Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cải thiện ước lượng quần thể san hô tiết lộ xu hướng ở nhiều quy mô tại rạn san hô lớn của Úc
Tóm tắt
Sự xói mòn sinh học toàn cầu đặt ra những thách thức độc đáo trong việc xác định sự thay đổi lớn trong động lực quần thể, thiết lập nguyên nhân của chúng, cũng như quản lý và bảo tồn các hệ sinh thái bị ảnh hưởng ở quy mô không gian rộng lớn. Các phương pháp học thích ứng kết nối các quy mô không gian khác nhau thông qua việc chuyển giao thông tin phân cấp là những công cụ mạnh mẽ để giải quyết những thách thức này. Ở đây, chúng tôi sử dụng một mô hình Bayes nửa tham số phân cấp (SPa-BaH) để ước lượng quỹ đạo độ che phủ san hô dựa trên 16 năm khảo sát quy mô lớn tại rạn san hô lớn của Úc (GBR). Biến động không gian-thời gian của quần thể san hô đã được xem xét bằng cách tách ba quy mô không gian và cho phép những giai đoạn thay đổi giữa tăng và giảm trong việc ước lượng các quỹ đạo của chúng. Các ước lượng của mô hình cho thấy quỹ đạo độ che phủ san hô có độ biến động cao tùy thuộc vào vị trí nhưng thường có xu hướng giảm mạnh ở quy mô không gian vùng. Bất chấp xu hướng chung này, các rạn san hô riêng lẻ trong các tiểu vùng ở phần trung tâm của GBR thường bộc lộ các loại quỹ đạo khác nhau giữa những địa điểm chỉ cách nhau vài trăm mét. Những động lực san hô này cũng liên quan đến tỷ lệ phục hồi giảm tại các tiểu vùng Cairns và Swain. Nghiên cứu của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tính đến biến thiên cục bộ trong độ che phủ san hô khi ước lượng các xu hướng không gian-thời gian trong quỹ đạo độ che phủ san hô, trong trường hợp này là ở quy mô GBR. Bằng cách giữ lại thông tin ở các quy mô không gian phân cấp khác nhau, mô hình SPa-BaH của chúng tôi hỗ trợ ước lượng tốt hơn các quỹ đạo độ che phủ san hô quy mô lớn. Các phương pháp định lượng được phát triển ở đây cũng có thể được áp dụng cho các loài khác có động lực phức tạp, từ đó nâng cao ước lượng về quỹ đạo của chúng ở quy mô địa phương và lớn hơn, cũng như các tùy chọn cho việc quản lý chúng.
Từ khóa
#Động lực học san hô #độ che phủ san hô #mô hình Bayes phân cấp #rạn san hô lớn của Úc #biến động không gian-thời gian.Tài liệu tham khảo
39th IUCN World Heritage Committee: Decisions adopted by the world heritage committee at its 39th session. http://whc.unesco.org/archive/2015/whc15-39com-19-en.pdf
Beck J, Ballesteros-Mejia L, Buchmann CM, Dengler J, Fritz SA et al. 2012. What’s on the Horizon for Macroecology? Ecography 35:673–83.
Bellwood DR, Hughes TP, Folke C, Nyström M. 2004. Confronting the Coral Reef Crisis. Nature 429:827–33.
Bolker BM, Brook ME, Clark CJ, Geange SW, Poulsen JR et al. 2009. Generalized Linear Mixed Models: A Practical Guide for Ecology and Evolution. Trends in Ecology and Evolution 24:127–35.
Brodie J, Waterhouse J. 2012. A Critical Review of Environmental Management of the ‘Not so Great’ Barrier Reef. Estuarine Coastal and Shelf Science 104:1–22.
Burke L, Reytar K, Spalding M, Perry A. 2011. Reefs at Risk Revised. Washington DC: World Resources Institute. p 114p.
Butchart SHM, Walpole M, Collen B, van Strien A, Scharlemann JPW et al. 2010. Global Biodiversity: Indicators of Recent Declines. Science 328:1164–8.
Caley MJ, Fisher R, Mengersen K. 2014. Global Species Richness Estimates Have Not Converged. Trends in Ecology and Evolution 4:187–8.
Clark JS. 2003. Uncertainty and Variability in Demography and Population Growth: A Hierarchical Approach. Ecology 6:1370–81.
Crainiceanu CM, Ruppert D, Wand MP. 2005. Bayesian Analysis for Penalized Spline Regression Using WinBUGS. Journal of Statistical Software 14:1–24.
Cressie N, Calder CA, Clark JS, Ver Hoef JM, Wikle CK. 2009. Accounting for Uncertainty in Ecological Analysis: The Strengths and Limitations of Hierarchical Statistical Modeling. Ecological Applications 19:553–70.
Connell JH. 1997. Disturbance and Recovery of Coral Assemblages. Coral Reefs 16:101–13.
De’ath G, Fabricius KE. 2010. Water quality as regional Driver of Coral Biodiversity and Macroalgal Cover on the Great Barrier Reef. Ecological Applications 20:840–50.
D’eath G, Fabricius KE, Sweatman H, Puotinen M. 2012. The 27-Year Decline of Coral Cover on the Great Barrier Reef And its Causes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109:995–9.
De Groot R, Brander L, van der Ploeg S, Costanza R, Bernard F, Braat L et al. 2012. Global Estimates of Value of Ecosystems and Their Services in Monetary Units. Ecosystem Services 1:50–61.
Ellison AM. 2004. Bayesian Inference in Ecology. Ecology Letters 7:509–20.
Fisher R, Radford BT, Knowlton N, Brainard RE, Michaelis FB, Caley MJ. 2011. Global Mismatch Between Research Effort and Conservation Needs on Tropical Coral Reefs. Conservation Letters 4:64–72.
Foden WB, Butchart SHM, Stuart SN, Vié JC, Akçakaya HR, Angulo A et al. 2013. Identifying the World’s Most Climate Change Vulnerable Species: A Systematic Trait-Based Assessment of All Birds, Amphibians and Corals. PLoS ONE 8:e65427.
Global Coral Reef Monitoring Network (GCRMN) manages by the International Coral Reef Initiative (ICRI). http://www.icriforum.org/GCRMN_publications.
Graham NAJ, Nash KL, Kool JT. 2011. Coral Reef Recovery Dynamics in a Changing World. Coral Reefs 30:283–94.
Graham NAJ, Chong-Seng KM, Huchery C, Januchowski-Hartley FA, Nash KL. 2014. Coral Reef Community Composition in the Context of Disturbance History on the Great Barrier Reef, Australia. PLoS ONE 9:e101204.
Halford AR, Cheal AJ, Ryan D, Williams D. 2004. Resilience to Large-Scale Disturbance in Coral and Fish Assemblages on the Great Barrier Reef. Ecology 7:892–905.
Halford AR, Caley MJ. 2009. Towards an Understanding of Resilience in Isolated Coral Reefs. Global Change Biology 15:3031–45.
Hoegh-Guldberg O, Mumby PJ, Hooten AJ, Steneck RS, Greenfield P et al. 2007. Reefs Under Rapid Climate Change and Ocean Acidification. Science 318:1737–42.
Hughes TP, Baird AH, Bellwood DR, Card M, Connolly SR et al. 2003. Climate Change, Human Impacts, and the Resilience of Coral Reefs. Science 301:929–33.
Hughes TP, Graham NAJ, Jackson JBC, Mumby PJ, Steneck RS. 2010. Rising to the Challenge of Sustaining Coral Reef Resilience. Trends in Ecology and Evolution 25:633–42.
Hughes TP, Bellwood DR, Baird AH, Brodie J, Bruno JF et al. 2011. Shifting Base-Lines, Declining Coral Cover, and the Erosion of Reef Resilience: Comment on Sweatman et al. (2011). Coral Reefs 30:653–60.
Johnson JE, Maynard JA, Devlin MJ, Wilkinson S, Anthony KRN, Yorkston H, Heron SF, Puotinen ML, Van Hooidonk R. 2013. Chapter 2: Resilience of Great Barrier Reef Marine Ecosystems and Drivers of Change. Reef Water Quality Scientific Consensus Statement 2013. Department of the Premier and Cabinet, Queensland Government, Brisbane.
Johns KA, Osborne KO, Logan M. 2014. Contrasting Rates of Coral Recovery and Reassembly in Coral Communities on the Great Barrier Reef. Coral Reefs 33:553–63.
Jonker M, Johns K, Osborne K. 2008. Surveys of Benthic Reef Communities Using Underwater Digital Photography and Counts of Juvenile Corals. Long-term Monitoring of the Great Barrier Reef Standard Operation Procedure Number 10.
Kayal M, Vercelloni J, Lison de Loma T, Bosserelle P, Chancerelle Y et al. 2012. Predator Crown-of-Thorns Starfish (Acanthaster planci) Outbreak, Mass Mortality of Corals, and Cascading Effects on Reef Fish and Benthic Communities. PLoS ONE 7:e47363.
Levy O, Ball BA, Bond-Lamberty B, Cheruvelil KS, Finley AO et al. 2014. Approaches to Advance Scientific Understanding of Macrosystems Ecology. Frontiers in Ecology and the Environment 12:15–23.
Levin SA. 1998. Ecosystems and the Biosphere as Complex Adaptive Systems. Ecosystems 5:431–6.
Luo Y, Mellilow J, Niu S, Beier C, Clark JS et al. 2010. Coordinated Approaches to Quantify Long-Term Ecosystem Dynamics in Response to Global Change. Global Change Biology 17:843–54.
MacNeil MA, Graham NAJ, Polunin NVC, Kulbicki M, Galzin R et al. 2009. Hierarchical Drivers of Reef-Fish Metacommunity Structure. Ecology 1:252–64.
McClanahan TR. 2014. Decadal Coral Community Reassembly on an African Fringing Reef. Coral Reefs 33:939–50.
McMahon SM, Diez JM. 2007. Scales of Association: Hierarchical Linear Models and the Measurement of Ecological Systems. Ecology Letters 6:437–52.
Miao S, Carstenn S, Nungesser M. 2009. Unprecedented Challenges in Ecological Research: Past and Present. Real World in Ecology: Large-Scale and Long-Term Case Studies and Methods. New York: Springer. p 1–19.
Nash KL, Allen CR, Angeler DG, Barichievy C, Eason T, et al. 2014. Discontinuities, Cross-Scale Patterns, and the Organization of Ecosystems. Nebraska Cooperative Fish & Wildlife Research Unit—Staff Publications Paper 133.
NOAA coral reef conservation program (CRCP). http://coralreef.noaa.gov/.
Oliver JK, De’ath AG, Done TJ, Williams DMcB, Furnas MJ, Moran PJ. 1995. Long-Term Monitoring of the Great Barrier Reef. Status Report Number 1. LTMP No.1. Australian Institute of Marine Science. 121 p.
Osborne K, Dolman AM, Burgess SC, Johns KA. 2011. Disturbance and the Dynamics of Coral Cover on the Great Barrier Reef (1995–2009). PLoS ONE 6:e17516.
Pandolfi JM, Bradbury RH, Sala RE, Hughes TP, Bjorndal KA et al. 2003. Global Trajectories of the Long-Term Decline of Coral Reef Ecosystems. Science 301:955–8.
Pratchett MS, Trapon M, Berumen ML. 2011. Recent Disturbances Augment Community Shifts in Coral Assemblages in Moorea, French Polynesia. Coral Reefs 30:183–93.
Roff G, Mumby PJ. 2012. Global Disparity in the Resilience of Coral Reefs. Trends in Ecology and Evolution 27:403–13.
Sweatman H, Delean S, Syms C. 2011. Assessing Loss of Coral Cover on the Great Barrier Reef: A response to Hughes et al. (2011). Coral Reefs 30:661–64.
Sweatman H, Cheal A, Coleman G, Emslie M, Johns K, et al. 2008. Long-Term Monitoring of the Great Barrier Reef. Statut report number 8, Australian Institute of Marine Science, 369 p.
Vercelloni J, Caley MJ, Kayal M, Low-Choy S, Mengersen K. 2014. Understanding Uncertainties in Non-Linear Population Trajectories: A Bayesian Semi-Parametric Hierarchical Approach to Large-Scale Surveys of Coral Cover. PLoS ONE 9:e110968.
Wood SN. 2001. Partially Specified Ecological Models. Ecological Monographs 71:1–25.
Wu J, David JL. 2002. A Spatially Explicit Hierarchical Approach to Modelling Complex Ecological Systems: Theory and Applications. Ecological Modelling 153:7–26.