Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nhân dạng fractal của cấu trúc không gian Mytilus edulis L. trong các hệ sinh thái vùng triều sử dụng phương pháp GIS
Tóm tắt
Còi xanh, Mytilus edulis L., hình thành các mảng dày đặc và biến đổi bao gồm các tập hợp của các cá thể sò. Kiến thức về mô hình không gian của các bãi sò ở nhiều quy mô là rất quan trọng để hiểu hình thức và chức năng của các hệ sinh thái vùng triều, nơi mà sò là những đặc tính nổi bật. Nghiên cứu này mở rộng công trình trước đó cho thấy các mô hình fractal của ranh giới sò trong các hệ thống đáy mềm ở quy mô ô mẫu (quadrat) bằng cách điều tra cấu trúc fractal sử dụng các phương pháp GIS ở cả quy mô ô mẫu và quy mô bãi. Nghiên cứu theo đuổi ba mục tiêu cho các bãi sò ở phía đông Maine: (1) so sánh các kích thước fractal ở quy mô ô mẫu thu được bằng các phương pháp thủ công với những kích thước được đo bằng hình ảnh kỹ thuật số và các kỹ thuật, (2) xác định xem các mô hình fractal đã được xác định ở quy mô ô mẫu có cũng hiện diện ở quy mô bãi hay không, (3) và đánh giá hiệu quả của chụp ảnh từ trên không và các kỹ thuật phân tích hình ảnh. Ảnh chụp của các ô mẫu được định vị ngẫu nhiên (mỗi ô 2500 cm2) được số hóa bằng máy quét và phân loại thành các lớp có sự hiện diện/không có sự hiện diện của sò. Kích thước fractal của ranh giới sò/khoảng trống được tính toán bằng phương pháp đếm hộp và so sánh với các kết quả thu được từ ảnh và phương pháp analog. Ảnh chụp từ trên không trong điều kiện thủy triều thấp đã được thu thập cho các bãi ở hai địa điểm và được phân loại bằng các kỹ thuật xử lý hình ảnh, và các kích thước fractal ở quy mô bãi đã được tính toán. Ở quy mô ô mẫu, các kích thước fractal và mối quan hệ của chúng với tỷ lệ che phủ khác nhau một cách nhất quán về giá trị tuyệt đối so với kết quả sử dụng các phương pháp thủ công nhưng đồng nhất trong việc cho thấy các mô hình fractal cho tất cả các ô mẫu và một xu hướng parabol với tỷ lệ che phủ rất giống với xu hướng được tiết lộ bằng phương pháp thủ công. Ở quy mô bãi, cả hai địa điểm được chứng minh là có tính fractal, với giá trị kích thước cao hơn cho bãi mà chủ quan có vẻ phân mảnh và được cắt khúc nhiều hơn. Bởi vì sò là những kỹ sư của hệ sinh thái đáy mềm quan trọng, tức là, các loài nền tảng điều chỉnh thành phần và mật độ loài, sự phân bổ không gian fractal được xác định trong nghiên cứu này cho thấy các loài bị ảnh hưởng cũng thể hiện các mô hình fractal. Những kết quả này chỉ ra hiệu quả của hình ảnh lưu trữ và các phương pháp GIS trong việc đặc trưng hóa các hệ sinh thái vùng triều và chỉ ra tính khả thi của việc thu thập hình ảnh trong tương lai.
Từ khóa
#Mytilus edulis #fractal #GIS #hệ sinh thái đáy mềm #vùng triềuTài liệu tham khảo
P. Bak (1996) How Nature Works Springer-Verlag New York
L. Benguigui D. Czamanski M. Marinov Y. Portugali (2000) ArticleTitleWhen and where is a city fractal? Environ. Plan. B 27 597–519 Occurrence Handle10.1068/b2617
J.A. Commito B.R. Rusignuolo (2000) ArticleTitleStructural complexity in mussel beds: the fractal geometry of surface topography J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 255 133–152 Occurrence Handle11108848 Occurrence Handle10.1016/S0022-0981(00)00285-9
J.A. Commito N.M.J.A. Dankers (2001) Dynamics of spatial and temporal complexity in European and North American soft-bottom mussel beds K. Reise (Eds) Ecological Comparisons of Sedimentary Shores. Ecological Studies, Vol. 51 Springer-Verlag Berlin, Germany 39–59
Commito J.A. and Commito A.E. 2004. Regulation of hierarchical spatial pattern in mussel beds: empirical and cellular automaton evidence for self-organized criticality. Abstracts of the Benthic Ecology Meetings, Mobile, Alabama.
A.P. Cracknell (1999) ArticleTitleRemote sensing techniques in estuaries and coastal zones – an update Int. J. Remote Sens. 19 485–496 Occurrence Handle10.1080/014311699213280
Crawford T.W. 2004. A coastal exposure index using viewshed analysis techniques. Abstracts of the Annual Meeting of the Association of American Geogaphers, Southeastern Division, Biloxi, Mississippi.
J.A. Crooks (2002) ArticleTitleCharacterizing ecosystem-level consequences of biological invasions: the role of ecosystem engineers Oikos 97 153–166 Occurrence Handle10.1034/j.1600-0706.2002.970201.x
V.I. Cullinan J.M. Thomas (1992) ArticleTitleA comparison of quantitative methods for examining landscape pattern and scale Landscape Ecol. 7 211–227 Occurrence Handle10.1007/BF00133311
J. Erlandsson C.D. McQuaid (2004) ArticleTitleSpatial structure of recruitment in the mussel Perna perna at local scales: effects of adults, algae and recruit size Mar. Ecol. Prog. Ser. 267 173–185
M. Finkbeiner B. Stevenson R. Seaman (2001) Guidance for Benthic Habitat Mapping: An Aerial Photographic Approach NOAA Coastal Services Center Charleston, SC, USA
R.T.T. Forman M. Godron (1986) Landscape Ecology Wiley New York
J. Garrabou J. Riera M. Zabala (1998) ArticleTitleLandscape pattern indices applied to Mediterranean subtidal rocky benthic communities Landscape Ecol. 13 225–247 Occurrence Handle10.1023/A:1007952701795
J.M. Gee R.M. Warwick (1994a) ArticleTitleMetazoan community structure in relation to the fractal dimension of marine macroalgae Mar. Ecol. Prog. Ser. 103 141–150
J.M. Gee R.M. Warwick (1994b) ArticleTitleBody-size distribution in a marine metazoan community and the fractal dimensions of macroalgae J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 178 247–259 Occurrence Handle10.1016/0022-0981(94)90039-6
F. Guichard E. Bourget J. Agnard (2000) ArticleTitleHigh-resolution remote sensing of intertidal ecosystems: a low-cost technique to link scale-dependent patterns and processes Limnol. Oceanogr. 45 328–338 Occurrence Handle10.4319/lo.2000.45.2.0328
F. Guichard P.M. Halpin G.W. Allison J. Lubchenco B.A. Menge (2003) ArticleTitleMussel disturbance dynamics: signatures of oceanographic forcing from local interactions Am. Nat. 161 889–904 Occurrence Handle12858274 Occurrence Handle10.1086/375300
B. Gunnarsson (1992) ArticleTitleFractal dimension of plants and body size distribution in spiders Funct. Ecol. 6 636–6641 Occurrence Handle10.2307/2389957
E.J. Gustafson G.R. Parker (1992) ArticleTitleRelationships between landcover proportion and indices of landscape spatial pattern Landscape Ecol. 7 101–110 Occurrence Handle10.1007/BF02418941
J.L. Gutiérrez C.G. Jones D.L. Strayer O.O. Iribane (2003) ArticleTitleMollusks as ecosystem engineers: the role of shell production in aquatic habitats Oikos 101 79–90 Occurrence Handle10.1034/j.1600-0706.2003.12322.x
J.M. Halley S. Hartley A.S. Kallimanis W.E. Kunin S.P. Sgardelis (2004) ArticleTitleUses and abuses of fractal methodology in ecology Ecol. Lett. 7 254–271 Occurrence Handle10.1111/j.1461-0248.2004.00568.x
H.M. Hastings G. Sugihara (1993) Fractals: A User's Guide for the Natural Sciences Oxford University Press New York City, New York, USA
E.L. Hunter C.H. Power (2002) ArticleTitleAn assessment of two classification methods for mapping Thames intertidal habitats using CASI data Int. J. Remote Sens. 23 2989–3008 Occurrence Handle10.1080/01431160110075596
J.R. Jensen (1996) Introductory Digital Image Processing, 2nd ed Upper Saddle River NJ, Prentice Hall
V. Kostylev J. Erlandsson (2001) ArticleTitleA fractal approach for detecting spatial hierarchy and structure on mussel beds Mar. Biol. 139 497–506
S.M. Lawrie C.D. McQuaid (2001) ArticleTitleScales of mussel bed complexity: structureassociated biota and recruitment J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 257 135–161 Occurrence Handle11245873 Occurrence Handle10.1016/S0022-0981(00)00290-2
A. Leduc Y.T. Prairie Y. Bergeron (1994) ArticleTitleFractal dimension estimates of a fragmented landscape: sources of variability Landscape Ecol. 9 279–286 Occurrence Handle10.1007/BF00129239
A.J. Liu G.N. Cameron (2001) ArticleTitleAnalysis of landscape patterns in coastal wetlands of Galveston Bay, Texas Landscape Ecol. 16 581–595 Occurrence Handle10.1023/A:1013139525277
B.T. Milne (1992) ArticleTitleSpatial aggregations and neutral models in fractal landscapes Am. Natur. 139 32–57 Occurrence Handle10.1086/285312
R.T. Paine S.A. Levin (1981) ArticleTitleIntertidal landscapes: disturbance and the dynamics of pattern Ecol. Monogr. 51 145–178 Occurrence Handle10.2307/2937261
A.J. Peake G.P. Quinn (1993) ArticleTitleTemporal variation in species-area curves for invertebrates in clumps of an intertidal mussel Ecography 16 269–277 Occurrence Handle10.1111/j.1600-0587.1993.tb00216.x
D. Pech A.R. Condal E. Bourget P.-L. Ardisson (2004) ArticleTitleAbundance estimation of rocky shore invertebrates at small spatial scale by high-resolution digital photography and digital image analysis J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 299 185–199 Occurrence Handle10.1016/j.jembe.2003.08.017
P.S. Petraitis R.E. Latham (1999) ArticleTitleThe importance of scale in testing the origins of alternative community states Ecology 80 429–442 Occurrence Handle10.2307/176623
P.S. Petraitis E.C. Rhile S. Dudgeon (2003) ArticleTitleSurvivorship of juvenile barnacles and mussels: spatial dependence and the origin of alternative communities J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 293 217–236 Occurrence Handle10.1016/S0022-0981(03)00219-3
S.T.A. Pickett M.L. Cadenasso (1995) ArticleTitleLandscape ecology: spatial heterogeneity in ecological systems Science 269 331–334 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2MXntVyit7w%3D Occurrence Handle17841249
S.A. Ragnarsson D. Raffaelli (1999) ArticleTitleEffects of Mytilus edulis L. on the invertebrate fauna of sediments J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 241 31–43 Occurrence Handle10.1016/S0022-0981(99)00063-5
M.M. Remillard R.A. Welch (1992) ArticleTitleGIS technologies for aquatic macrophyte studies: I. Database development and changes in the aquatic environment Landscape Ecol. 7 151–162 Occurrence Handle10.1007/BF00133307
T.B.H. Reusch R.O. Chapman (1997) ArticleTitlePersistence and space occupancy by subtidal blue mussel patches Ecol. Monogr. 67 65–87 Occurrence Handle10.2307/2963505
S. Saura J. Martinez-Millen (2001) ArticleTitleSensitivity of landscape pattern metrics to map spatial extent Photogram. Eng. Remote Sens. 67 1027–1036
D.C. Schneider (1994) Quantitative Ecology: Spatial and Temporal Scaling Academic Press San DiegoCaliforniaUSA
M.L. Snover J.A. Commito (1998) ArticleTitleThe fractal geometry of Mytilus edulis spatial distribution in a soft-bottom system J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 223 53–64 Occurrence Handle10.1016/S0022-0981(97)00148-2
G. Sugihara R.M. May (1990) ArticleTitleApplications of fractals in ecology Trends Ecol. Evol. 5 79–86 Occurrence Handle10.1016/0169-5347(90)90235-6
M. Thiel N. Ullrich (2002) ArticleTitleHard rock versus soft bottom: the fauna associated with intertidal mussel beds on hard bottoms along the coast of Chileand considerations on the functional role of mussel beds Helgoland Mar. Res. 56 21–30 Occurrence Handle10.1007/s10152-001-0098-3
A.G. Thomson J.A. Eastwood M.G. Yates R.M. Fuller R.A. Wadsworth R. Cox (1998a) ArticleTitleAirborne remote sensing of Intertidal biotopes: BIOTA I Mar. Pollut. Bull. 37 164–172 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK1MXltFWrurg%3D Occurrence Handle10.1016/S0025-326X(98)00119-2
A.G. Thomson R.M. Fuller T.H. Sparks M.G. Yates J.A. Eastwood (1998b) ArticleTitleGround and airborne radiometry over intertidal surfaces: waveband selection for cover classification Int. J. Remote Sens. 19 1189–1205 Occurrence Handle10.1080/014311698215685
A.G. Thomson R.M. Fuller M.G. Yates S.L. Brown R. Cox R.A. Wadworth (2003) ArticleTitleThe use of airborne remote sensing for extensive mapping of intertidal sediments and saltmarshes in eastern England Int. J. Remote Sens. 24 2717–2737 Occurrence Handle10.1080/0143116031000066918
D. Tilman P. Kareiva (Eds) (1997) Spatial Ecology: The Role of Space in Population Dynamics and Interspecific Interactions. Princeton Monographs in Population Biology 30 Monographs in Population Biology 30. Princeton University Press Princeton, New Jersey, USA
InstitutionalAuthorNameTruSoft International Inc. (2004) BenoitTM 1.3 Fractal Analysis System St. Petersburg Florida
C.J. Tucker (1979) ArticleTitleRed and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation Remote Sens. Environ. 8 127–150 Occurrence Handle10.1016/0034-4257(79)90013-0
D.L. Turcotte (1997) Fractals and chaos in geology and geophysics Cambridge University Press CambridgeUK
M.G. Turner (1989) ArticleTitleLandscape ecology: the effect of pattern on process Annu. Rev. Ecol. Syst. 20 171–197 Occurrence Handle10.1146/annurev.es.20.110189.001131
M.G. Turner R.V. O’Neill R.H. Gardner B.T. Milne (1989) ArticleTitleEffects of changing spatial scale on the analysis of landscape pattern Landscape Ecol. 3 153–162 Occurrence Handle10.1007/BF00131534
M.G. Turner R.H. Gardner R.V. O’Neill (2001) Landscape Ecology in Theory and Practice Springer-Verlag New York City, New York, USA
D.L. Urban R.V. O’Neill H.H. Shugart SuffixJr. (1987) ArticleTitleLandscape ecology: a hierarchical perspective can help scientists understand spatial patterns BioScience 37 119–127 Occurrence Handle10.2307/1310366
J. Koppel Particlevan de M. Rietkerk N. Dankers P.M.J. Herman (2005) ArticleTitleScale-dependent feedback and regular spatial patterns in young mussel beds Am. Nat. 165 E66–E77 Occurrence Handle15729660 Occurrence Handle10.1086/428362
W.W.S. Hees Particlevan (1994) ArticleTitleA fractal model of vegetation complexity in Alaska Landscape Ecol. 9 271–278 Occurrence Handle10.1007/BF00129238
J.T. Wootton (2001) ArticleTitleLocal interactions predict large-scale pattern in empirically derived cellular automata Nature 413 841–844 Occurrence Handle11677606 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3MXotFyrt7o%3D Occurrence Handle10.1038/35101595
J. Wu (2004) ArticleTitleEffects of changing scale on landscape pattern analysis: scaling relations Landscape Ecol. 19 125–138 Occurrence Handle10.1023/B:LAND.0000021711.40074.ae
J. Wu W. Shen W. Sun P.T. Tueller (2002) ArticleTitleEmpirical patterns of the effects of changing scale on landscape metrics Landscape Ecol. 17 761–782 Occurrence Handle10.1023/A:1022995922992