Informacija

Ar yra būdingų problemų imituojant jūrų aplinką, palyginti su sausumos sistemomis?

Ar yra būdingų problemų imituojant jūrų aplinką, palyginti su sausumos sistemomis?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mes auginame daugybę sausumos organizmų šiltnamiuose ir arklidėse, kur jie gyvena visiškai dirbtinėje aplinkoje. Atrodo, kad tai daug mažiau taikoma jūrų organizmams, pvz., Žuvims. Akvariumai (ypač sūraus vandens įvairovė) atrodo gana nestabilūs ir reikalauja daug priežiūros, o komercinio masto įrenginiai, kaip ir lašišų ūkiai, įrengiami vandenyne, o ne atskirame rezervuare.

Ar yra įgimtų sunkumų auginant jūrų organizmus, ar tiesiog žmonija nesistengė taip stipriai, kaip su sausumos rūšimis?


Tikriausiai tai priklauso nuo jūsų nurodomo jūrų organizmo tipo, kai kurie bus daug ištvermingesni nei kiti, o kai kurie išvis negalės prisitaikyti prie pokyčių. Dėl didžiulio aplinkos, iš kurios kilusios jūros žuvys, masto tikėtina, kad jų natūralioje buveinėje sąlygos, kuriomis jos gyvena, nėra veikiamos drastiškų vandens chemijos ar temperatūros pokyčių [1][2]. Taigi atkurti tokias sąlygas jiems žmogaus sukurtose buveinėse, jau nekalbant apie jų išsaugojimą, bus nepaprastai sunku. Be to, jei galvojate apie sąlygas, su kuriomis daugumai (bus tam tikrų išimčių) sausumos gyvūnų ir augalų tenka susidurti kasdien, jie turi sugebėti susidoroti su tam tikrais drėgmės, temperatūros, oro, šviesa ir tt, todėl yra labai pritaikomi pagal poreikį.

Kitos problemos gali kilti dėl tinkamo pašaro tiekimo. Dirbtinėmis sąlygomis maistas gali būti ne natūralus pakaitalas, o tai greičiausiai sukels problemų rūšims, kurioms reikalinga labai specializuota dieta. Sausumos gyvūnai, kuriuos mes linkę plačiai auginti, yra visaėdžiai/žolėdžiai, kuriuos nėra sunku patenkinti. Kita vertus, žuvis iš jūros, kuriai reikia kitos rūšies žuvų, randamų tik tam tikroje vietovėje ir kuriai klestėti reikia labai specifinių sąlygų, bus problemiška.

Peržiūrėkite šį straipsnį http://www.vliz.be/imisdocs/publications/301.pdf , jis gali būti skirtas konkrečiai žuviai, tačiau jame pabrėžiamos kai kurios bendrosios problemos, apie kurias, manau, jūs kalbate.

[1] http://www.bestfish.com/saltg.html [2] http://www.aquaticcommunity.com/marineaquarium/ (abu bendrieji straipsniai apie jūrų žuvų laikymą)

tikiuosi tai padės!


Dideliuose akvariumuose iš tikrųjų auginama daug jūros gyvūnų. Paprastai jie nėra tokie ryškūs kaip ūkiai ir ūkiniai gyvūnai ir dažnai yra sunkiai prieinamose vietose aplink estuarijas arba netoli uostų. Taip pat yra keletas specializuotų žurnalų, kuriuose daugiausia dėmesio skiriama akvakultūrai, pavyzdžiui, žurnalas „aquaculture“. Daugelis gyvūnų auginami ne tik akvariumuose, bet ir natūralesnėje aplinkoje, pavyzdžiui, jūsų minėta lašiša arba krevetės krevečių tvenkiniuose, kurie yra plačiai paplitę tokiose šalyse kaip Indonezija. Pagrindinė akvakultūros problema yra ligos, nors tai gali būti ir sausumos gyvulių, auginamų dideliu tankumu, problema. Jei jus domina jūrų akvakultūra, siūlau naršyti įvairiuose akvakultūros žurnaluose, kad suprastumėte, kas vyksta.


Taip, yra keletas esminių skirtumų

Įvairių rūšių vanduo pagrindinis akvariumų iššūkis, lyginant su sausumos gyvūnijos veisimu, yra tas, kad vanduo visame pasaulyje labai skiriasi, o oro sudėtis yra beveik vienoda visur, nesvarbu, ar tai džiunglės, dykumos, vandenynai ar net miestai. Amazonės upių žuvims reikalingas šiek tiek rūgštus vanduo, kuriame yra taninų, bet mažai mineralų, o didžiųjų Afrikos ežerų žuvims reikia didesnio pH ir daugiau ištirpusių mineralų. Kadangi sūrus vanduo yra susijęs su ištirpusiais elementais ir jo koncentracija padidėja garinant, tai tampa dar svarbiau sūraus vandens žuvims, kurios stengiasi išlaikyti vidinę jonų koncentraciją prieš jas supančio vandenyno koncentraciją.

Išmatos Sausumos gyvūnai numeta savo ekskrementus ant žemės, o žuvys jose plaukioja, „kvėpuoja“ išmatų bakterijų skilimo šalutiniais produktais ir kenčia, nes bakterijos sunaudoja visą deguonį. Daugelį akvariumininkų užsiėmęs tai, kad reikia susidoroti su „amazonijos“ ar „tanganikano“ vandeniu. Sausumos gyvūnai yra daug paprastesni. Gekonas išmato išmatas ant narvo dugno ir su malonumu kvėpuos bet kokiu oru, patenkančiu į jūsų langą.

Mikroskopinėje skalėje skirtumas tarp žemės ir vandens yra mažiau ryškus. Laboratorijoje gana sunku veisti daugelį dirvožemyje gyvenančių mikroorganizmų. Tiek daug, kad mokslininkai pradėjo nustatyti DNR fragmentų seką iš dirvožemio, kad atrastų naujas rūšis, tačiau niekada jų nepamatė.


Jūrų ekosistemos

V.A. Eutrofikacija

Eutrofikacija - organinių medžiagų tiekimo į ekosistemą greičio padidėjimas. Padidėjęs pasaulinis azoto trąšų kiekis ir fosfatinių uolienų kasyba sukėlė didesnį susirūpinimą dėl eutrofikacijos poveikio uždaroms jūrų ekosistemoms (Nixon, 1995). Eutrofinėse ekosistemose dumblių gamyba viršija 300 g C m −2 y −1, todėl susidaro anoksijos zonos ir žuvų bei kitų organizmų buveinės netenkama. Santykinai dideli denitrifikacijos rodikliai žemyniniuose šelfuose pašalina azoto perteklių, atsirandantį iš sausumos šaltinių, ir, kartu skiedžiant, padeda išvengti neigiamo eutrofikacijos poveikio atvirose pakrančių zonose.


Fonas

Didelio našumo duomenų rinkimo metodai ir didelio masto skaičiavimas keičia mūsų supratimą apie ekosistemas, todėl suderintos mokslinės sistemos tampa mokslinių tyrimų prioritetu [1]. Kadangi žmogaus veikla vis labiau veikia ekosistemos procesus, mums reikia naujų metodų, kurie sutelktų dėmesį į tai, kaip visos organizmų bendruomenės sąveikauja su žmonėmis ir fizine aplinka kraštovaizdžio ar baseinų mastu [2]. Tam reikalinga duomenų intensyvaus mokslo e. infrastruktūra, leidžianti integruoti kompiuterinę fiziką, chemiją, biologiją, ekologiją, ekonomiką ir kitus socialinius mokslus. Tokia pažanga leistų tyrėjams (1) apibūdinti daugiadisciplininius socialinių ir ekologinių sistemų funkcinius požymius (2) kiekybiškai įvertinti šių funkcinių požymių ryšius istorinėmis ir dabartinėmis sąlygomis ir (3) modeliuoti prekių ir paslaugų trajektorijas įvairiais būdais. politika pagrįstus scenarijus ir būsimas aplinkos sąlygas. Gautos žinios pagerintų mūsų gebėjimą numatyti žmogaus ir gamtos pokyčius tokio masto, kuris yra svarbus valdymo / išsaugojimo veiksmams.

Skirtingai nuo kai kurių klimato kaitos aspektų, procesai, susiję su biologine įvairove ir ekosistemų paslaugomis, „paprastai yra pagrįsti vieta ir daugelis padarinių matomi sub-globaliu mastu“ [3]. Įkvėptas sėkmės modeliuojant sudėtingas sistemas kituose organizacijos lygmenyse, ypač ląstelėse [4], salų skaitmeninių ekosistemų avatarų (IDEA) konsorciumas siekia sukurti kompiuterinius modelius („avatarus“) ištisų socialinių ir ekologinių sistemų mastu. Su bendra riba, ribojančia jų fizinius, ekologinius ir socialinius tinklus, salos jau seniai buvo pripažintos pavyzdinėmis ekologijos ir evoliucijos sistemomis [5]. Jų geografija nustato aiškias rūšių apribojimus, susijusius su inventoriumi, erdvės laikiklius (žemės dangą), kuriuos reikia išmatuoti, organizmus, kuriuos reikia suskaičiuoti, fizinius ir cheminius kontekstus, kuriuos reikia apibūdinti, ir į natūralią žmogaus sąveiką. Žinios ir kibernetinė infrastruktūra, sukurtos salų avatarams, ir papildomos pastangos, skirtos dideliems miestams, tokiems kaip Singapūras [6] ir Niujorkas [7], ilgainiui apims šalis ir regionus, įskaitant susijusius pakrančių vandenis. Salos avatarai yra kuriami nuo genomo aukštyn, tuo pačiu mažinant regioninius modelius, siekiant nustatyti ribines sąlygas. Jie sprendžia daugelį iššūkių, su kuriais susiduria makrosistemų ekologija [8], ir bendrieji ekosistemų modeliai [9]. Iš tiesų Žemės avataras susilietų su pasauline Žemės stebėjimo sistemų sistema (GEOSS) [10] ir Ateities žeme [11]. Tačiau taikant IDEA metodą išvengiama nepaprasto sudėtingumo, o pastangos koncentruojamos į paprasčiausias socialines ir ekologines sistemas, apimančias daugumą duomenų tipų, kuriems taikoma GEOSS, ir daugelį procesų, aptinkamų visame pasaulyje.

Moorea IDĖJA

Nedidelė Moorea sala (134 km 2) Prancūzijos Polinezijoje yra tinkama vieta koncepcijos įrodymui. Apie 15 km į šiaurės vakarus nuo Taičio, kuriame gyvena

17 000, Moorea yra turbūt geriausiai ištirta sala pasaulyje [12] dėl kelių dešimtmečių veiklos dviejose tyrimų stotyse (CNRS-EPHE CRIOBE [13] ir Kalifornijos universiteto (UC) Berkeley Gump stotis [14]). , kuriame atitinkamai yra Prancūzijos Koralų rifų tyrimų kompetencijos centras (LabEx CORAIL [15]) ir vienintelė JAV Nacionalinio mokslo fondo koralų rifo ilgalaikių ekologinių tyrimų (MCR LTER) svetainė [16], kurią administruoja UC Santa Barbara . Be to, „Moorea Biocode Project“ [17] apibūdino visas salos rūšis (& gt1 mm), įskaitant genetines sekas, muziejaus pavyzdžius ir skaitmenines nuotraukas [18]. Nors dar daug ko reikia išmokti, ypač apie labai įvairius mikrobus [19] ir žmonių sistemas, esamos fizinės ir biotinės duomenų bazės yra galingas visos sistemos ekologinio modeliavimo pagrindas. Kartu su daugybe duomenų apie Moorea ekosistemų atsparumą, įskaitant koralinių rifų reakciją į didelio masto perturbacijas [20] ir Polinezijos visuomenės evoliuciją [21], Moorea turi daug savybių, reikalingų sistemų ekologijai ir plėtrai. tvarumo mokslas [22].

Moorea IDEA siekiama suprasti, kaip biologinė įvairovė, ekosistemų paslaugos ir visuomenė vystysis per ateinančius kelis dešimtmečius, priklausomai nuo to, kokių veiksmų bus imtasi. Tiksliau, mes klausiame: (1) kokia yra šiandieninė salų sistemos fizinė, biologinė ir socialinė būklė? (2) Kaip tai atsitiko iki šio taško? (3) Kokia jos ateitis pagal alternatyvius aplinkos pokyčių ir žmogaus veiklos scenarijus, įskaitant išsaugojimo pastangas? Šie klausimai sprendžiami naudojant vietos duomenų duomenų infrastruktūrą ir skaičiavimo platformą (1 pav.). „Moorea Avatar“ yra geriausias skaitmeninis salos atvaizdas, trimatė Moorea vizualizacija, kuri atrodo panaši į „Google“ žemę, tačiau apima laiko dimensiją ir leidžia tyrėjams priartinti vietą, pasiekti duomenis ir vykdyti modeliavimą . Šiandienos sala yra pagrindinis pagrindas, nes didžioji dalis reikalingų modeliavimo duomenų nėra prieinama istoriniams laikotarpiams. „Avatar“ skaičiavimo platforma leidžia generuoti ir vizualizuoti kitas „Moorea“ versijas in silico įvairiems tikslams. Tai apima fizinių, biologinių ir socialinių duomenų integravimą [12–21], pasitelkiant geriausias turimas mokslines žinias ir parodant, kaip sala atrodė praeityje (naudojant istorines atskaitos linijas tam tikroms problemoms ištirti) ir numatyti, kaip tai gali atrodyti ateityje. Skirtingai nuo vaizdo žaidimų, mūsų prognozės yra ribojamos realybės ir yra skirtos ne tik moksliniams tyrimams ir švietimui, bet ir remti scenarijumi pagrįstą planavimą, padedantį vietos bendruomenėms prisitaikyti prie aplinkos pokyčių ir maksimaliai padidinti ekologinį atsparumą. Mūsų tikslas yra mėgdžioti P4 mediciną, į socialines -ekologines -fizines sistemas įtraukiant nuspėjamąjį, prevencinį, personalizuotą ir dalyvavimo metodą, kuris žada revoliuciją biomedicinos srityje [23].

Duomenimis pagrįstas pseudoportretas perduoda žinias per grafinę vartotojo sąsają (GUI), pritaikytą skirtingoms suinteresuotosioms šalims. Geresnis jų supratimas savo ruožtu sukuria naujas hipotezes išbandyti ir naujus modeliavimus vykdyti, taip skatindamas tolesnį duomenų rinkimą

Siekiant užtikrinti, kad modeliavimas būtų naudingas, patikimas ir teisėtas, labai svarbu dirbti su vietos gyventojais, siekiant kartu sukurti salos avatarus kaip „ribinius objektus“ [24]. Suinteresuotosios šalys, nesusijusios su mokslu, prisiima bendrą atsakomybę už savo pseudoportretą, teikdamos pirmenybę modeliuojamai politikai (pvz., išsaugojimo planams) ir teikdamos tradicines / vietines žinias ir duomenis. Dalyvaujantis požiūris apima piliečių mokslą, naudojant naujas prieinamas technologijas ir padedant atkurti žmonių ryšį su natūraliais procesais stebint ir mokantis patirties.

Organizacija

„Moorea IDEA“ inicijavo tyrėjai, susiję su UC Berkeley Gump tyrimų stotimi ir CRIOBE, 2013 m. Lapkričio mėn. Seminare Pauli teorinių studijų centre, ETH Ciuriche. Dabar konsorciume yra daugiau nei 80 mokslininkų iš viso pasaulio, atstovaujančių fiziniai, biologiniai, socialiniai, kompiuteriniai ir informaciniai mokslai. Instituciniai mazgai (daugiau nei 20) sudaro jos valdymo organą, kuriam šiuo metu vadovauja vykdomasis komitetas, atstovaujantis institucijoms steigėjams. Konsorciumas sprendžia konvergencinius tyrimų klausimus visose visuomenei svarbiose srityse (energijos, vandens, maistinių medžiagų, biologinės įvairovės, maisto ir mitybos bei sveikatos) per penkias persidengiančias ir tarpusavyje susijusias darbo grupes (1 lentelė). Moorea IDEA sulaukė paramos iš Moorea savivaldybės ir Prancūzijos Polinezijos teritorinės vyriausybės. Ateityje kitos salos galėtų prisijungti ir sudaryti tinklą, kuriame būtų bendrai taikomos IDEA konsorciumo sukurtos priemonės ir metodai. Pavyzdžiui, netoliese esantis Tetiaroa atolas yra vertas palyginimo su Moorea. Kretos mokslininkai ir vyriausybės pareigūnai išreiškė didelį susidomėjimą projektu, atsižvelgdami į siekį plėsti didesnes vietas.


1. ĮVADAS

Fizinis ir cheminis antropogeninis poveikis Žemės sistemai pasiekė lygį, panašų į natūralių geofizinių procesų poveikį (Steffen, Grinevald, Crutzen ir Mcneill, 2011). Todėl žmogaus veikla yra viena iš svarbiausių ekosistemų funkcijų ir biologinės įvairovės grėsmių varomųjų jėgų (Meybeck, 2004). Būdingas žmogaus veiklos žymeklis yra plačiai paplitęs plastikas (Galloway, Cole ir Lewis, 2017)-chemiškai įvairi sintetinių polimerų pagrindu pagamintų medžiagų grupė, naudojama daugeliui tikslų kasdieniame gyvenime. Visiems plastikams būdingas didelis plastiškumas (t. Y. Gebėjimas keisti formą reaguojant į veikiančias jėgas) bent viename jų gamybos etape. Daugiau nei 80% pagamintų plastikų yra termoplastikai, gaunami polimerizuojant monomerus į didelės molekulinės masės grandines, žinomas kaip termoplastinis polimeras (Yang, Yaniger, Jordan, Klein ir Bittner, 2011). Vėliau ši polimero matrica turi būti keičiama fizinėmis (pvz., Lydymosi, ekstruzijos, granuliavimo) ir cheminėmis (sumaišyta su priedais, tokiais kaip antioksidantai, plastifikatoriai, skaidrintuvai, bisfenolio A pagrindu pagamintas polikarbonatas, kopolimeras, dažikliai ir kt.) Savybėmis (Yang ir kt. al., 2011). Todėl plastikiniai gaminiai į savo fizinę struktūrą įtraukia sudėtingą cheminę sudėtį. Dėl plastikų lankstumo, mažų sąnaudų ir ilgaamžiškumo jie tapo itin universalūs, o jų naudojimas per pastaruosius 40 metų išaugo maždaug 25 kartus (Sutherland ir kt., 2010). Metinė plastiko gamyba šiuo metu viršija 380 milijonų tonų, o tai sudaro iki 8300 milijonų tonų, pagamintų iki 2015 m. (Geyer, Jambeck ir Law, 2017).

2014 m. Europoje plastiko poreikis sudarė apie 47,8 mln. tonų, o tik 25,8 mln. tonų pateko į atliekų srautų tvarkymą (PlasticsEurope, 2015). Pasaulinis plastiko atgavimas yra dar mažesnis, ir manoma, kad maždaug 32 % plastiko atliekų pirmą kartą gali būti talpinamos dirvožemyje arba žemyninėse vandens ekosistemose (Jambeck ir kt., 2015). Tiesą sakant, atlikus tyrimą, kuriame buvo nagrinėjama plastikinių medžiagų gamyba, naudojimas ir atliekų tvarkymas, nustatyta, kad susidarė apie 6300 milijonų tonų plastiko atliekų, iš kurių

Sąvartynuose ir gamtinėje aplinkoje susikaupė 4977 mln. Tonų (Geyer ir kt., 2017).

Aplinkos plastiko kraikas gali senėti (t. Y. Skilti ir suirti) dėl fizinių, cheminių ir biologinių veiksnių (Barnes, Galgani, Thompson ir Barlaz, 2009 Whitacre, 2014). Naujausiuose atsiliepimuose teigiama, kad dauguma plastikų, įskaitant daugelį, kurie, kaip pranešta, yra biologiškai skaidūs, iš tikrųjų yra labiau linkę suirti nei degradacija (Whitacre, 2014). Taigi, makroskopinė plastiko tarša sukuria mažesnes nei 5 mm daleles, kurios paprastai vadinamos mikroplastikais (Barnes ir kt., 2009). Mikroplastikas taip pat gali būti išmetamas tiesiai į aplinką, gaminant įvairių dydžių daleles (žr. Skyrių apie mikroplastiko likimą). Tolesnis mikroplastikų skaidymas ir skilimas sukuria daleles, kurių matmenys galiausiai yra mažesni nei 0,1 μm, kurios vadinamos nanoplastikais ((CONTAM), 2016).

Mikroplastinė tarša yra galbūt vienas iš labiausiai paplitusių ir ilgalaikių antropogeninių pokyčių mūsų planetos paviršiuje (Barnes ir kt., 2009). Tiesą sakant, mikroplastiko tarša buvo pripažinta viena iš svarbiausių biologinės įvairovės išsaugojimo temų pasauliniu mastu (Sutherland ir kt., 2010). Pastaraisiais metais labai padidėjo mokslinis dėmesys šiai temai (S1 pav.), Todėl atsirado daug įrodymų apie tiesioginį ir netiesioginį žalingą mikroplastiko taršos poveikį pakrančių ir vandenynų jūrų biotai (Galloway ir kt., 2017 Lusher, Welden, Sobral, & Cole, 2017). Pranešama, kad panašūs mechanizmai veikia gėlo vandens ir žiočių aplinką (Horton, Walton, Spurgeon, Lahive ir Svendsen, 2017). Todėl mikroplastikas yra vienas iš teršalų, keliančių didelį susirūpinimą vandens sistemoms (programa, 2014, Syberg ir kt., 2015).

Didžioji dalis plastiko šiukšlių, patenkančių į vandenynus, buvo pagaminta, naudojama ir dažnai išmetama sausumoje (Jambeck ir kt., 2015 Lebreton ir kt., 2017 Nizzetto, Bussi, Futter, Butterfield ir Whitehead, 2016), kur jos ir patenka aplinkos procesai, turintys įtakos jo likimui (Lebreton ir kt., 2017) ir poveikis. Todėl tikėtina, kad antžeminėse sistemose mikroplastikai pirmiausia sąveikauja su biota, galimai pakeisdami geochemiją ir biofizinę aplinką bei sukeldami toksiškumą aplinkai.

Čia pateikiame naujų įžvalgų apie mikroplastiką kaip pasaulinių pokyčių stresą sausumos sistemose, daugiausia dėmesio skiriant geochemijai, biofizinei aplinkai ir ekotoksikologijai.Norėdami tai pasiekti, pirmiausia pristatome mikroplastiko likimą antžeminėse buveinėse, įskaitant susijusias sąsajas su žemyninėmis gėlo vandens sistemomis. Tada išryškiname teorinius ir pastebėtus įrodymus apie fizinį ir cheminį mikro-/nanoplastikų poveikį ekosistemoms ir organizmo funkcionavimui. Galiausiai, mes suvokiame galimą plataus spektro nanoplastikų toksiškumą sausumos organizmui ir jo ekologines pasekmes. Siūlome, kad antžeminėje aplinkoje mikroplastiko buvimas būtų visur, o tai gali turėti keletą galimų pasekmių biologinei įvairovei, taip pat žmonių ir ekosistemų sveikatai. Tai pabrėžia, kad reikia skubiai atlikti tyrimus, siekiant išsiaiškinti tokių mažų plastiko dalelių likimą aplinkoje ir poveikį antžeminėse sistemose.


Arkties sausumos anglies ciklas

Antžeminio arktinio dirvožemio anglies rezervuaro dydis ir charakteristikos

Arkties kraštovaizdžiuose vyrauja žema temperatūra ir drėgnos sąlygos, o šios sąlygos palankios mažam skilimo greičiui, organinių medžiagų kaupimuisi ir išsaugojimui. Per tūkstantmečius arktiniuose dirvožemiuose susikaupė didžiulis kiekis anglies, ypač amžinojo įšalo (mažiausiai dvejus metus iš eilės įšaldyto dirvožemio) srityse, kurios užima apie 25% sausumos ploto šiauriniame pusrutulyje. Naujausi anglies atsargų arktiniame dirvožemyje įverčiai, kaip parodyta 1 lentelėje, yra 1400–1850 Pg C visuose šiauriniuose amžinojo įšalo dirvožemiuose (750–1024 Pg C viršutiniame 3 m, 400–407 Pg C yedoma ir 241–250 Pg C aliuviniams telkiniams). Tačiau neapibrėžtumas, susijęs su šiais įverčiais, yra didelis, ir atlikus žymiai didesnės duomenų bazės analizę, įskaitant naujas mėginių ėmimo vietas iš Grenlandijos ir visoje Arktyje (4 pav.), patikslintas įvertinimas gavo mažesnius edomos įvertinimus (181 ± 54). Pg C) ir ypač aliuvinių nuosėdų (91 ± 52 Pg C) (Hugelius ir kt., 2014). Vis dėlto arktiniuose dirvožemiuose yra didžiulės organinės anglies atsargos, kurios sudaro apie 50% viso pasaulio dirvožemio anglies (Tarnocai ir kt., 2009 Hugelius ir kt., 2014). CO išmetimas2 arba metanas, suskaidžius šią anglį, yra potencialiai svarbus atsiliepimas apie klimato atšilimą.

Dirvožemio organinės anglies telkinys (kg C m −2), esantis 0–3 m gylyje tarp šiaurinio apipolinio amžinojo įšalo zonos. Taškai parodyti 0–3 m gylio anglies atsargų matavimo lauko vietų vietas, kuriose yra 1 m anglies inventoriaus matavimų, tūkstančių ir yra per daug, kad būtų galima parodyti. Adaptuota iš Hugelius ir kt. (2014 m.)

Greitis, kuriuo dirvožemio anglis gali patekti į atmosferą, be kita ko, priklauso nuo dirvožemio organinių medžiagų (SOM) skaidomumo (labumo), kuris rodo didelį kintamumą. Aerobinis organinių ir mineralinių dirvožemio šerdžių, surinktų iš Zakenbergo, šiaurės rytų Grenlandijos, taip pat Aliaskos ir šiaurinio Sibiro, inkubavimas parodė, kad SOM dalis, kuri apsiverčia per mažiau nei metus („greitas baseinas“), buvo mažesnė nei 5 proc. visų dirvožemių (Schädel ir kt. 2014). „Lėtas telkinys“ (čia apibrėžiamas 5–15 metų apyvartos laiku) skyrėsi tarp organinių ir mineralinių dirvožemių, iš kurių organiniai dirvožemiai pasižymėjo didžiausiomis vertėmis ir didžiausiu kintamumu. Panašus tyrimas su anaerobinėmis inkubacijomis parodė anaerobinio CO skirtumus2: CH4 gamybos koeficientas (mažiausias tundros vietose) ir bendras anaerobinis CO2 ir metano gamyba (didžiausia organiniams ir užliejamiems dirvožemiams, mažiausiai - gilesniems horizontams). Metano gamyba buvo daugiau nei keturis kartus didesnė dirvožemyje iš graminoidų (žolės) ir krūmų, kuriuose dominuoja krūmai, nei miškingų vietovių dirvožemiuose, o tai rodo, kad augmenijos bendruomenė gali labai paveikti metano srautus, kaip parodyta, pavyzdžiui, Zekenbergo lauko stebėjimuose (Ström ir kt.). al. 2003). Tačiau tarp aerobinių ir anaerobinių inkubacijų atrodo, kad galimas anglies dvideginio išmetimas yra didžiausias ir jame dominuoja CO2, aerobinėmis sąlygomis - net jei atsižvelgiama į didesnį metano visuotinio atšilimo potencialą (Schädel ir kt., 2016).

Nepaisant inkubacinių tyrimų, rodančių, kad amžinojo įšalo dirvožemis gali išskirti didelį kiekį šiltnamio efektą sukeliančių dujų, tai, kiek anglies gali būti galima suskaidyti natūraliomis sąlygomis, priklauso nuo jo išsaugojimo užšaldytoje žemėje, pažeidžiamumo dėl amžino įšalo skilimo ir laidojimo gylio (McGuire ir kt., 2010 van Huissteden ir Dolman 2012). Krioturbacija (vertikalus dirvožemio judėjimas, atsirandantis dėl užšalimo ir atšildymo procesų) anglį sumaišo į gilesnius dirvožemio lygius, taip potencialiai pašalindamas ją iš greito skilimo sluoksnių (Kaiser ir kt., 2007). Kita vertus, amžinojo įšalo atšilimas gali sukelti degradacijos procesus ir dirvožemio nuslūgimą, dėl kurio gali susidaryti ežerai ir tvenkiniai bei erozija – procesai, dėl kurių dirvožemio anglis gali suskaidyti anaerobiniu būdu, dėl kurio susidaro metanas ir CO.2 emisijos, aerobinis skilimas, dėl kurio susidaro CO2 išmetamųjų teršalų kiekį arba transportuoti kaip ištirpusias ir kietąsias daleles į upes ir upelius iki ežerų ir jūros (van Huissteden ir Dolman 2012 Vonk ir Gustafsson 2013). Todėl faktinis amžinojo įšalo dirvožemio išmetimas gali labai skirtis nuo galimo skilimo greičio, gauto atliekant inkubacijos tyrimus.

Atmosferos mainai

Dauguma tiesioginių stebėjimo tyrimų apie CO mainus2 tarp tundros ir atmosferos buvo vykdoma vasarą, vegetacijos metu, kai augalai fotosintezuoja ir sugeria CO2 iš atmosferos. Šis įsisavinimas gali iš dalies arba visiškai kompensuoti bet kokius nuostolius, atsirandančius dėl dirvožemio anglies skilimo, o stebėjimai rodo, kad visoje Arktyje tundra buvo atmosferos anglies dvideginio absorbcija.2 vasaros metu (McGuire ir kt. 2012). Esami stebėjimai rodo, kad vasaros grynasis CO skiriasi2 keitimasis įvairiais tundros tipais, nes nėra jokio sutampančio pranešimo apie grynąjį CO2 šlapios tundros įsisavinimas (nuo –27 iki –59 g C m –2 vasara –1), palyginti su sausa tundra (–11–21 g C m –2 vasara –1).

Nors apskritai grynasis anglies įsisavinimas vyksta vasarą, yra daug neaiškumų dėl anglies kiekio, išsiskiriančio per ilgas arktines žiemas, kai augalai nustojo augti, tačiau dirvožemio kvėpavimas gali tęstis lėtai ir pastoviai. Tik keletas tyrimų įvertino CO mainus2 šaltuoju metų laiku, nes atšiaurios sąlygos tuo metų laiku apsunkina logistiką ir nuolatinį stebėjimą. Turimi tyrimai rodo, kad tundros ekosistemos yra CO šaltiniai2 į atmosferą šaltuoju metų laiku (McGuire ir kt., 2012), tačiau, atsižvelgiant į keletą atliktų tyrimų, neaišku, ar šaltinių stiprumas skiriasi subregionuose ar tundros tipuose. Vis daugiau stebėjimu pagrįstų tyrimų bando užpildyti šią žinių spragą ir įvertinti metinį CO2 keitimasis tundra ir atmosfera (McGuire ir kt., 2012), tačiau dėl didelio su tuo susijusio neapibrėžtumo kyla didelių abejonių, ar tundra kasmet yra maža ar beveik neutrali anglies dvideginė. Dabartiniai įvertinimai svyruoja nuo –291 iki 80 Tg C metų –1, o centrinis įvertis –110 Tg C metų –1 (McGuire ir kt., 2012).

Be CO2, yra dar didesnis neapibrėžtumas apskaičiuojant arktinės tundros metano emisijas, visų pirma dėl erdvės ir laiko kintamumo, kurio nepakankamai įvertina dabartiniai retų matavimų tinklai, ir neapibrėžtumo dėl šlapžemių apimties Arktyje. Apskritai modeliai linkę numatyti didesnį pelkių išmetimą iš Arkties nei stebėjimai. Palyginus stebėjimus ir modelius, paaiškėjo, kad, remiantis pirmuoju, tundra išskiria 14,7 Tg CH4 metai −1 (0–29,3 Tg CH4 metų −1 neapibrėžties diapazonas) 1990-aisiais ir 2000-ųjų pradžioje, o modeliai įvertino

35 Tg CH4 metai –1 (21–47 Tg CH4 metai –1). Mažesnis skaičius, gautas iš stebėjimų, iš esmės atitinka Kirschke ir kt. pateiktą metano emisijos iš apačios į viršų (BU) ir iš viršaus į apačią (TD) apžvalgą. (2013), kurie siūlo Eurazijos borealinės pelkės šaltinį 14 Tg CH4 metai −1 (min – max diapazonas 9–23) ir 9 (4–13) Tg CH4 metai –1 atitinkamai TD ir BU, kai TD įvertintas dirvožemio nuskendimas yra 3 (1–5) Tg CH4 metai −1.

Be modeliavimo ir antžeminių matavimų, naujausi įvykiai apima vis didesnį oru naudojamų matavimų naudojimą, o tai turi didelį pranašumą-išvengiama šališkumo, kurį sukelia logistiniai suvaržymai dėl antžeminių studijų vietų pasirinkimo ar problemų, kylančių didinant mastą, pvz., Nepakankamas regionų įvertinimas gryno metano įsisavinimo (Jørgensen ir kt., 2014). Į orą atliekami matavimai taip pat apima anksčiau dažnai nepastebėtus šaltinius, tokius kaip gėlo vandens sistemos ir geologiniai šaltiniai, kurie gali būti reikšmingi metano ir CO šaltiniai2 (Walteris Anthony ir kt. 2012 Wik ir kt. 2016). Tyrime, kuriame buvo sujungti orlaivių koncentracijos duomenys ir atvirkštinis modeliavimas, apskaičiuota, kad vidutinis regiono srautas visoje Aliaskoje per laikotarpį nuo 2012 m. Gegužės iki rugsėjo sudarė 2,1 ± 0,5 Tg CH4 (Chang ir kt., 2014). Neseniai tame pačiame regione atliktas tyrimas, apjungęs ir antžeminius, ir ore esančius matavimus, parodė, kad metano emisija likusią metų dalį, šaltuoju metų laiku, gali būti tokia pat didelė, todėl

50% į metinį biudžetą (Zona ir kt., 2016). Įtraukiant šaltojo sezono išmetimus buvo pasiūlyta, kad bendras arktinio metano išmetimas gali siekti 23 ± 8 Tg CH4 metai −1 (Zona ir kt. 2016).

Šaltojo sezono svarbą metiniam metano biudžetui anksčiau Zackenberge parodė Mastepanovas ir kt. (2008). Šioje vietoje užšalimo laikotarpiu buvo pastebėtas didelis išmetamųjų teršalų kiekis, greičiausiai susijęs su ledo susidarymu žemėje, kuris sumažina porų erdvę ir padidina slėgį, dėl kurio dujos išspaudžiamos iš žemės (Pirk et. al. 2015). Panašios didelės metano smailės buvo pastebėtos Adventdalene, Svalbarde (Pirk ir kt., 2017 m.) Ir Aliaskoje (Zona ir kt., 2016 m.), O tai rodo, kad žiemos sezonas yra dinamiškas laikotarpis, kuris turi būti įtrauktas į stebėjimus, kad būtų galima tiksliai įvertinti metinių metano biudžetų.


Tyrimo galimybės ir ateities kryptys

Pasaulis vis labiau jungiasi per žmonių, organizmų, prekių ir paslaugų judėjimą (Liu ir kt. 2013), žmogaus įtaka pasiekia net atokiausias vietas. Mes pakeitėme esmines gamtos pasaulio mastelio keitimo savybes. Dėl to pasaulis susiduria su unikalia akimirka Žemės istorijoje, kai žmogaus veikla gali išstumti ekosistemas pro lūžio taškus ir smarkiai pakenkti ekosistemų funkcijoms (Dodds, 2008). Makrosistemų biologija yra perspektyvi mokslinių tyrimų sritis, kuria siekiama tobulinti žinias ir kurti tvarius šių neatidėliotinų aplinkosaugos iššūkių sprendimus, ir ji ypač svarbi didelėms erdvės skalėms, kuriomis žmonės veikia natūralią aplinką. Tačiau norint suprasti daugialypius ryšius, reikia daugiau tyrimų. Čia aptarti pavyzdžiai pabrėžia, kad vienoje vietoje vykstantys reiškiniai gali turėti pasekmių toli nuo šaltinio esančiose vietose. Ankstesnės konceptualizacijos (Heffernan ir kt. 2014 rožė ir kt. 2017) apėmė mintį, kad makrosisteminiai metodai turėtų apimti telekomunikacijas ir socioekologinę dinamiką. Čia pateikta metasusimosi sistema gali būti naudojama makrosistemų biologijos srityje, nes ji sprendžia trūkstamą pagrindinį žmogaus sąveikos komponentą gretimų ir tolimų sistemų viduje ir tarp jų. Mūsų pavyzdžiai iliustruoja atvejus, kai nuoseklus susiejimas ir daugialypės sistemos sąveikos tampa vis svarbesnės dėl plačiai paplitusios žmogaus veiklos pobūdžio. Kartais jie yra pirmojo Toblerio dėsnio išimtys, kai artumas erdvėje nesustiprina santykių, o tai reiškia, kad reikia metodų, palengvinančių tiek vietinės, tiek tolimos sąveikos vertinimą.

Nors sparčiai plinta makrosistemų biologijos poskyryje, metasujungtų sistemų tyrimai vis dar yra riboti. Tačiau makrosistemų biologija yra tik pradiniame metos jungčių įtraukimo į nuspėjamąjį ekologinį mokslą etape, todėl žinių apie daugialypius ryšius spragos išlieka, ypač atsižvelgiant į grįžtamąjį ryšį, susijusį su erdviškai nutolusiomis jungtimis. Atsiliepimus sunkiau nustatyti ir apibūdinti nei vienkrypčius srautus, nors grįžtamasis ryšys yra metasujungimų pagrindas, duodantis netikėtų ekologinių ir socialinių ekonominių rezultatų. Todėl norint, kad šis pogrupis pasiektų didžiausią poveikį ir atitikimą, reikia atlikti tyrimus, nagrinėjančius grįžtamąjį ryšį ir įvairius reiškinius, turinčius įtakos įvairiems reiškiniams regioniniu ir žemyniniu mastu. Visų pirma, mes pasisakome už kiekybiškesnes, lyginamąsias ir integruotas pastangas sistemingai analizuoti veiksnius, srautus, grįžtamąjį ryšį, priežastis ir padarinius įvairiose meta susietose sistemose visame pasaulyje.

Norėdami išplėsti šias tyrimų galimybes, siūlome derinti teorinius tyrinėjimus, modeliavimą, stebėjimus ir eksperimentus, kad būtų skatinama konceptuali pažanga, o teorines prognozes tikrinant, palyginti su stebėjimais. Iki šiol nuotolinis susiejimas buvo kiekybiškai įvertintas pirmiausia modeliuojant, tačiau prognozuojant modelį vis tiek reikia atlikti lauko stebėjimus, kad būtų galima nustatyti, ar juos galima atskirti nuo foninio triukšmo. Įtakingiausių ir jautriausių metaprijungimo procesų identifikavimas suteiks visapusiškesnį supratimą apie visame pasaulyje susietas sistemas, skatins mokslo atradimus ir palengvins veiksmingus pasaulinių iššūkių sprendimus. Pavyzdžiui, egzistuoja poreikis nuo vietinio iki pasaulinio masto, kad būtų galima suprasti metaprijungimo poveikį C dinamikai, kad būtų galima koordinuoti C valdymą tarp visų tautų. Svarbu bendradarbiauti su atitinkamomis suinteresuotosiomis šalimis, kad būtų įgytos žinios, padedančios tobulinti metasusimo mokslą ir sukurti tvirtą pagrindą veiksmingų valdymo planų kūrimui.

Vis daugiau finansavimo agentūrų skatina integruotas žmogaus ir aplinkos programas, o kuriami nauji tarptautiniai moksliniai tinklai, skatinantys didelio masto žmogaus ir aplinkos sąveikos tyrimus. Tikimės, kad iš tokio tarpdisciplininio bendradarbiavimo atsiras gilesnis metasustų sistemų supratimas. Šios ir kitos svarbios pastangos gali toliau tobulinti makrosistemų biologiją sprendžiant pasaulinius iššūkius ir gerinant žmonių gerovę, kartu skatinant ekologinį tvarumą visame pasaulyje.


Knudsen, J. (1961). „Batialinė ir bedugnė Xylophaga (Pholadidae, Bivalvia)“: Galatėjos ataskaita: Danijos giliavandenės ekspedicijos aplink pasaulį moksliniai rezultatai 1950–52 m, 5 tomas, A. F. Bruun (red.), Danish Science Press, Kopenhaga, Danija, p. 163-209.

Knudsen, P. (1974). „Pelemark“ ir#8211 Marinas Treboreris (Ataskaitos Nr. QS1978/40) [Shipworm- Marine Borers (ataskaita Nr. QS1978/40)], Norsk Institutt for Skogforskning [Norvegijos miškų tyrimų institutas], Ås, Norvegija.

Kutnik, M., Klamer, M. ir Melcher, E. (2017). “Apdorotos medienos kokybės užtikrinimas – reglamentai, sertifikatai ir asociatyvus pagrindas medienos apsaugos srityje Europoje,”: Tarptautinės medienos apsaugos tyrimų grupės metinio susirinkimo medžiaga, Gentas, Belgija, p. 1-15.

Leatherman, S. P., Zhang, K. ir Douglas, B. C. (2000). “Jūros lygio pakilimas skatina pakrančių eroziją, ir#8221 Eos, Transactions American Geophysical Union 81 (6), 55-57. DOI: 10.1029/00EO00034

Lincke, D. ir Hinkel, J. (2018). “Ekonomiškai tvirta apsauga nuo XXI amžiaus jūros lygio kilimo,” Pasauliniai aplinkos pokyčiai 51, 67-73. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2018.05.003

Lindfors, E. L., Lindstrom, M. ir Iversen, T. (2008). “Polisacharidų skilimas vandeningoje ąžuolo medienoje iš senovinio karo laivo Vasa,” Holzforschung 62(1), 57-63. DOI: 10.1515/hf.2008.008

Lippert, H., Weigelt, R., Glaser, K., Krauss, R., Bastrop, R. ir Karsten, U. (2017). “Teredo navalis Baltijos jūroje: invazinio medžio gręžinio dvigeldžio lerva dinamika pasiskirstymo pakraštyje, ir#8221 Jūrų mokslo ribos 4 (331), 1–12. DOI: 10.3389/fmars.2017.00331

Lopez-Anido, R., Michael, A. P. ir Sandford, T. C. (2003). “Eksperimentinis FRP kompozicinės medienos polių struktūrinio atsako apibūdinimas atliekant lenkimo bandymus, ir#8221 Jūrinės konstrukcijos 16(4), 257-274. DOI: 10.1016/S0951-8339 (03) 00021-2

Lopes, D. B., Mai, C., Militz, H. (2014). “Chemiškai modifikuotos portugališkos medienos atsparumas jūriniams gręžiniams,” Maderas-Ciencia y Technologia 16(1), 109-124.

Magin, C. M., Cooper, S. P. ir Brennan, A. B. (2010). “Netoksinės apsaugos nuo užteršimo strategijos ir#8221 Medžiagos šiandien 13(4), 36-44. DOI: 10.1016/S1369-7021(10)70058-4

Masters, N. (2001). Tvarus naujų ir perdirbtų medžiagų naudojimas pakrančių ir

Fluvialinė konstrukcija - vadovas, Thomas Telford, Londonas

Menzies, R. J. (1957). “Jūrų gręžinių šeima Limnoriidae (vėžiagyviai, Isopoda). I dalis: Šiaurės ir Centrinė Amerika: Sistematika, paskirstymas ir ekologija,” Persijos įlankos ir Karibų jūros mokslo biuletenis 7(2), 101-200.

Merk, V., Berg, J. K., Krywka, C. ir Burgert, I. (2017). “Orientuota bario sulfato kristalizacija, apribota hierarchinėmis ląstelių struktūromis,” Kristalų augimas ir dizainas 17 (2), 677-684. DOI: 10.1021/acs.cgd.6b01517

Merk, V., Chanana, M., Gaan, S. ir Burgert, I. (2016). “Medienos mineralizavimas įterpiant kalcio karbonatą, siekiant pagerinti liepsnos slopinimą,” Holzforschung 70(9), 867-876. DOI: 10.1515/hf-2015-0228

Merk, V., Chanana, M., Keplinger, T., Gaan, S. ir Burgert, I. (2015). “ Hibridinės medienos medžiagos, pasižyminčios geresniu atsparumu ugniai dėl biologiškai įkvėptos mineralizacijos nano ir submikronų lygiu, ir#8221 Žalioji chemija 17 (3), 1423–1428. DOI: 10.1039/C4GC01862A

Milleris, R. C. (1924). Nuobodus Teredo mechanizmas, California University Press, Berkeley, CA, JAV.

Mouzouras, R., Jonesas, A. M., Jonesas, E. ir Rule, M. H. (1990). “Neardomasis Tiudorų laivo Mary Rose korpuso ir sandėliuojamos medienos įvertinimas,” Apsaugos studijos 35(4), 173-188. DOI: 10.2307/1506410

Müller, J. (2014). Praxisnahe Untersuchungen zur Wirksamkeit von Geotextilien gegen Holzschädlinge im Meerwasser (Ataskaitos Nr. AZ 30193) [Praktiniai geotekstilės efektyvumo prieš medienos gręžinius jūros vandenyje tyrimai (ataskaita Nr.AZ 30193)], Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) [Vokietijos federalinis aplinkos apsaugos fondas], Dörpen, Vokietija.

Nair, N. B. (1962). “ Vakarų Norvegijos jūrų nešvarumų ir medieną gręžiančių organizmų ekologija, ir#8221 Sarsija 8(1), 1-88. DOI: 10.1080/00364827.1962.10410269

Nerem, R. S., Beckley, B. D., Fasullo, J. T., Hamlington, B. D., Masters, D. ir Mitchum, G. T. (2018). “Aukščiamačio eroje aptiktas klimato kaitos nulemtas pagreitintas jūros lygio kilimas,” Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai 114 (9), 2022–2025 m. DOI: 10.1073/pnas.1717312115

Nishimoto, A., Haga, T., Asakura, A. ir Shirayama, Y. (2015). Eksperimentinis metodas, leidžiantis suprasti jūrų medienos gręžinių medienos suskaidymo procesą sekliuose vidutinio klimato vandenyse. ” Jūrų ekologijos pažangos serija 538: 53-65.

Normanas, E. (1976). “ Natūralus įvairių Švedijos medienos rūšių atsparumas jūros medienos gręžinių moliuskų atakoms ir#8221 Įstaiga Virkeslårai Pranešėjas 98, 1-14.

O ’ Connor, R. M., Fung, J. M., Sharp, K. H., Benner, J. S., McClung, C., Cushing, S., Lamkin, E. R., Fomenkov, A. I., Henrissat, B., Londer, Y. Y., ir kt. (2014). “Žiaunų bakterijos įgalina naują virškinimo strategiją mediena mintančiam moliuskui,” Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai 111(47), 5096-5104. DOI: 10.1073/pnas.1413110111

Oevering, P., Matthews, B. J., Cragg, S. M. ir Pitman, A. J. (2001). “Stuburinių besikeičiančių jūrinių rąstų biologinis pablogėjimas virš vidutinio jūros lygio palei Anglijos ir Velso pakrantes, ir#8221 Tarptautinis biologinis pablogėjimas ir biologinis skaidymas 47 (3), 175-181. DOI: 10.1016/S0964-8305 (01) 00046-4

Palanti, S., Feci, E. ir Anichini, M. (2015). “Palyginimas tarp keturių atogrąžų medienos rūšių dėl jų atsparumo jūros gręžiniams (Teredo spp ir Limnorija spp) Mesinos sąsiauryje ir#8221 Tarptautinis biologinis nusidėvėjimas ir biologinis skaidymas 104, 472-476. DOI: 10.1016/j.ibiod.2015.07.013

Parkes, L. ir Keeble, A. (2016). “Teredo kirminas ir povandeninės bambos: rizika ir rekomendacijos, ir#8221 Povandeninė technologija 33 (4), 239-243. DOI: 10.3723/ut.33.239

Purchonas, R. D. (1941). “Apie lamelinės šakos biologiją ir ryšius Xylophaga dorsalis (Turtonas),” Jungtinės Karalystės jūrų biologijos asociacijos žurnalas 25(1), 1-39.

Roder, H. (1977). “Zur Beziehung zwischen Konstruktion und Substrat bei mechanisch bohrenden Bohrmuscheln (Pholadidae, Teredinidae) [Dėl konstrukcijos ir pagrindo santykio mechaniniuose gręžtuvuose (Pholadidae, Teredinidae)],” Senckenbergiana Maritima 9, 105-213.

Rosenbusch, K., Borges, L. M. S., Cragg, S. M., Rapp, A. O. ir Pitman, A. J. (2006). “A Mažiau naudojamų rūšių natūralaus patvarumo laboratorinis įvertinimas Corynanthe pachyceras Welw. ir Glyphaea brevis (Sprengel) Monachino prieš jūrų medienos gręžtuvą Limnoria quadripunctata Holthius, ir#8221 Tarptautinis biologinis pablogėjimas ir biologinis skaidymas 57(2), 71-74. DOI: 10.1016/j.ibiod.2005.11.005

Saathoff, F., Spittel, M., Dede, C. ir Hinkerohe, C. (2010). Entwicklung Eines Verfahrens zum Schutz von Holzpfählen Gegen Teredo navalis - Zwischenbericht (Ataskaitos Nr. AZ 26280/23) [Metodų kūrimas, kaip apsaugoti medinius stulpelius nuo Teredo navalis- Preliminari ataskaita (Ataskaitos Nr. AZ 26280/23), Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) [Vokietijos federalinis aplinkos fondas], Rostoko universitetas, Osnabriukas, Vokietija.

Sabbadin, F., Pesante, G., Elias, L., Besser, K., Li, Y., Steele-King, C., Stark, M., Rathbone, D. A., Dowle, A. A., Bates, R., ir kt. (2018). “Lignoceliuliozės virškinimo molekulinių mechanizmų atskleidimas laivų kirminuose, ir#8221 Biotechnologijos biokurui 11 (59), 1-18. DOI: 10.1186/s13068-018-1058-3

Salman, A., Lombardo, S. ir Doody, P. (2004). Gyvenimas su pakrančių erozija Europoje: nuosėdos ir erdvė tvarumui. I dalis ir#8211 EUROSION projekto pagrindinės išvados ir politikos rekomendacijos (Paslaugų sutartis B4-3301/2001/329175/MAR/B3), Aplinkos generalinis direktoratas ir#8211 Europos Komisija, Hagoje, Nyderlanduose.

Sandström, M., Fors, Y. ir Persson, I. (2003). Naujasis Vazos mūšis: siera, rūgštis ir geležis, Nacionaliniai jūrų muziejai [Statens maritima museer], Stokholmas, Švedija.

Sandström, M., Jalilehvand, F., Damian, E., Fors, Y., Gelius, U., Jones, M. ir Salome, M. (2005). “Sieros kaupimasis karaliaus Henriko VIII karo laivo Mary Rose medienoje: kelias į sieros ciklą, kurio reikia išsaugoti,” Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai 102 (40), 14165-14170. DOI: 10.1073/pnas.0504490102

Pietų Afrikos nacionalinis standartas (SANS) 10005 (2016). “Apsauginis medienos apdorojimas, ir#8221 SABS standartų skyrius, Pretorija, Pietų Afrika.

Santhakumaran, L. N. ir Sneli, J. A. (1978). “ Natūralus įvairių rūšių medienos atsparumas jūros gręžinių atakoms Trondheimsfjorde (Vakarų Norvegija) ir#8221: Tarptautinė medienos apsaugos tyrimų grupė Mokslinė konferencija, Peebles, Škotija, JK, 1-20 p.

Santhakumaran, L. N. ir Sneli, J. A. (1984). “ Tyrimai apie Trondheimsfjordo (Vakarų Norvegija) jūrų nešvarumus ir medieną sunešančius organizmus, ir#8221 Gunneria 48, 1-36.

Sen, S., Sivrikaya, H., Yalcin, M. (2009). „Natūralus Europos ir atogrąžų Afrikos medžių šerdies patvarumas, veikiamas jūros sąlygų“, Afrikos biotechnologijų žurnalas 8(18), 4425-4432.

Serpa, F. d. G. (1980). “Natrio silikatu impregnuotos medienos laboratoriniai tyrimai, apsaugantys nuo Limnoria tripunctata menzies,” Floresta 11(2), 42-44.

Shipway, J. R., Borges, L. M. S., Muller, J. ir Cragg, S. M. (2014). “Karibų laivų kirmėlė neršianti transliacija, Teredothyra dominicensis (Bivalvia, Teredinidae), įsiveržė ir įsitvirtino rytinėje Viduržemio jūros dalyje, ir#8221 Biologinės invazijos 16 (10), 2037–2048 m. DOI: 10.1007/s10530-014-0646-9

Simm, J. ir Masters, N. (2003). Visos gyvenimo išlaidos ir projektų pirkimas uostų, pakrančių ir upių inžinerijoje: kaip išvengti išlaidų dėžių, ICE Publishing, Thomas Telford, Ltd., Londonas, Jungtinė Karalystė.

Simpson, MJR, Nilsen, JE Ø., Ravndal, OR, Breili, K., Sande, H., Kierulf, HP, Steffen, H., Jansen, E., Carson, M. ir Vestøl, O. (2015 m. ). Norvegijos jūros lygio pokyčiai ir ankstesni ir dabartiniai stebėjimai bei prognozės iki 2100 m (Ataskaita Nr. 1/2015), Norvegijos klimato paslaugų centras, Oslas, Norvegija.

Sordyl, H., Bönsch, R., Gercken, J., Gosselck, F., Kreuzber, M. ir Schulze, H. (1998). “Verbreitung und Reproduktion des Schiffsbohrwurms Teredo navalis L. an der Küste Mecklenburg-Porpommerns [Jūrų laivų kirminų paplitimas ir dauginimasis Teredo navalis L. Meklenburgo-Vakarų Pomeranijos pakrantėje], ir#8221 Deutsche Gesellschaft für Meeresforschung (Vokietijos jūrų tyrimų draugija) 42, 142-149.

Sosa, M., Perez-Lopez, T., Reyes, J., Corvo, F., Camacho-Chab, R., Quintana, P., Aguilar, D. (2011). „Jūros aplinkos įtaka gelžbetonio degradacijai, priklausomai nuo poveikio sąlygų“, „International Journal of Electrochemical Science“ 6, 6300-6318.

Squirrell, J. ir Clarke, R. (1987). “Mary Rose korpuso būklės ir konservavimo tyrimas. I dalis. Korpuso medienos įvertinimas ir#8221 Apsaugos studijos 32(4), 153-162. DOI: 10.2307/1506179

Valstybinė žemės ūkio ir aplinkos agentūra Vidurio Meklenburgas (2017). “Buhnenbau im Küstenschutz von Mecklenburg-Vorpommern [Groyne pastatas Meklenburgo-Vakarų Pomeranijos pakrantės apsaugai], ir#8221 Staatliches Amt für Landwirtschaft und Umwelt Mittleres Mecklenburg, (http://www.stalu-mvmen.de/mm /K%C3%BCstenschutz/Buhnenbau-im-K%C3%BCstenschutz-von-Mecklenburg%E2%80%93Vorpommern/), Žiūrėta 2019 m. Sausio 8 d.

Stephan, I., Kutnik, M., Conti, E., Klamer, M., Nunes, L., Acker, J. V. ir Plarre, R. (2017). “Gounda dėl Europos biocidinių produktų reglamento dėl medienos konservantų veiksmingumo “, - 48 -ojo IRG metinio susirinkimo medžiaga, Gentas, Belgija, p. 1-16.

Toth, G. B., Larsson, A. I., Jonsson, P. R. ir Appelqvist, C. (2015). “Natūralias laivų kirminų lervų populiacijas mediena traukia cheminiais vandens užuominomis, ir#8221 „PLoS One“ 10(5), e0124950. DOI: 10.1371/journal.pone.0124950

Treu, A., Zimmer, K., Brischke, C., Larnøy, E., Gobakken, LR, Aloui, F., Cragg, SM, Flæte, PO, Humar, M. ir Westin, M. (2018) . “Žiemos miegas ar pavasario pabudimas? Medienos ilgaamžiškumo ir apsaugos jūros aplinkoje tyrimai”: IRG 49 mokslinė medienos apsaugos konferencija, Sandtonas, Pietų Afrika, p. 1-19.

Tsinker, G. P. (1995). “ „Pastovėjimo prieplauka“: keliamosios galios įvertinimas, remontas, reabilitacija ir#8221 Jūrų konstrukcijų inžinerija: specializuotos programos, Springer US, Boston, JAV, 1-104 p. DOI: 10.1007/978-1-4615-2081-8

Tuente, U., Piepenburg, D. ir Spindler, M. (2002). “Paprastojo laivo kirmėlio atsiradimas ir apsigyvenimas Teredo navalis (Bivalvia: Teredinidae) Bremerhaveno uostuose, Vokietijos šiaurėje, ir#8221 Helgolando jūrų tyrimai 56 (2), 87-94. DOI: 10.1007/s10152-002-0101-7

Turneris, R. D. (1966). Apklausa ir iliustruotas Teredinidae (Mollusca: Bivalvia) katalogas, Lyginamosios zoologijos muziejus, Kembridžas, MA, JAV. DOI: 10.5962/bhl.title.67017

Voight, J. R. (2015). “Ksilotrofiniai dvigeldžiai: jų biologijos aspektai ir poveikis žmonėms,” Moliuskų tyrimų žurnalas 81 (2), 175-186. DOI: 10.1093/moliuskas/eyv008

Wassnig, M. ir Southgate, P. C. (2012). “Nugyvenimo ženklų įtaka perykloje auginamų sparnuotų perlų austrių elgesiui ir substrato tvirtinimui (Pterijos pingvinas) lervos, ir#8221 Akvakultūra 344-349, 216-222. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2012.03.020

Westin, M., Larsson-Brelid, P., Nilsson, T., Rapp, A. O., Dickerson, J. P., Lande, S. ir Cragg, S. M. (2016). “Acetilintos ir furfurilintos medienos atsparumas jūriniam gręžimui – atsiranda dėl iki 16 metų lauko poveikio ir#8221: 47-ojo IRG metinio susirinkimo eiga, Lisabona, Portugalija, p. 1-9.

Westin, M., Rapp, A. ir Nilsson, T. (2006). “Modifikuotos medienos atsparumo jūrų gręžiniams lauko bandymas ” Medienos medžiagų mokslas ir inžinerija 1 (1), 34–38. DOI: 10.1080/17480270600686978

Wiegemann, M. (2005). “Lipimas mėlynose midijose (Mytilus edulis) ir barniai (Balanus gentis): mechanizmai ir techniniai pritaikymai, ir#8221 Vandens mokslai 67 (2), 166-176. DOI: 10.1007/s00027-005-0758-5

Wiegemann, M., Kowalik, T. ir Hartwig, A. (2006). “Balanus crenatus) lipnūs baltymai, ir#8221 Jūrų biologija 149(2), 241-246. DOI: 10.1007/s00227-005-0219-7

Wiegemann, M. ir Watermann, B. (2004). “Džiūvimo įtaka prie nelipnių dangų pritvirtintų karnių sukibimui ir#8221 Biologinis užteršimas 20(3), 147-153. DOI: 10.1080/08927010400001147

Wilkinson, J. G. (1979). Pramoninės medienos konservavimas, Associated Business Press, Londonas, JK.

Williams, J. R., Sawyer, G. S., Cragg, S. M. ir Simm, J. (2005). “Anketinė apklausa, skirta JK specifikatorių suvokimui apie pagrindinius laikmačio, naudojamo jūrų ir gėlo vandens inžinerijoje, požymius, ir#8221 Medienos mokslo instituto žurnalas 17 (1), 41–50. DOI: 10.1179/wsc.2005.17.1.41

Straipsnis pateiktas: 2018 m. Lapkričio 16 d. Baigta tarpusavio peržiūra: 2019 m. Kovo 17 d. Gauta pataisyta versija: 2019 m. Spalio 2 d. Priimta: 2019 m. Spalio 4 d. Paskelbta: 2019 m. Spalio 11 d.


Užkrečiamos ligos

Klimato kaita daro įtaką ligų atsiradimui ir plitimui jūrų ir sausumos biotoje 221 (3 pav.), Priklausomai nuo įvairių socialinių ir ekonominių, aplinkos ir patogenui būdingų veiksnių 222. Norint suprasti ligų plitimą ir sukurti veiksmingas kontrolės strategijas, reikia žinoti patogenų, jų pernešėjų ir šeimininkų ekologiją bei sklaidos ir aplinkos veiksnių įtaką 223 (1 lentelė). Pavyzdžiui, yra stiprus ryšys tarp didėjančios jūros paviršiaus temperatūros ir koralų ligų ir, nors ligos mechanizmai nėra visiškai aiškūs visiems skirtingiems sindromams, yra sąsajų su mikrobiniais patogenais 224 225 226. Ligos paplitimo viršūnės sutampa su periodiškumu pietiniame El Niño svyravime (ENSO) 227. Visų pirma, kai kuriose koralų rūšyse vandenyno atšilimas gali pakeisti koralų mikrobiomą, sutrikdyti šeimininko ir simbionto pusiausvyrą, pakeisti gynybinius mechanizmus ir maistinių medžiagų apykaitos kelius, kurie gali prisidėti prie balinimo ir ligų 99 . Vandenyno rūgštėjimas taip pat gali tiesiogiai pakenkti audiniams organizmuose, pvz., Žuvyse, galimai prisidedant prie susilpnėjusios imuninės sistemos, kuri sukuria bakterijų invazijos galimybes 228.

Antropogeninė klimato kaita pabrėžia vietinį gyvenimą, todėl patogenai vis dažniau gali sukelti ligas. Poveikis akvakultūrai, maistiniams gyvūnams ir pasėliams kelia grėsmę pasaulio maisto tiekimui. Žmogaus veikla, tokia kaip populiacijos augimas ir transportas, kartu su klimato kaita didina patogenų atsparumą antibiotikams ir vandens bei pernešėjų platinamų patogenų plitimą, taip padidindama žmonių, kitų gyvūnų ir augalų ligas.

Jūrų žvaigždžių rūšių sumažėjo 80–100 %

3000 km Šiaurės Amerikos vakarinės pakrantės atkarpa, o didžiausias nuosmukis vyksta anomaliai kylant jūros paviršiaus temperatūrai 229 . Kadangi jūros žvaigždės yra svarbios jūrų ežių plėšrūnės, plėšrumo praradimas gali sukelti trofinę kaskadą, kuri veikia rudadumblių miškus ir susijusią jūrų biologinę įvairovę 229,230. Atsižvelgiant į vandenynų atšilimo poveikį patogenų poveikiui, buvo sukurtos temperatūros stebėjimo sistemos daugeliui jūrų organizmų, įskaitant koralus, kempines, austres, omarus ir kitus vėžiagyvius, jūros žvaigždes, žuvis ir jūros žoles 231.

Miško nykimą dėl sausros ir karščio streso gali sustiprinti patogenai 232 . Atsižvelgiant į atsaką į patogenus, įskaitant CO, pasėliams svarbūs įvairūs sąveikaujantys veiksniai2 lygiai, klimato pokyčiai, augalų sveikata ir rūšiai būdinga augalų ir patogenų sąveika 233 . Daugybė mikroorganizmų sukelia augalų ligas (grybeliai, bakterijos, virusai, viroidai ir oomicetai), todėl gali paveikti augalininkystę, sukelti badą (pavyzdžiui, ovomycete). Phytophthora infestans sukėlė Airijos bulvių badą) ir kelia grėsmę maisto saugumui 233 . Nuo 1960 m. atliktas daugiau nei 600 pasėlių kenkėjų (nematodų ir vabzdžių) ir patogenų įvertinimas parodė, kad dėl klimato kaitos išplito į ašigalius 233 . Patogenų plitimą ir ligų atsiradimą palengvina transportavimas ir rūšių introdukcija, o tam įtakos turi oro poveikis sklaidai ir aplinkos sąlygos augimui 233.

Klimato kaita gali padidinti ligos riziką, pakeisdama šeimininko ir parazitų aklimatizaciją 234 . Ektotermijų (pvz., Varliagyvių) temperatūra gali padidinti jautrumą infekcijai, galbūt sutrikdžius imuninį atsaką 234, 235. Kas mėnesį ir kasdien nenuspėjami aplinkos temperatūros svyravimai padidina Kubos medžio varlės jautrumą patogeniniam chitrido grybeliui Batrachochytrium dendrobatidis. Didėjančios temperatūros poveikis infekcijai prieštarauja sumažėjusiam grybelio augimo gebėjimui grynoje kultūroje, o tai iliustruoja šeimininko ir patogeno atsako įvertinimo svarbą (o ne ekstrapoliuojant iš izoliuotų mikroorganizmų augimo greičio tyrimų) vertinant klimato kaitos svarbą234.

Prognozuojama, kad klimato kaita padidins kai kurių žmonių patogenų atsparumo antibiotikams greitį 236. 2013–2015 m. Duomenys rodo, kad padidinus minimalią dienos temperatūrą 10 ° C (tai galima įsivaizduoti kai kuriose JAV dalyse iki amžiaus pabaigos), padidės atsparumas antibiotikams. Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae ir Staphylococcus aureus 2–4% (kai kuriems antibiotikams - iki 10%) 236. Galimi pagrindiniai mechanizmai yra pakilusi temperatūra, palengvinanti mobilųjį atsparumo genetinių elementų horizontalų genų perdavimą, ir padidėjęs patogenų augimo greitis, skatinantis aplinkos patvarumą, gabenimą ir perdavimą 236. Gyventojų skaičiaus augimas, kuris sustiprina klimato kaitą, taip pat yra svarbus veiksnys, prisidedantis prie atsparumo išsivystymo 236 .

Vektorių, maisto, oro, vandens ir kiti aplinkos patogenai gali būti ypač jautrūs klimato kaitos poveikiui 237 238 239 240 (1 lentelė). Kalbant apie pernešėjų pernešamas ligas, klimato kaita paveiks pernešėjų pasiskirstymą, taigi ir ligų plitimo diapazoną, taip pat efektyvumą, kuriuo vektoriai perduoda patogenus. Efektyvumas priklauso nuo laiko nuo to laiko, kai vektorius maitina užkrėstą šeimininką ir pats vektorius tampa užkrečiamas. Esant aukštesnei temperatūrai, šis laikas gali būti žymiai sutrumpintas, suteikiant daugiau galimybių perduoti per vektoriaus gyvavimo laiką. Reaguojant į klimato kaitą Europoje jau atsirado tam tikrų pernešėjų plintančių ligų, tokių kaip mėlynojo liežuvio liga, ekonomiškai svarbi virusinė gyvulių liga, ir prognozuojama, kad ateityje įvyks didesni, dažnesni protrūkiai 241. Dėl tam tikrų patogeninių vandens infekcijų Vibrio spp., plitimas tarp polių koreliuoja su didėjančia pasauline temperatūra ir mažesniu vandens aplinkos druskingumu pakrančių regionuose (pvz., žiotyse), kuriuos sukelia padidėjęs kritulių kiekis 242. Šios pasikeitusios sąlygos gali paskatinti augimą Vibrio spp. aplinkoje 242 . Didėjanti jūros paviršiaus temperatūra taip pat koreliuoja su pakilimu Vibrio cholerae infekcijos Bangladeše 243, infekcijos su keliais žmogaus patogenais Vibrio spp. Baltijos jūros regione 242 ir gausa Vibrio spp. (įskaitant žmogaus patogenus) Šiaurės Atlante ir Šiaurės jūroje 244.

Maliarija ir dengės karštligė yra dvi pernešėjų plintančios ligos, kurios, kaip žinoma, yra labai jautrios klimato sąlygoms, todėl tikimasi, kad jų erdvinis pasiskirstymas pasikeis reaguojant į klimato kaitą 4 141 245. Klimato kaita gali palengvinti pernešėjų pernešamų patogenų plitimą, prailgindama perdavimo sezoną, padidindama patogenų dauginimosi greitį vektoriuje ir padidindama uodų skaičių bei geografinį diapazoną. Tai ypač pasakytina apie Aedes aegypti, pagrindinis dengės karštligės, Zikos, chikungunya ir geltonosios karštinės virusų nešiotojas, kuris šiuo metu apsiriboja atogrąžų ir subtropikų regionais, nes negali išgyventi šaltų žiemų. Kartu su kitomis uodų plintančiomis ligomis (tokiomis kaip Vakarų Nilo karštinė ir japoniškas encefalitas) ir erkių platinamomis ligomis (pvz., Laimo liga), prognozuojama, kad milijonai žmonių, kuriems klimato kaita gresia naujai, gresia pavojus 4 238 246 247 248 249.

Daugeliui infekcinių ligų, įskaitant keletą pernešėjų ir vandens plintančių ligų, didelę įtaką daro klimato kintamumas, kurį sukelia didelio masto klimato reiškiniai, tokie kaip ENSO, kuris sutrikdo įprastą kritulių kiekį ir kas kelerius metus keičia temperatūrą maždaug dviejuose trečdaliuose pasaulio. Buvo pranešta apie asociacijas su ENSO dėl maliarija, dengės karštligės, Zikos virusinės ligos, choleros, maro, afrikinės arklių ligos ir daugelio kitų svarbių žmonių ir gyvūnų ligų 250 251 252 253 254 .

Rūšių prisitaikymas prie vietinės aplinkos buvo tirtas mažiau mikroorganizmuose nei gyvūnuose (įskaitant žmones) ir augaluose, nors prisitaikymo mechanizmai ir pasekmės buvo tiriamos natūraliose ir eksperimentinėse mikrobų populiacijose 255. Virusiniai, bakteriniai ir grybeliniai augalų ir gyvūnų (pvz., pasėlių, žmonių ir gyvulių) patogenai prisitaiko prie abiotinių ir biotinių veiksnių (pvz., temperatūros, pesticidų, mikroorganizmų sąveikos ir šeimininko atsparumo) taip, kad tai paveiks ekosistemų funkciją, žmonių sveikatą ir maistą. 255. Ciklinį grįžtamąjį ryšį tarp mikrobų atsako ir žmogaus veiklos gerai iliustruoja patogeninių žemės ūkio grybų prisitaikymo modeliai 256. Kadangi žemės ūkio ekosistemoms būdingi bendri pasauliniai bruožai (pvz., Drėkinimas, trąšų naudojimas ir augalų veislės) ir žmonių kelionės bei augalinės medžiagos transportavimas lengvai išsklaido pasėlių patogenus, „agropritaikyti“ patogenai turi didesnį potencialą sukelti epidemijas ir kelti didesnę grėsmę augalininkystei nei natūraliai paplitusios 256 padermės. Grybelinių patogenų gebėjimas plėsti savo asortimentą ir įsiskverbti į naujas buveines, evoliucionuojant, kad toleruotų aukštesnę temperatūrą, sukelia grėsmę, kurią grybeliniai patogenai kelia tiek natūralioms, tiek žemės ūkio ekosistemoms257.


4 iššūkis: modelio parametrų laiko ir erdvinės dinamikos projektavimas

Žemės paviršiaus modeliai paprastai turi daug parametrų. Hourdin ir kt. (2017) teigia, kad atmosferos modeliai apskritai yra „pagrįsti gerai suprantama fizika, derinama su daugybe euristinių procesų vaizdų“. LSM, priešingai, sujungia daugybę fizinių procesų (kurie dažnai priklauso nuo sudėtingo paviršiaus nevienalytiškumo, kaip aprašyta anksčiau) su daugybe biologinių procesų, kurie iš esmės veikia molekuliniu lygmeniu ir todėl nėra praktiškai vaizduojami jų natūraliu mastu. . Šie procesai yra įterpiami kaip parametrai, dažnai suformuluojami atitinkamų stebėjimų skalėje (pvz., atskiri lapai ar medžiai). Šie parametrai keliais skirtingais būdais prisideda prie modelio neapibrėžtumo, kurį aprašome toliau, kaip atskirų parametrinio neapibrėžtumo problemų rinkinį, kurį čia vadiname „parametrine dinamika“.

Idealiu atveju procesais pagrįsti modeliai turėtų naudoti įvesties parametrų reikšmes, kurios atspindi sistemos savybes, kurios yra statinės laike ir erdvėje (Hourdin ir kt., 2017). Jei stebimas augalo požymis arba ekosistemos ypatybė, kuri kinta laike ir erdvėje, pasirenkant, ar modelio parametrai turi atspindėti vidutinę to bruožo reikšmę, stebimo požymio santykio su aplinka parametrus, modelio, kuris optimizuoja, parametrus. aplinkos bruožas arba daugybė parametrų, atspindinčių alternatyvius augalų tipus, kuriuos galima pasirinkti už ar prieš, atsižvelgiant į aplinką, yra atviras klausimas. Taigi idealizuota diskusija apie tai, kokie ekosistemų aspektai gali būti ir kurių negalima laikyti „parametrais“, LSM iš esmės nepatenka.

4.1 Parametrinis neapibrėžtumas ir pritaikymas

Pirmoji parametrinio neapibrėžtumo problema yra pati paprasčiausia: kaip pasirinkti parametrų rinkinį, kuris puikiai suderintų modelio prognozes ir platų duomenų rinkinį? Nors tai paprasta pasakyti, dėl didelio laisvės laipsnių skaičiaus šią problemą sunku praktiškai išspręsti. Buvo dedama daug pastangų optimizuoti žemės paviršiaus modelių parametrus, naudojant įvairius Bajeso metodus, kurių prioritetai gaunami iš augalų savybių ar kitų duomenų (LeBauer ir kt., 2013), ir pagrįsti optimizavimu, kad atitiktų daugelį skirtingų duomenų rinkinių, įskaitant optimizavimą hidrologiniai modeliai prieš srauto duomenis (K. Beven & Binley, 1992), dujų mainų parametrų pritaikymas sūkurinio kovariacijos duomenims (Mäkelä ir kt., 2019 Post ir kt., 2017) arba naudojant emuliatorius (Fer ir kt., 2018 Sargsyan ir kt.) ., 2014) arba pridedami prie viso žemės paviršiaus modelių (Verbeeck ir kt., 2011), siekiant optimizuoti prieš sūkurinio kovariacijos stebėjimus. Tačiau dėl didelio parametrų matmenų tokios pastangos paprastai susiduria su lygiagretumo kliūtimi: paleidus modelį su daugybe skirtingų parametrų rinkinių galima vienodai gerai atitikti duomenis, o šie vienodai geri modeliai gali lemti labai skirtingus rezultatus pagal naujos sąlygos (Tang & Zhuang, 2008).

Vienas iš galimų sprendimų yra optimizuoti modelių parametrus atsižvelgiant į kelių tipų duomenis vienu metu, kad būtų galima atskirti procesus, veikiančius skirtingais laikotarpiais arba skirtingais modelio prognozavimo aspektais, kaip tai padarė MacBean ir kt. (2016). Išplėsti tokius metodus, kad jie apimtų daugybę procesų ir parametrų, susijusių su LSM prognozėmis, pats savaime yra didžiulis iššūkis. Be to, tiesioginis duomenų įsisavinimas kalibravimui (Kaminski ir kt., 2013) taip pat sukelia filosofinius klausimus, susijusius su lyginamosios analizės ir veiklos metrikų interpretavimu (Collier ir kt., 2018 DM Lawrence ir kt., 2019), kuriuos LSM pateikia bendruomenė dar turi sistemingai susidoroti.

Pagrindinė LSM problema yra ta, kad vienos sudėtingo susieto modelio dalies paklaidos gali pakenkti efektyviam kitų komponentų kalibravimui. Iš esmės, apimant išsamesnę moduliarumo sistemą (2 skirsnis ir 2 paveikslas), kai kuriuos atskirus procesus galima kalibruoti atskirai, atsižvelgiant į ribines sąlygas, nustatytas stebėjimų ar duomenų produktų (Kemp ir kt., 2014). Daugelyje esamų kalibravimo tyrimų netiesiogiai buvo naudojamos mažo sudėtingumo anglies ciklo modelių versijos, pavyzdžiui, Bloom ir kt. (2016). Šios koncepcijos išplėtimas gali palengvinti būtinus matmenų sumažinimus, reikalingus, kad ši problema būtų lengviau valdoma.

4.2 Gyvų sistemų iššūkis: numatyti ekosistemos savybių pokyčius

Be parametrų optimizavimo problemos, slypi ir gilesnis iššūkis: daugelį pagrindinių lajos masto žemės paviršiaus savybių lemia augalų ar kitų organizmų savybės (Kattge ir kt., 2020), kurių funkcinė įvairovė gali labai skirtis. skersai kitaip vienalyčių žemės lopinėlių. Kadangi augalai nuolat auga, miršta, dauginasi ir konkuruoja dėl išteklių, šios kompozicinės mozaikos taip pat yra dinamiškos laiku. Taigi, atsižvelgiant į šiuo metu vykstančius didelius aplinkos pokyčius, mes tikimės sudėtingų atsakymų į augalų bendruomenės sudėtį bet kurioje vietoje, kurie ne tik sudaro didelę ekologinio poveikio klasę, kuri turi būti suprantama atskirai, bet ir lemia augalų pasiskirstymą bruožai (kaip apibrėžta baldakimo skalėje) ir žemės paviršiaus dinamika.

Taigi, mes turime nuspręsti dėl metodų, kaip numatyti, kaip augalų funkcija bendruomenės lygmenyje greičiausiai pasikeis reaguodama į pasaulinius pokyčius. Šios problemos požiūriai gali būti grubiai suskirstyti į tris tipus: koreliacinį, optimizuojantį ir konkurencinį (5 pav.).

Koreliaciniai metodai remiasi empiriškai stebimais aplinkos kintamųjų ir savybių reikšmių santykiais ir tvirtina, kad tokie ryšiai išsaugomi vykstant globaliems pokyčiams. Yra daug skirtingų šio argumento variantų. Ankstyvieji dinaminiai augmenijos modeliai (Sitch ir kt., 2003 Woodward & Lomas, 2004) naudojo atskirą šios logikos PFT versiją, kai PFT pasiskirstymą riboja bioklimatiniai indeksai, ir kiekvienas PFT apibrėžė bruožų rinkinį žemės paviršiaus modelyje, kai pasikeitė klimatas, kartu su juo pasikeitė ir PFT aprėptis, o tai savo ruožtu pakeitė modelio augalinius procesus atspindinčius parametrus tam tikroje tinklelio ląstelėje. Šiuolaikiškesnės šio požiūrio versijos išskiria tam tikrus bruožus, kurie, kaip pastebima, kinta priklausomai nuo aplinkos funkcijos per atskiro augalo gyvavimo laikotarpį, ir leidžia jiems skirtis laike ir erdvėje bei aplinkos sąlygų funkcija. Pavyzdžiui, lapų fotosintezės ir kvėpavimo temperatūros jautrumo terminė aklimatizacija (Atkin ir kt., 2015 Kumarathunge ir kt., 2019 Lombardozzi ir kt., 2015 Slot ir kt., 2014), modeliai, apibrėžiantys paskirstymo modelius (Thornton ir kt., 2007), N fiksacija (Thornton ir kt., 2007) ir stiebų mirtingumo rodikliai (Delbart ir kt., 2010), kaip AE funkcijos, arba bendresni augalų bruožų ir klimato santykiai, kaip numanoma pagal kelis požymius (Butler ir kt. ., 2017 van Bodegom ir kt., 2014 Verheijen ir kt., 2015).

Optimizavimo metodai iš esmės ribojami augalų bruožų verčių prognozėms, laikantis principo, kad evoliucija ir konkurencinė dinamika turėjo pasirinkti tokias savybių vertes, kurios tam tikroje aplinkoje suteikia aukščiausią „tinkamumą“. Taigi galima daryti prielaidą, kad šios optimalios vertės yra tos, kurios greičiausiai yra. Esminis tokių metodų reikalavimas yra sugebėti apibrėžti funkcinį išlaidų ir naudos santykį (arba tinkamumo kriterijus) tam tikrai bruožo vertei kaip sąlygą aplinkai, kurią vėliau galima optimizuoti. Kaip ir koreliaciniai metodai, optimizavimo metodai daro prielaidą, kad jie greitai prisitaiko prie aplinkos pokyčių, todėl gali būti tik griežtai galiojantys požymiams, kurie gali skirtis per atskiro augalo gyvavimo laikotarpį. Plačiau besiplečiančios literatūros apie augalų optimalumo teoriją pavyzdžiai apima lapų azoto pasiskirstymo į kolimitacinius medžiagų apykaitos procesus įvairiose aplinkos sąlygose prognozę (Smith ir kt., 2019 m. C. Xu ir kt., 2012), lapuočių azoto atsaką į CO2 tręšimas (Franklin, 2007 Franklin ir kt., 2009), stomatų kontrolė siekiant maksimaliai įsisavinti, vengiant išdžiūvimo (Bonan ir kt., 2014 Eller ir kt., 2018 Kennedy ir kt., 2019 Medlyn ir kt., 2011 Williams ir kt. ., 1996 Wolf ir kt., 2016 X. Xu ir kt., 2016). Wang ir kt. (2017) prognozuoja vidinį lapų CO2 balansas, pagrįstas modeliu, kuris optimizuoja asimiliaciją, kartu apskaičiuojant vandens transportavimo ir maistinių medžiagų pasisavinimo išlaidas, ir Street et al. (2012) rodo, kad N profiliai arktiniuose stogeliuose atitinka optimalaus paskirstymo teoriją, valdomą išsklaidytos šviesos profiliais. Visi optimalumo metodai grindžiami tinkamumo, kuris turėtų būti maksimaliai padidintas, nustatymu (kuris yra neaiškus, Caldararu ir kt. (2019)), termino, per kurį optimizavimas yra svarbus, apibrėžimu ir prielaida dėl fiziologinių ribų. optimizavimo ir terminų, per kuriuos jis gali būti pasiektas. Manoma, kad optimizavimas įvairiais tikslais vyksta nuo vieno augalo gyvavimo trukmės iki visos ekosistemos prisitaikymo prie vyraujančio klimato. Visų ekosistemų gebėjimą greitai keisti funkcionalumą kintančiame klimate (ypač tų, kuriose vyrauja ilgaamžiai medžiai) gali sulėtinti demografinių pokyčių ir geriau prisitaikiusių asmenų migracijos į sistemą greitis, todėl optimalumo metodus galbūt reikėtų vertinti kaip tikėtina sistemos pusiausvyros būsena (su įspėjimu, kad optimali strategija asmenims nebūtinai atspindi evoliucinę stabilią strategiją konkurencinėje sistemoje (Dybzinski ir kt., 2011).

Konkurencingi metodai tiesiogiai sprendžia būtinybę imituoti trumpalaikių ekosistemų būsenų demografinius rodiklius. Užuot optimizavę konkrečią funkciją, konkurencingi metodai bando išspręsti atskirų agentų populiacijos dinamiką, konkuruodami dėl išteklių aplinkos kontekste. Taigi, pati populiacijos dinamika veikia, kad surastų optimalias vertes tarp galimų savybių reikšmių iš konkuruojančių tipų telkinio. Konkurencijos dinamika gali svyruoti nuo Lotka-Volterra tipo formulių, kai konkuruojantys agentai yra augalų stogeliai, nuo tam tikro PFT (Cox, 2001 Harper ir kt., 2016), iki demografinių ar individualių modelių, kai agentai yra arba grupės dydžiu išsiskiriantys augalai arba pavieniai augalai, konkuruojantys dėl vietos baldakimu ir kitų išteklių (Christoffersen ir kt., 2016 Moorcroft et al., 2001 Purves et al., 2008 Sakschewski et al., 2015 Scheiter et al., 2013). Šio metodo pranašumai yra tai, kad jis iš esmės gali užfiksuoti bendruomenės prisitaikymo prie pasaulinių pokyčių laiką, taip pat tai, kad jam nereikia a priori įvertinti tinkamumo funkciją, kuri būtų optimizuota, todėl gali būti taikomas platesniam diapazonui. bruožų ar sąveikos tarp bruožų, nei optimizavimo ar koreliacinių metodų. Reikšmingas šios metodikos iššūkis yra funkcinės įvairovės palaikymas, ypač modeliuose, kurie konkrečiai neapima daugelio mechanizmų, stabilizuojančių konkurencinius atskirties procesus tarp skirtingų tinkamumo augalų (Chesson, 2000 Gravel ir kt., 2011), taip pat erdvinio sklaidos procesai, didelių matmenų išteklių padalijimas ir nuo tankio priklausomas „natūralių priešų“ poveikis demografiniam stabilumui. Taigi funkcinės įvairovės palaikymo demografiniuose augmenijos modeliuose tyrimas yra nauja šios srities tyrimų sritis (Falster ir kt., 2017 Fisher ir kt., 2018 Koven ir kt., 2019 Maréchaux ir Chave, 2017 Powell ir kt., 2018).

Kitas konkurencinių metodų iššūkis yra geriau suprasti, kaip PFT apibrėžimas tam tikrame modelyje yra susijęs su modelio prognozėmis. Didėjant modelio sudėtingumui, tokie apibrėžimai tapo sudėtingesni - nuo ankstyvųjų metodų, kurie PFT sutapatino su biomomis, iki naujesnių metodų, apibrėžiančių PFT per kelias požymių kitimo ašis. Pagrindiniai iššūkiai yra susiję su konkrečiais būdais, kuriais nuolatinis ir daugialypis bruožų kitimas yra išskiriamas į bruožų koordinavimo ašis, apibrėžiančias PFT, įskaitant (1) ašių skaičių, reikalingą atskirti išsamų PFT rinkinį, reikalingą tam tikrai problemai išspręsti, ( 2) kaip šios ašys nurodomos iš bruožų stebėjimų, atsižvelgiant į tiek pateiktus, tiek nepateiktus kompromisus, galinčius užkirsti kelią bet kurios PFT dominavimui (Sakschewski ir kt., 2015 Scheiter ir kt., 2013), ir (3) kaip smulkiai galimų PFT rinkinys išsprendžia bet kokią tam tikrą bruožo kitimo ašį?

Mes apibūdiname tris alternatyvias, bet nebūtinai konkuruojančias filosofijas, skirtas spręsti organizmo bruožų - taigi ir ekosistemos savybių - dinamikai laike ir erdvėje. Iš esmės visi šie metodai (koreliaciniai, optimizuojantys ir konkurencingi) gali būti derinami tam tikrame žemės paviršiaus modelyje, tačiau teorija, kaip tai padaryti, nėra gerai išvystyta. Bet kokio bruožo atveju didelio plastiškumo įtraukimas taikant koreliacinius arba optimizavimo metodus sumažintų tokio bruožo vaidmenį nustatant konkurencinius rezultatus. Iš esmės, norint geriausiai atspindėti tikrovę, per visą gyvenimą pastebėtas plastinis atsakas į klimatą iš esmės galėtų būti įtrauktas į konkurencinius demografinius metodus, skirtus bruožų pasiskirstymui projektuoti, kai tokio individualaus lygio plastiškumo nėra.

Norint užfiksuoti savybių dinamiką daugelio kartų laikotarpiu (arba tinkamai atsižvelgti į augalų tinkamumo optimizavimą esant konkurencijai), demografiniai modeliai turėtų būti įtraukti į bruožo evoliucijos reprezentacijas (įskaitant mutaciją ir atranką) pagal (Falster ir kt. al., 2017 Scheiter ir kt., 2013). Šis svarstymas kartu su poreikiu sustiprinti funkcinių tipų sambūvį konkurencinguose modeliuose rodo konkretų poreikį užmegzti didesnį dialogą su kitomis anksčiau atskiromis ekologijos disciplinomis. Biologinės įvairovės ir ekosistemų funkcijos sritis taip pat skatinama, pavyzdžiui, gerinant supratimą apie priemones, kuriomis funkciniai skirtumai egzistuojančiose rūšių bendruomenėse gali arba negali suteikti atsparumo ir (arba) atsparumo klimato pokyčiams (Hooper ir kt., 2005 Isbell). ir kt., 2015 m. Turnbull ir kt., 2013 m. Yachi & Loreau, 1999). Sąveika tarp sambūvio teoretikų ir žemės paviršiaus modeliuotojų yra reta, ir tikimės, kad situacija pagerės, kai mūsų ekologinės priemonės šių laukų sankirtoje taps brandesnės.


MEDŽIAGOS IR METODAI

Gyvūnai

Vandens krabai

Mėlynieji krabai, Callinectes sapidus (Rathbun) (Portunidae šeima) buvo atrinkti šiam tyrimui, nes jie yra dideli, aktyvūs ir labai vandens telkiniai, turintys hidrodinaminę spragą ir penktą porą daugiaplaukių irklo formos ir specializuotų plaukti (Blake, 1985). Maži ir vidutiniai, patinai ir patelės (23–57 mm plotis, 1,5–22 g) buvo surinkti iš „Masonboro Sound“, Vilmingtonas, NC, JAV, 2004 m. svoris nuo 63 iki 112 mm (48–134 g) buvo gautas iš tiekėjo Wanchese mieste, Šiaurės Amerikoje, JAV, 2004 m. 20 ppt (momentinis vandenyno dirbtinis jūros vanduo, „Aquarium Systems Inc.“, „Mentor“, OH, JAV). Lupimo krabai buvo tikrinami kas 2 valandas, ar neprasideda nuovargis, o maži ir vidutiniai krabai buvo tikrinami kelis kartus per dieną. Mechaniniams bandymams septyni dideli tarpmoltiniai krabai (109–127 mm plotis) buvo nupirkti gyvai iš vietinės rinkos San Diege, Kalifornijoje, JAV, 2018 m. Ir prieš pat mechaninį bandymą eutanazuojami –20 ° C šaldiklyje.

Sausumos krabai

Juodieji sausumos krabai, Gecarcinus lateralis (Freminville) (Gecarcinidae šeima) buvo atrinkti šiam tyrimui, nes jie yra dideli ir labai sausumos, gyvena urvuose ir grįžta į vandenį tik neršti. Be to, jie tirpsta be plūduriuojančio vandens atramos (Bliss ir Mantel, 1968 Bliss ir kt., 1978 Hartnoll, 1988).Krabų patinai ir patelės (40–60 mm plotis, 31–71 g) buvo surinkti iš Fajardo rezervato, Fajardo, Puerto Riko, 2003 m. Birželio mėn. Ir 2004 m. Rugpjūčio mėn. Ir išsiųsti į Šiaurės Karolinos universitetą, Chapel Hill, NC, JAV. Krabai buvo laikomi aplinkos kamerose 27 ° C temperatūroje 12 valandų šviesos: 12 valandų tamsos ciklu. Drėkintuvai buvo naudojami kambario drėgmei palaikyti 60–90%. Atskiri krabai buvo laikomi atskiruose plastikiniuose induose su sudrėkintu smėliu ir vandens indeliais. Tara buvo valoma, o krabai du kartus per savaitę buvo šeriami morkomis ir salotomis, o kačių maistu – kartą per savaitę, reguliariai keičiant smėlį.

Blackback sausumos krabai neturi išorinių spalvos pokyčių, rodančių slinkimą, kaip ir mėlynieji krabai (Otwell, 1980), todėl pelėsio artumas buvo įvertintas stebint galūnių atsinaujinimo augimą (Bliss ir Mantel, 1968 Skinner ir Graham, 1972). Siekiant paskatinti galūnių regeneraciją, iš kiekvieno krabo buvo pašalinta viena koja (pereopod 5), įpurškiant nedidelį kiekį distiliuoto vandens į kojos pagrindą.

Mechaniniam bandymui aštuoni pavyzdžiai G. lateralis (44–60 mm gaubto plotis) buvo gauti 2018 m. Iš Kolorado valstijos universiteto kolonijos ir išsiųsti į Scripps okeanografijos institutą ant sauso ledo ir nedelsiant atlikti mechaninius bandymus.

Morfologiniai matavimai

Krabų patinai ir patelės buvo sujungti siekiant padidinti mėginio dydį ir todėl, kad žinoma, kad dimorfizmas pasireiškia tik naguose ir pilve (Haley, 1969, 1973 Herreid, 1967 Huxley, 1931). Buvo naudojami tik tie krabai, kurie buvo išlydę, atrodė sveiki ir kurių visi priedai buvo nepažeisti. Hidrostatinės stadijos matavimai buvo atlikti iš karto po molto (1–3 val.), o standžios stadijos – praėjus 1–4 savaitėms po molto. Postmolt laikas buvo apskaičiuotas nuo to laiko, kai buvo baigta egzuvija. Krabų masė buvo matuojama naudojant svarstykles prieš bet kokį galūnės pašalinimą. Callinectes sapidus buvo nusausintas ir pasvertas ore.

„Pereopod 3“ (t. Y. Didžiausia koja, dažnai judanti į šoną) buvo pašalinta prie koksalinio -bazinio sąnario, o meruso segmento ilgis, plotis ir aukštis buvo išmatuoti naudojant skaitmeninius atraminius apkaustus. Meruso ilgis buvo matuojamas vidurinėje linijoje priekinėje segmento pusėje, siekiant nuoseklumo naudoti orientyrus. Merus aukštis ir plotis buvo matuojami segmento centre. Dėl G. lateralis, meruso plotis buvo nustatytas plačiausioje dalyje, šiek tiek ventralinis iki vidurinės linijos. Visi matavimai buvo kartojami 3 kartus, standartinė matavimų paklaida (s.e.m) buvo mažesnė nei 0,01.

Matuojant odelių storį, išmatuotas merusas buvo fiksuotas arba 10% formalinu, ir jūros vandenyje. C. sapidus arba 10% formalino ir dejonizuoto vandens G. lateralis. Visi fiksuoti mėginiai buvo pašalinti iš formalino po kelių dienų ir sudėti į 0, 065 mol l -1 Sorenseno fosfatinį buferį saugojimui. Merus buvo nupjautas skersai ties vidurio linija. Kietos odelės storis buvo matuojamas naudojant skrodimo mikroskopą su akių mikrometru. Buvo atlikta trisdešimt matavimų aplink segmento perimetrą ir padalyta į kvadrantus: priekinį, užpakalinį, nugaros ir ventralinį. Vidutinio odelių storio matavimai (T) buvo apskaičiuoti dviem būdais, kad atspindėtų lenkimą dviem ašimis: Taukščio yra vidurinė nugaros ir pilvo pusė Tplotis yra priekinės ir užpakalinės pusės vidurkis.

Minkšta hidrostatinės stadijos gyvūnų odelė buvo per plona, ​​kad būtų galima tiksliai išmatuoti naudojant apkabos, todėl buvo matuojama naudojant lazerinę skenavimo konfokalinę mikroskopiją. Iš meros priekinės pusės vidurio buvo išpjautas stačiakampis pjūvis, o poodinis paviršius kruopščiai pašalintas teptuku. Tada odelių mėginiai 20 minučių buvo panardinami į poliliziliną, kad būtų lengviau sukibti su fluorescuojančiomis geltonai žaliomis latekso granulėmis (L2153, Sigma-Aldrich, Inc., Sent Luisas, MO, JAV) prie vidinio ir išorinio odelių paviršių. Po panardinimo į poliliziną mėginiai panardinami į latekso granulių suspensiją, dedami ant mikroskopo stiklelių ir uždengiami. Storis matuojamas nuo a Z-ašių serija konfokaliniame mikroskope kaip atstumas tarp rutuliukų ant vidinio ir išorinio odelės mėginio paviršių. Kiekvienam odelių mėginiui buvo paimta 10–30 matavimų ir tada apskaičiuotas vidurkis.

Antras srities momentas

Antrasis srities momentas, , buvo apskaičiuotas iš skaitmeninio mikroskopo merus skerspjūvio vaizdų, paimtų segmento vidurio linijoje. Vaizduota odelė buvo nubrėžta ir visa ne odelių medžiaga ištrinta, o galutinis vaizdas buvo paverstas pilkos spalvos skalėmis naudojant „Adobe Photoshop CS6“ 13.0 versiją. Antrasis odelės ploto momentas buvo apskaičiuotas naudojant „BoneJ“ pjūvio geometrijos funkciją (Doube ir kt., 2010) „ImageJ“ (t. 1.51j8).

Lankstumo standumas

Kietojo ir hidrostatinio matuojamų kintamųjų santrauka Callinectes sapidus ir Gecarcinus lateralis

bcRcHw3g __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA " />

„Pereopod 3“ buvo atskirtas prie koksalinio -bazinio sąnario, naudojant skilimo žirkles. Tada riešo srityje buvo pašalinti distaliniai segmentai, paliekant nepažeistą merusą ir gretimus sąnarius. Bazinis-ischial-meral vienetas buvo įdėtas į blokinę silicio formą, laikomas vertikaliai ir tiesiai per formavimo šakeles ir užpildytas epoksidu (EpoxiCure, Buehler, Lake Bluff, IL, JAV) taip, kad būtų įterpta 2-3 mm meruso. epoksidine derva. Mėginiai buvo sudėti į uždarą talpyklą ir uždengti jūros vandeniu suvilgytu popieriniu rankšluosčiu, kad jie būtų hidratuoti, kol epoksidinė medžiaga sukietėjo per naktį. Mechaninis bandymas buvo atliktas kitą rytą po to, kai buvo patvirtinta, kad mėginiai buvo saugiai įterpti, nejudinant sąnarių. Viso bandymo metu mėginiai buvo hidratuoti.

Merus segmentai buvo išbandyti lenkiant konsolę, suspaudžiant įterptus galus į plienines rankenas taip, kad merusas išsiplėstų horizontaliai ir būtų sulenktas išilgai nugaros ir pilvo ašies. Apkrova buvo taikoma statmenai meros nugaros paviršiui netoli distalinio galo (maždaug 5% atstumu nuo distalinio galo). Bandymai buvo atlikti universaliame mechaniniame testeryje (E1000, Instron, Norwood, MA, JAV) su 50 N statinės apkrovos elementu (modelis 2530-437, maksimalus 0,5 kN, 0,125 N skiriamoji geba, Instron). Apkrova buvo taikoma iki 10% priedo ilgio nuokrypio 20 mm min -1 greičiu, nuolat registruojant jėgą ir deformaciją. Kiekvienam mėginiui buvo atlikta trijų testų serija ir apskaičiuotas vidurkis. Lankstinis standumas buvo apskaičiuotas kiekvienam bandymui naudojant 2 lygtį su vienodos skerspjūvio formos ir be šlyties prielaidomis.

Lenkimo stiprumas

Odelių tempimo standumas

Kontralateraliniai periopodai buvo pašalinti iš tų pačių krabų mėginių, naudotų lenkimo standumo matavimams, kurie vėliau buvo laikomi šaldiklyje (–20 °C) maždaug 4 mėnesius prieš bandymą. Stačiakampiai odelių mėginiai (maždaug 4 mm pločio ir 15–20 mm ilgio) buvo nupjauti nuo užpakalinio meruso paviršiaus ir švelniai nuvalyti nuo minkštųjų audinių, naudojant teptuką. Atliekant įtempimo bandymus, kiekvienas odelės mėginio galas buvo įterptas tarp dviejų 19 mm × 19 m kvadratinių aliuminio rankenų, naudojant cianoakrilato klijus, kad sustiprintų tvirtinimą. Tada rankenos buvo tvirtai įspaustos tarp universalių mechaninių testerių (E1000, Instron), turinčių 50 N statinės apkrovos elementą (modelis 2530-437, ne daugiau kaip 0,5 kN, 0,125 N skiriamoji geba, Instron), plieninės tempimo rankenos, kad odelė mėginiai buvo ištempti išilgine kryptimi. Įtempimo bandymai buvo atlikti 5 mm min -1 greičiu iki gedimo, nuolat registruojant jėgą ir poslinkį.

Kiekvienam odelių mėginiui buvo sukurtos streso ir deformacijos kreivės. Tie, skirti C. sapidus paprastai buvo J formos, o skirtos G. lateralis buvo linijiniai (S1 pav.). Youngo elastingumo modulis (t. Y. Standumas), E, todėl buvo įvertintas liestiniu moduliu, matuojamu kaip įtempių ir deformacijų kreivės nuolydis nuo 10% iki 50% deformacijos gedimo metu.

Hidrostatinis slėgis

Vidinis pradinis ir didžiausias slėgis buvo išgauti iš ankstesnių eksperimentų metu surinktų duomenų (Taylor ir Kier, 2003, 2006). Atskiri krabai buvo dedami į eksperimentinį baką ir sulaikomi Velcro juostomis, kad būtų išvengta judėjimo. 23 matuoklio adata su kateteriu, prijungta prie slėgio keitiklio (BLPR, „World Precision Instruments“, Sarasota, FL, JAV), buvo įkišta į chelipedo vidų taip, kad užfiksuotų slėgį hemokoelinėje erdvėje, esančioje po artrodine membrana šalia meros. – riešo sąnarys. Slėgio keitiklis buvo prijungtas prie išankstinio stiprintuvo ir kompiuterio per A/D kortelę. Slėgio keitiklio kalibravimas buvo atliktas prieš ir po kiekvienos eksperimentų serijos. Slėgio įrašai buvo daromi 65 Hz dažniu naudojant duomenų rinkimo programinę įrangą (Dataq, Akron, OH, JAV). Vidinis slėgis buvo matuojamas 12 C. sapidus (masė: 74,7–152,7 g) ir 14 G. lateralis (masė: 16,9–54,7 g).

Analizė

Kiekvienas išmatuotas parametras buvo pakoreguotas pagal kūno dydį ir alometriją, priderinant prie standartinės kūno masės (čia vadinama koreguotu vidurkiu). Tada buvo pakoreguotos vidutinės normos ir homogeniškumo bandymai, prieš tai lyginant jų rūšis, naudojant abipusį t-testai arba Mann -Whitney su Bonferroni koreguota α = 0,048. Suvestiniai duomenys pateikiami kaip vidurkis ± s.d. N reiškia kiekvienos ištirtos rūšies individų skaičių. Dydžių diapazonas C. sapidus apėmė mažesnius asmenis nei G. lateralis todėl, kad būtų galima palyginti tą pačią skalę, duomenų rinkinys C. sapidus buvo sutrumpintas (tik gyvūnai, kurių kūno masė ir gt20 g) atliekant mastelio analizę, nors visi duomenys yra įtraukti į skaičius ir naudojami palyginamoms rūšių rūšims palyginti. Mastelio santykiai taip pat buvo nustatyti naudojant visą duomenų rinkinį C. sapidus ir pateikti S1 lentelėje.

Mastelio santykiai tarp visų matuojamų kintamųjų buvo nustatyti naudojant įprastus mažiausių kvadratų (OLS) ir sumažintos didžiosios ašies (RMA) regresiją žurnalo transformuotuose duomenyse, naudojant lmodelis2 paketą (http://CRAN.R-project.org/package=lmodel2) R (3.0.2). Mastelio santykiai apibūdinami kaip galios funkcijos y = aM b , arba tiesine rąsto forma y= loga+bžurnalasM, kur y yra dominantis kintamasis, a yra perėmimas, b yra mastelio rodiklis, arba nuolydis, ir M yra kūno masė. The lmodelis2 paketas apskaičiuoja nuolydžius ir pertraukas kartu su jų 95% pasikliautinaisiais intervalais (KI). Kai kurių kintamųjų RMA ir OLS regresijos buvo panašios, bet kitokios kitiems. Išvados pagrįstos RMA regresijomis, nes šis metodas įvertina tiek nepriklausomų, tiek priklausomų duomenų matavimo paklaidą (Lovett ir Felder, 1989 McArdle, 1988 Rayner, 1985), tačiau palyginimui pateikiamos ir OLS regresijos (S1 lentelė). 95% PI buvo naudojami palyginant mastelio rodiklius ir perėmimus tarp rūšių ir su izometrijos prognozėmis.


Jūrinių angiospermų cheminė ekologija: galimybės jūros ir sausumos sistemų sąsajoje

Šioje apžvalgoje nagrinėjama chemiškai sukeltos sąveikos, susijusios su jūriniais gaubtasėkliais (jūržolėmis, mangrovėmis ir druskingų pelkių gaubtasėkliais), būklė. Tiriama nedidelė šių augalų ir jų žolėdžių, patogenų, nešvarių organizmų ir konkurentų sąveika, taip pat augalų antrinių metabolitų poveikis bendruomenės lygiu. Didesnėse erdvėse antriniai metabolitai iš jūrų angiospermų veikia kaip patikimi ženklai lervų nusėdimui, tirpimui ar žuvų ir bestuburių buveinių pasirinkimui ir gali turėti įtakos bendruomenės struktūrai ir ekosistemos funkcijai. Keletas naujausių tyrimų parodo šių augalų cheminės apsaugos svarbą, neleidžiančią žolėdžiams šerti ir užsikrėsti patogenais, tačiau kiek alelopatiniai junginiai žudo ar stabdo konkurentų augimą, yra neaišku. Nors kai kurie fenoliniai junginiai, tokie kaip ferulo rūgštis ir kofeino rūgštis, veikia kaip kritinė gynyba nuo žolėdžių gyvūnų ir patogenų, mes pastebime, kad didelė bendra fenolio junginių koncentracija biriuose augalų audiniuose nėra stiprus gynybos pranašumas. Likusios cheminės apsaugos priemonės neleidžia susmulkinti arba suskaidyti augalų detritą detritivoriams ir mikrobams, uždelsdamos laiką, kol augalinė medžiaga gali patekti į mikrobų kilpą. Mangrovės, pelkių augalai ir jūržolės išlieka gausūs naujų natūralių produktų šaltiniai, tačiau ekologinės funkcijos žinomos tik nedidelei šių junginių daliai. Kadangi į ekologinius tyrimus įtraukiami nauji analizės metodai, atsiranda galimybių chemijos ekologams išbandyti, kaip subtilios aplinkos užuominos veikia jūrinių angiosperminių cheminių apsaugų ar signalinių molekulių gamybą ir išleidimą. Visoje šioje apžvalgoje mes nurodome būsimų studijų sritis, pabrėždami naujų cheminės ekologijos krypčių galimybes, kurios padės geriau suprasti ekologinę sąveiką šiose vertingose ​​ekosistemose.

Tai prenumeratos turinio peržiūra, prieiga per jūsų instituciją.