Роли Концептуализация, Куриране на данни, Официален анализ, Придобиване на финансиране, Разследване, Методология, Администриране на проекти, Визуализация, Писане - оригинален проект

пространствени

Принадлежности MaREI Център, Институт за изследване на околната среда, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия, Училище за биологични, Земни и екологични науки, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия

Допринесе еднакво за тази работа с: Мишел Кронин, Марк Джесоп

Роли Концептуализация, придобиване на финансиране, администриране на проекти, ресурси, надзор, писане - преглед и редактиране

Присъединителен център MaREI, Институт за изследване на околната среда, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия

Роли Концептуализация, разследване, методология, ресурси, надзор, валидиране, писане - преглед и редактиране

Присъединително училище по биологични, земни и екологични науки, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия

Разследване на роли, методология, софтуер, визуализация, писане - преглед и редактиране

Присъединителен център MaREI, Институт за изследване на околната среда, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия

Роли Куриране на данни, методология, валидиране, писане - преглед и редактиране

Принадлежности MaREI Център, Институт за изследване на околната среда, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия, Училище за биологични, Земни и екологични науки, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия

Допринесе еднакво за тази работа с: Мишел Кронин, Марк Джесоп

Роли Концептуализация, формален анализ, разследване, методология, администриране на проекти, софтуер, надзор, валидиране, писане - оригинален проект, писане - преглед и редактиране

Принадлежности MaREI Център, Институт за изследване на околната среда, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия, Училище за биологични, Земни и екологични науки, Университетски колеж Корк, Корк, Ирландия

  • Марта Гош,
  • Мишел Кронин,
  • Емер Роган,
  • Уилям Хънт,
  • Cian Luck,
  • Марк Джесоп

Фигури

Резюме

В екологичните изследвания често се приема, че стратегиите за изхранване на хищници и използването на ресурси са еднородни в географско и сезонно отношение, което води до относително статични трофични взаимоотношения. Въпреки това, определени централно разположени фуражи (напр. Тюлени) често имат земни места за размножаване, почивка и линеене, които са географски различни и свързани с различни типове местообитания. Следователно, точните оценки на диетата на хищниците в съответните пространствени и времеви мащаби са ключови за разбирането на енергийните изисквания, взаимодействията хищник-плячка и структурата на екосистемата. Ние изследваме географските вариации в диетата на сивите тюлени (Halichoerus grypus), относително обилен и широко разпространен фураж за централно място, за да дадем представа за географските вариации в използването на ресурсите. Съставът на плячката е идентифициран с помощта на разпръснати проби, събрани през едновременни времеви мащаби, и е използван многовариатен подход за анализ на диетата от две контрастни местообитания. Регионалните различия в обединенията на плячка са настъпили през всички години (2011–2013) и през всички сезони (ANOSIM, всички p Фиг. 1. Проучвания.

Карта на Ирландия, изобразяваща дълбочината на заобикалящата вода и места за проучване Остров Грейт Блескет (GBI), разположен край югозападното крайбрежие и пристанището Уексфорд (WH) на югоизточното крайбрежие на Ирландия.

Променливост на диетата

Модифицирана схема на хранене на Costello [48, 49] е създадена, за да се изследва потенциалната вариабилност в диетата със сиви тюлени между регионите. Двуизмерната обяснителна графика характеризира променливостта на диетата чрез начертаване на параметъра, специфично за плячката (Pi), както е дефинирано от Amundsen et al. [49], спрямо честотата на поява (Fi).

Специфичното изобилие на плячка се изразява чрез:

Pi представлява специфичното за плячката изобилие от плячка i, Si означава общия принос на плячка i към съдържанието на скат, а Sti обозначава общото изобилие на цялата плячка във всички проби, съдържащи плячка i.

Честотата на поява се изразява като:

Където Ni е сумата от всички проби, съдържащи плячка i, а N е общият брой скат проби, съдържащи цялата плячка в диетата.

Регионалните вариации в групите на консумирана плячка също бяха изследвани, използвайки мултивариантен подход в PRIMER 6 [50]. Пробите бяха групирани по сезони в рамките на всяка година (пролет: февруари – април; лято: май – юли; есен: август – октомври; зима: ноември – януари), с видове плячки, анализирани според гилдията им (пелагични, бентопелагични, дънни), земни риби). Общо изобилие от трансформирани видове с квадратен корен са използвани за генериране на матрица за различия на Брей-Къртис, за да се определят количествено различията между пленените групи.

Различието на Брей-Къртис се определя като:

Където Cij означава общия брой по-малки стойности от видове, често срещани на двата обекта, а Si и Sj са общият брой екземпляри на всеки обект.

За визуално представяне на класираните данни на матрицата на приликите на Брей-Къртис е използвана неметрична многомерна скалираща графика (nMDS) (вижте [51]). Всяка проба е представена със символ с относителното разстояние между пробите, представляващо тяхното (не) сходство помежду си по отношение на пленените групи. Тъй като графиката представлява двуизмерно представяне на 3D графичните конфигурации, получени от класираните данни в матрицата за прилика на Bray-Curtis, разстоянието между символите не е очевидно често при визуална проверка. Следователно, доброто прилягане е представено чрез стойност на напрежението, която измерва колко добре междуточковите разстояния в 2D графиките представляват подредени по ранг различия между извадките в оригиналната матрица. Стойностите с ниско напрежение ≤0,2 се считат за добро представяне на многомерните данни [50].

Анализът на приликите (ANOSIM, [51]), действащ върху изходите на матрицата на сходството, беше използван за тестване на разликите във видовите групи между местата за вземане на проби в рамките на сезони и през годините. След това рутинната програма SIMPER в PRIMER 6 беше приложена към относителното изобилие на всички гилдии, идентифицирани на двата обекта, за да се определи кои гилдии, ако има такива, са отговорни за най-голямото различие между регионите. Анализът декомпозира средните различия на Брей-Къртис между всички двойки проби (т.е. между обектите) в процентни вноски от всяка група видове, като групите се изброяват в низходящ ред на техния принос [51].

Характеристика на зоната за търсене на печат

Използвахме сателитна телеметрия, за да определим фуражното разпределение на сивите тюлени за възрастни и на двете места за вземане на проби. Запечатването и внедряването на Fastloc GPS/GSM маркери беше проведено в GBI през февруари до март 2009 г., 2011 г. и 2012 г. и в WH през март 2013 г. и 2014 г. (вж. Таблица 1). Козината беше изсушена с помощта на хартиени кърпи и обезмаслена с ацетон, и GPS/GSM етикет (Sea Mammal Research Unit St Andrews University, пълни спецификации на разположение на http://www.smru.st-and.ac.uk/Instrumentation/downloads /GPS_Phone_Tag22.pdf) след това беше закрепен към задната част на врата, използвайки или бързо втвърдяваща се епоксидна смола (RS компоненти), или суперлепило (Loctite). Маркирането е проведено след линеене, за да се увеличи максимално периодът на привързване. Етикетите са програмирани да се опитват да определят местоположението на всеки 30 минути и са успели само когато съвпадат с животното, което е на водната повърхност. Веднъж попаднали в обхвата на крайбрежната GSM зона, маркерите използват GSM технология за препредаване на данни на брега чрез повикване за връзка към данни.

Резултати

Диетичен анализ

Анализирани са общо 355 ската, съдържащи плячка, с минимум 55 таксони на плячка, идентифицирани в двете места за вземане на проби (Таблица 2).

GBI диетичен състав

От 206 проби от скат са идентифицирани 5488 отделни предмета на плячка, представляващи минимум 46 жертви таксони. Диетата се състоеше предимно от телеста риба (100% F, 99% N, 97% B) (Таблица 3), от които гадоидите бяха най-важни по отношение на разпространението (84% F) и биомасата (58% B). Сред тях са Trisopterus spp. (72% F, 13% N, 9% B) и пикша/минтай/сайда (Melanogrammus aeglefinus/Pollachius pollachius/P. Virens) са допринесли основно за диетата (29% F, 2% N, 24% B) . Въпреки това, пясъчници (Ammodytidae) са числено доминиращи и са както често срещани, така и значителни участници в биомасата (61% F, 72% N, 17% B). Други видове плячка, показващи относително високи диетични индекси, се състоят от плоски риби (43% F, 3% N, 13% B), сини бели (Micromesistius poutassou) (25% F, 2% N, 3% B), Cephalopoda (23% F, 1% N, 3% B) и линг (Molva molva) (12% F, 1% N, 12% B). Общо бентопелагични видове, включително минтал/сайда, Trisopterus spp. и пясъчник, които се срещат с най-високи честоти, са числено доминиращи и допринасят най-много за биомасата в диетата в този регион (94% F, 87% N, 44% B).

WH диетичен състав

От 149 проби, събрани в WH, са идентифицирани общо 2375 отделни жертви, представляващи минимум 49 таксона. Приносът на главоногите в диетата в този регион е по-висок, отколкото при GBI (35% F, 5% N, 8% B), докато гадоидите са били доминиращият компонент във всички индекси този път (85% F, 36% N, 48% B ). Приносът на плоските риби към диетата също е значително по-висок при WH (62% F, 18% N, 25% B) и от тях Pleuronectidae са най-важните (45% F, 12% N, 17% B). Най-много вносители в семейство Gadidae по подобен начин се състоят от Trisopterus spp. (53% F, 17% N, 11% B) и пикша/минтай spp. (16% F, 3% N, 18% B), но мъжът (Merlangius merlangus) (50% F, 10% N, 10% B) е от по-голямо значение в този регион в сравнение с GBI. Други относително важни видове плячка включват драгонети (Callionymus spp.) (50% F, 13% N, 5% B), лъчи (Rajidae) (42% F, 3% N, 2% B) и пясъчници (26% F, 14% N, 2% В). За разлика от GBI, диетата в WH е доминирана от видове наземни риби, включително лъчи, драгонец, писия (Pleuronectes platessa) и морски език (Solea solea), като тази гилдия представлява най-голямата част от диетата в този регион (83% F, 46% N, 42% B).

Променливост на диетата

По-голямата част от видовете плячка в диетата от двете места рядко се наблюдават в проби от скат (60% F) и високи пропорции (P> 80%) в проби от скат. Trisopterus spp. се наблюдават редовно при скат (> 70% F), докато пикша/минтай и плоски риби също са често срещани (> 25% F). Въпреки това, цялата плячка (с изключение на пясъчници) е открита в ниски количества и по този начин съставлява само малка част от общата диета (P Фиг. 2. Модифицирани парцели на Costello-Amundsen.

Парцели с цяла плячка по отношение на тяхната поява и значение по брой за GBI (горна рамка) и WH (долна рамка). Видовете, срещащи се в горния ляв ъгъл, представляват плячка, която се консумира рядко, но когато се консумира, представлява голяма част от диетата на хищниците. Видовете в долната лява част означават плячка, която се среща рядко и има относително ниско значение за цялостната диета. Видовете, срещащи се в горния десен ъгъл, представляват важна плячка, открита в повечето диетични проби, които също представляват голяма част от общата диета. И накрая, въпреки че се срещат на високи честоти, тези видове плячка, разположени в долния десен ъгъл на диаграмата, само допринесоха малко за диетата.

В рамките на скат, събрани от WH, никой плячка не доминира в диетата. Вместо това редица плячки (пясъчници, главоноги, лъчи, мътец, драгонец, Trisopterus spp. И плоски риби) бяха подчертани като често срещани (30% 30%).

Някои видове плячка са уникални за диетата от всеки регион. Десет вида плячка, включително пелагични риби, като синя, сафрид (Trachurus trachurus) и гарфи (Belone belone), са открити само в храната на тюлени, които се изнасят в GBI. По подобен начин, единадесет вида, включително отровни риби от уилър и пеперуди (Pholis gunnellus), се срещат само в диети от тюлени от WH (вж. Фигура 3).

Общият брой на плячките, които се срещат само на югозапад и в диетата на югоизточното крайбрежие на тюлени.

За да се установи как подобни сглобявания на видове са били между обектите, е направен 2-D nMDS парцел (Фигура 4). Пробите от всеки обект до голяма степен са групирани заедно, с WH плячка, групирана над тези от GBI, въпреки че някои се припокриват в групите на плячка между сайтовете е очевидно.

nMDS парцел, показващ многомерните модели на групите плячки във всички проби на диета от тюлени между всеки обект. Всеки символ представлява отделна разпръсната проба, с относителното разстояние между символите, представящи (Bray-Curtis) сходство на пленените групи (видове и изобилие от видове) между пробите. Колкото по-голямо е относителното разстояние, толкова по-голямо е различието между състава на плячката. Стойността на напрежението от 0,2 предполага, че данните представляват разумно представяне на 3D структурата.

За да се проучи дали групите на плячката се различават между обектите в рамките на сезона и през годините, бяха проведени тестове ANOSIM. Анализът ANOSIM потвърди значителни разлики във видовите гилдии между обектите през всички сезони и всички години (P≤0,005), с изключение на зимата (Таблица 4). Различията в относителното изобилие на плячка от бенто-пелагична и наземна риба, консумирана от тюлени, бяха подчертани от анализа SIMPER като отчитане на най-голямото различие в диетата между обектите (съответно 39% несъответствие и 28% различие), с по-високи относителни количества бенто- пелагични при GBI и по-високи относителни количества на земни риби при WH (Таблица 5).

Общото изобилие на всяка гилдия в състава на диетата и на двата обекта е показано на Фигура 5. През зимата много по-малко жертви са били консумирани от тюлени в GBI, в сравнение с това, наблюдавано през други сезони. Докато изобилието на плячка през всички години варира значително между обектите, разликите са по-слабо изразени през 2011 г. (вж. Таблица 4).

Общото изобилие на всяка гилдия, открито в диетични проби, събрани от двете места за вземане на проби през всички сезони и всички години.

Анализ на телеметрията

В това проучване са използвани телеметрични данни от 14 пломби, маркирани с GBI и 14 пломби при WH (виж Таблица 1). На двете места за маркиране се наблюдава висока степен на вярност, но пломбите в GBI пътуват по-далеч от тези, маркирани при WH (Фигура 6).

MCP, съдържащи 50% от местоположението на GPS пломби за сиви пломби, маркирани на GBI и WH. MCPs бяха насложени върху данните за утайките, получени за портала EMODnet.

Печати, маркирани с GBI, използваха основна зона (50% MCP) по западното крайбрежие на Ирландия (Фигура 6). Основната зона на използване беше ограничена до шелфовите води в контура от 200 метра дълбочина. Голяма част от подлежащите утайки край западното крайбрежие на Ирландия остават некласифицирани, особено в рамките на 50% MCP (55%). Разумно е обаче да се приеме, че пропорциите на некласифицирани седименти са относително съвместими с по-широките околни райони, където се характеризира седиментът. Като се изключат неизвестните утайки, в рамките на 50% MCP, пясъчната кал/калния пясък (27%) и пясъкът (24%) са най-често срещаните субстрати (Таблица 6). Уплътненията, маркирани с WH, са използвали по-голямата част от Ирландско море, като 50% MCP показва основните зони за хранене, непосредствено заобикалящи мястото за изследване на WH (Фигура 6). WH тюлените не са пътували толкова далеч на юг, колкото тюлените GBI, ограничавайки предимно фуражната дейност до ирландското и най-източната част на Келтско море. В рамките на 50% MCP грубият субстрат (67%) и пясъкът (19%) са най-често срещаните видове субстрат. MCP при WH предполага, че уплътненията в този регион се хранят в по-плитки дълбочини на водата, като 78% от MCP съдържа дълбочини под 90 m, докато 70% от MCP при GBI се срещат в дълбочини над 90 m.

Дискусия

Стратегиите за хранене и диетата могат да варират значително в рамките на видове и популации [14, 26, 27, 52]. Тъй като сивите тюлени играят ролята на фуражи за централно място, диетата им вероятно отразява наличната плячка, съседна на изнасянето. В това проучване сивите тюлени показват значителни регионални вариации в диетата си, въпреки често срещаната ключова плячка (напр. Trisopterus, Sandeels, Flatfish и Cephalopoda). Сивите тюлени в GBI са по-чести потребители на бентопелагична плячка, като пясъчници, тризоптери и минтай. Те също така консумират по-големи количества пелагична плячка с редица видове, идентифицирани в диетата, напълно отсъстващи от проби, събрани при WH (напр. Сини путаси, сафрид, сребрист паут (Gadiculus argenteus) и гарфиш). За разлика от това, обитаването на наземни риби е над осем пъти по-високо в диетичните проби от WH, като плячка като лъчи, драгонец и морски език също се срещат в значително по-високи честоти. Редица други наземни риби (напр. Риби от уивър) са изключително за диетата на сивите тюлени в този регион, докато дънните главоноги също са по-разпространени в пробите, анализирани от това място за изваждане. Високите честоти на лъчите (вероятно лъчи на трън, Raja clavata) в диетата на тюлени, които се хранят около WH, не са документирани преди това.

Временните вариации в диетата бяха очевидни със значителни разлики в диетата, отбелязани между обектите през всички години и сезони, с изключение на зимата. Това може да се дължи на тюлените при GBI, които консумират по-малко плячка през зимата, както беше отбелязано в предишни проучвания, при които сивите тюлени преминават от малки видове като пясъци през лятото към по-големи гадоиди през зимата [26, 53]. Регионалните различия в гилдиите на плячката са по-малко очевидни през 2011 г. и вероятно ще бъдат повлияни от по-ниските размери на пробите през 2011 г., когато събирането на разсейки се е случило само през есента и зимата. Временните вариации в диетата вероятно се дължат на комбинация от фактори, свързани с наличието на плячка. Сградите на плячка ще се различават с течение на времето поради различия в разпределението, които са симптоматични за променяща се биологична общност, управлявана от природни сили като първична производителност, биомаса на хайвера, набиране, хвърляне на хайвера и време на миграция. Изменението на климата също е свързано с промените в изобилието на риба в ирландските води [54].

Сивите уплътнения, маркирани с GBI, обикновено използват значително по-дълбока вода (> 90 m), предимно върху пясък и пясъчно/кален субстрат, което може да отчете значителните количества пелагични видове и пясъчни пясъци, наблюдавани в диетата [66]. Водите, покриващи груби утайки и скали, също бяха важни области на използване на ядрото и наличието на този тип утайка в близост до мястото за изваждане може да обясни появата на мъта, раздразнения (Labridae spp.), Конгера и застоя, наблюдавани в диета на тюлени в този регион [45], тъй като тези видове са свързани с груби утайки и скалисти местообитания. По-голямото разпространение на пелагичните видове в диетичните проби също е свързано с това, че тези жертви са по-лесно достъпни в този регион, предвид близостта му до ръба на шелфа и откритата вода. Това също е в съответствие с поведението при гмуркане на тюлени, маркирани с GBI, като 31% от гмурканията са пелагични и се срещат по-често над кал и пясъчни утайки [67]. По-дълбоките води край GBI могат освен това да позволят сравнително по-малко време за търсене по морското дъно.