यक्तिगत क्रेफ़िश के रूप में और समन्दर शरीर जनता आम तौर पर धारा मछली शरीर जनता के लिए तुलनीय हैं.

इन चिंताओं के बावजूद, जलीय आकार स्पेक्ट्रम पर अनुसंधान के एक बढ़ते शरीर से पता चलता है कि जलीय जीव अपेक्षाकृत सरल एम स्केलिंग कानूनों का पालन कर सकते हैं, जैसा कि पीटर्स1, शेल्डन एट अल.66, एंडर्सेन और बेयर67 द्वारा भविष्यवाणी की गई है , और अन्य. यहाँ प्रस्तुत तरीके, अगर मोटे तौर पर अपनाया, धारा पारिस्थितिकी प्रणालियों में आकार स्पेक्ट्रम पर एक बड़े और भौगोलिक रूप से व्यापक डेटाबेस का निर्माण करने में मदद कर सकते हैं. यह बदले में आधारभूत गतिशीलता की महत्वपूर्ण समझ की सुविधा होगी कि आकार स्पेक्ट्रम और लागू प्रयासों में सहायता को रेखांकित करने के लिए आशा कैसे क्षोभ आकार संरचित धारा समुदायों को प्रभावित करेगा.

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Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

इस काम के लिए अनुदान राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान डीईबी-1553111) और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए Eppley फाउंडेशन द्वारा प्रदान की गई थी. इस पांडुलिपि VCU चावल नदियों केंद्र योगदान #89 है.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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.

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References

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