Modellering av storleks spektrumet för Makroryggradslösa djur och fiskar i ström ekosystem

Summary

Detta är ett protokoll för att modellera storleken spektrum (skala förhållandet mellan individuell massa och befolkningstäthet) för kombinerade fisk och ryggradslösa data från wadable strömmar och floder. Metoder inkluderar: fälttekniker för att samla in kvantitativa fisk och ryggradslösa djur prover; Lab metoder för att standardisera fältdata; och statistisk dataanalys.

Abstract

Storleken spektrum är en omvänd, allometriska skalning relation mellan genomsnittlig kroppsmassa (M) och densitet (D) av individer inom en ekologisk gemenskap eller livsmedel webben. Viktigt är att storleken spektrum förutsätter att enskilda storlek, snarare än art ' beteendemässiga eller livshistoria egenskaper, är den primära bestämnings faktorn för överflöd inom ett ekosystem. Således, till skillnad från traditionella allometriska relationer som fokuserar på Art-nivå data (t. ex. menar artens kroppsstorlek kontra befolkningstäthet), är storleks spektra analyser "ataxic"-enskilda prover identifieras endast genom sin storlek, utan hänsyn till taxonomisk identitet. Storlek Spectra modeller är effektiva representationer av traditionella, komplexa livsmedel Webs och kan användas i beskrivande såväl som prediktiva sammanhang (t. ex. förutsäga svar av stora konsumenter till förändringar i basala resurser). Empiriska studier från olika akvatiska ekosystem har också rapporterat måttliga till höga nivåer av likhet i storlek Spectra sluttningar, vilket tyder på att vanliga processer kan reglera överflöd av små och stora organismer i mycket olika inställningar. Detta är ett protokoll för att modellera community-nivå storlek spektrum i wadable strömmar. Protokollet består av tre huvudsteg. Först samla kvantitativa bentiska fisk och ryggradslösa prover som kan användas för att uppskatta lokala tätheter. För det andra, standardisera fisken och ryggradslösa data genom att omvandla alla individer till ataktisk-enheter (dvs individer identifierade efter storlek, oavsett taxonomisk identitet), och summera individer inom log₂ storlek papperskorgar. För det tredje, Använd linjär regression för att modellera relationen mellan ataktisk M och D uppskattningar. Detaljerade instruktioner finns här för att slutföra var och en av dessa steg, inklusive anpassad programvara för att underlätta D uppskattning och storlek Spectra modellering.

Introduction

Kroppsstorlek skalning relationer, såsom den positiva kopplingen mellan kroppsmassa och ämnesomsättning, är välkända på individuell organism nivå och nu studeras på högre nivåer av organisation^1,2,3 . Dessa allometriska relationer är oftast Power-Law funktioner i form Y = am^b, där Y är variabeln av intresse (t. ex. metabolism, överflöd, eller hem intervall storlek), M är kroppsmassan av en enda eller genomsnittlig individuell, b är en skalningskoefficient, och a är en konstant. För statistisk bekvämligh....

Protocol

Alla metoder som beskrivs här har godkänts av den institutionella djuromsorg och användning kommittén (IACUC) av Virginia Commonwealth University.

1. insamling och bearbetning av fiskprover

1. Isolating fiskar inom studien Reach för att skapa en sluten fisk assemblage
   1. Identifiera uppströms och nedströms (riktningen är relativ till en SURVEYOR Facing "uppströms" och mot vattenströmmen) ändarna av studien Reach sedan markera ändarna med avtagbar flaggning tejp.
      Obs: den totala längden av Studiens räckvidd är godtycklig men bör vara tillräckligt lång för att omfatta ett representativt urval....

Discussion

Detta ataktisk size Spectra-protokollet kan användas för att kvantifiera och modell storlek struktur inom samhällen av ström fiskar och ryggradslösa djur. Tidigare storlek Spectra studier i ström ekosystem har varierat från grundläggande beskrivande forskning^39,40 till jämförelser längs en längsgående flod profil⁴¹ och bland olika biogeografiska regioner⁴². Säsongs jämförelser har utförts

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.