Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các yếu tố nội tại và khí hậu trong động lực học quần thể động vật Bắc Mỹ
Tóm tắt
Công trình nghiên cứu rộng rãi đã được tiến hành để xác định và giải thích các chu kỳ nhiều năm trong quần thể động vật. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm liên hệ các chu kỳ này với các chu kỳ khí hậu. Chúng tôi sử dụng các phương pháp phân tích chuỗi thời gian tiên tiến để phân tích các chu kỳ ở một số loài thú Bắc Mỹ theo các yếu tố vô sinh và hữu sinh. Chúng tôi nghiên cứu mười một chuỗi thời gian dài một thế kỷ về số lượng lông thú và ba bản ghi khí hậu – Dao động Bắc Đại Tây Dương (NAO), Dao động El-Niño-Nam (ENSO), và nhiệt độ Bắc Bán Cầu (NH) – được mở rộng trong cùng một khoảng thời gian. Nhiều phương pháp phân tích phổ bổ sung đã được áp dụng cho 14 chuỗi thời gian này, một cách đơn lẻ hoặc kết hợp. Các phân tích phổ này được áp dụng cho các thành phần chính (PCs) hàng đầu của các tập dữ liệu. Việc sử dụng cả phân tích PC và phân tích phổ giúp phân biệt các yếu tố bên ngoài và bên trong ảnh hưởng đến động lực học của các quần thể thú. Kết quả của chúng tôi cho thấy tất cả ba chỉ số khí hậu đều ảnh hưởng đến động lực học quần thể động vật: chúng giải thích một phần đáng kể của sự biến thiên trong số lượng lông thú và chia sẻ các chu kỳ điển hình với tập dữ liệu số lượng lông. Ngoài các chu kỳ liên quan đến khí hậu, chuỗi thời gian số lượng lông thú còn chứa một chu kỳ 3 năm đáng kể mà, trong tất cả khả năng, được gây ra bởi các tương tác sinh học.
Từ khóa
#động lực học quần thể #khí hậu #phân tích chuỗi thời gian #động vật Bắc Mỹ #yếu tố vô sinh #yếu tố hữu sinhTài liệu tham khảo
Volterra V: Variazioni e fluttuazioni del numero d'individui in specie animali conviventi. Mem Acad Lincei. 1926, 2: 31-11.
Jones JW: Fur-Farming in Canada. 1914, Ottawa: Commission of Conservation
Mann ME, Lees JM: Robust estimation of background noise and signal detection in climatic time series. Clim Change. 1996, 33: 409-445.
Allen M, Smith LA: Monte Carlo SSA: Detecting irregular oscillations in the presence of coloured noise. J Climate. 1996, 9: 3373-3404. 10.1175/1520-0442(1996)009<3373:MCSDIO>2.0.CO;2.
Ghil M, Allen RM, Dettinger MD, Kondrashov D, Mann ME, Robertson A, Saunders A, Tian Y, Varadi F, Yiou P: Advanced spectral methods for climatic time series. Rev Geophys. 2002, 40 (1): 3.1-3.41. 10.1029/2000RG000092. 10.1029/2000GR000092
Rasmusson EM, Wang X, Ropelewsky CF: The biennial component of ENSO variability. J Mar Syst. 1990, 1: 71-96.
Ghil M, Jiang N: Recent forecast skill for the El Niño/Southern Oscillation. Geophys Res Lett. 1998, 25: 171-174. 10.1029/97GL03635.
Ghil M, Vautard R: Interdecadal oscillations and the warming trend in global temperature time series. Nature. 1991, 350: 324-327. 10.1038/350324a0.
Plaut G, Ghil M, Vautard R: Interannual and interdecadal variability in 335 years of central England temperatures. Science. 1995, 268: 710-713.
Basson M, Fogarty MJ: Harvesting in discrete time predator-prey systems. Math Biosciences. 1997, 141: 41-74. 10.1016/S0025-5564(96)00173-3.
Gamarra JGP, Solé RV: Bifurcation and chaos in ecology: lynx returns revisited. Ecol Lett. 2000, 3: 114-122. 10.1046/j.1461-0248.2000.00128.x.
Vautard R, Yiou P, Ghil M: Singular-spectrum analysis: a toolkit for short, noisy, chaos signals. Physica D. 1992, 58: 95-126. 10.1016/0167-2789(92)90103-T.
Sanford E: Regulation of keystone predation by small changes in ocean temperature. Science. 1999, 283: 2095-2097. 10.1126/science.283.5410.2095.
Elton C, Nicholson M: The ten-year cycle in numbers of the lynx in Canada. J Anim Ecol. 1942, 11: 215-244.
Blasius B, Huppert A, Stone L: Complex dynamics and phase synchronization in spatially extended ecological systems. Nature. 1999, 399: 354-359. 10.1038/20676.
Ropelewski CF, Halpert MS: Precipitation patterns associated with the high-index phase of the Southern Oscillation. J Climate. 1989, 2: 268-284. 10.1175/1520-0442(1989)002<0268:PPAWTH>2.0.CO;2.
Halpert MS, Ropelewski CF: Surface temperature patterns associated with the Southern Oscillation. J Climate. 1992, 5: 577-593. 10.1175/1520-0442(1992)005<0577:STPAWT>2.0.CO;2.
Delworth TL, Manabe S, Stouffer RJ: Interdecadal variations of the thermohaline circulation in a coupled ocean-atmosphere model. J Climate. 1993, 8: 172-190.
Chen F, Ghil M: Interdecadal variability of the thermohaline circulation and high-lattitude surface fluxes. J Phys Oceanogr. 1995, 25: 2547-2568. 10.1175/1520-0485(1995)025<2547:IVOTTC>2.0.CO;2.
Post E, Peterson RO, Stenseth NC, Mac Laren BE: Ecosystem consequences of wolf behavioral response to climate. Nature. 1999, 401: 905-907. 10.1038/44814.
Stenseth NC, Chang KS, Tong H, Boonstra R, Boutin S, Krebs CJ, Post E, O'Donoghue M, Yoccoz NG, Forchhammer MC, Hurrell JW: Common dynamic structure of Canada lynx populations within three climatic regions. Science. 1999, 285: 1071-1073. 10.1126/science.285.5430.1071.
Seldal T, Andersen KJ, Högstedt G: Grazing-induced proteinase inhibitors: a possible cause for lemmings population cycles. Oïkos. 1994, 70: 3-11.
Turchin P, Oksanen L, Ekerholm P, Oksanen T, Hentonnen H: Are lemmings preys or predators?. Nature. 2000, 405: 562-565. 10.1038/35014595.
Moran PAP: The statistical analysis of the Canadian lynx cycle. II Synchronization and meteorology. Australian J Zoology. 1953, 1: 291-298.
Ranta E, Kaitala V: Travelling waves in vole population dynamics. Nature. 1997, 390: 456-10.1038/37261.
Ranta E, Kaitala V, Lundberg P: The spatial dimension in population fluctuations. Science. 1997, 278: 1621-1623. 10.1126/science.278.5343.1621.
Lindstrom J, Ranta E, Linden H: Large scale synchroneity in the dynamics of capercaillie, black grouse and hazel grouse populations in Finland. Oikos. 1996, 76 (2): 221-227.
Hurrell JW: Decadal trends in the North Atlantic Oscillation regional temperatures and precipitation. Science. 1995, 269: 446-449.
Luterbacher J, Xoplaki E, Dietrich D, Rickli R, Jacobeit J, Beck C, Gyalistras D, Schmutz C, Wanner H: Reconstruction of sea level pressure fields over the Easter North Atlantic and Europe back to AD 1500. Clim Dyn. 2002, 18: 545-561.
Monthly NAO data. [http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/pubs/luterbacher2002/luterbacher2002.html]
Souriau A, Yiou P: Grape harvest dates for checking NAO paleoreconstructions. Geophys Res Lett. 2001, 28: 3895-3898. 10.1029/2001GL012870.
Philander SGH: El Niño, La Niña, and the Southern Oscillation. 1990, San Diego: Academic Press
Mann ME, Gille E, Bradley RS, Hugues MK, Overpeck J, Keimig FT, Gross W: Global temperature patterns in past centuries: an interactive presentation. Earth Interactions. 2000, 4–4: 1-29. 10.1175/1087-3562(2000)004<0001:GTPIPC>2.3.CO;2. [http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/ei/ei_cover.html]
Fisher LD, Van Belle G: Biostatistics. 1993, New York: John Wiley & Sons
Agarwal A, Sharma RK, Nelson DR: New semen quality scores developed by principal component analysis of semen characteristics. J Androl. 2003, 24 (3): 343-352.
Preisendorfer RW: Principal Component Analysis in Meteorology and Oceanography. 1988, New York: Elsevier Science
Broomhead DS, King G: Extracting qualitative dynamics from experimental data. Physica D. 1986, 20: 217-236. 10.1016/0167-2789(86)90031-X.
Fraedrich K: Estimating the dimension of weather and climate attractors. J Atm Sci. 1986, 43: 419-432. 10.1175/1520-0469(1986)043<0419:ETDOWA>2.0.CO;2.
Colebrook JM: Continuous plankton records – zooplankton and environment, Northeast Atlantic and North Sea, 1948–1975. Oceanol Acta. 1978, 1: 9-23.
Rodo X, Pascual M, Fuchs G, Faruque ASG: ENSO and cholera: A nonstationary link related to climate change?. Proc Nat Acad Sci USA. 2002, 99 (20): 12901-12906. 10.1073/pnas.182203999.
Brawanski A, Faltermeier R, Rothoerl RD, Woertgen C: Comparison of near-infrared spectroscopy and tissue PO2 time series in patients after severe head injury and aneurysmal subarachnoid hemorrhage. J Cerebr Blood F Met. 2002, 22 (5): 605-611.
Mineva A, Popivanov D: Method of singletrial readiness potential identification, based on singular spectrum analysis. J Neurosci Methods. 1996, 68: 91-99. 10.1016/S0165-0270(96)00012-X.
Thompson JD: Spectrum estimation and harmonic analysis. Proc IEEE. 1982, 70: 1055-1096.
Slepian D: Prolate spheroidal wave-functions, Fourier-analysis and uncertainty. 5. Discrete case. Bell System Tech J. 1978, 57 (5): 1371-1430.
Dettinger MD, Ghil M, Strong CM, Weibel W, Yiou P: Software expedites singular-spectrum analysis of noisy time series. Eos Trans Amer Geophys U. 1995, 76 (2): 12-21.
SSA-MTM Toolkit User's Guide. [http://www.atmos.ucla.edu/tcd/ssa]
Bassan M, Fogarty MJ: Harvesting in discrete time predator-prey systems. Math Biosciences. 1997, 141: 41-74. 10.1016/S0025-5564(96)00173-3.
Bhattacharya DK, Begum S: Bionomic equilibrium of two-species systems. Math Biosciences. 1996, 135: 111-127. 10.1016/0025-5564(95)00170-0.
Cooke KL, Nusse HE: Analysis of the complicated dynamics of some harvesting models. J Math Biol. 1987, 25: 521-542.
Kuznetsov YA, Levitin VV: CONTENT a multiplatform for continuation and bifurcation analysis of dynamical systems. Centrum Voor Wiskunde en Informatica, Kruislaan 413, 1098 SI Amsterdam, The Netherlands. 1997, [http://www.can.nl/Systems_and_Packages/Per_Purpose/Special/DiffEqns/Content/GCbody.html]