Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences

Một nguyên tắc gây tranh cãi trong sinh thái học thuỷ sinh khẳng định rằng tỷ lệ nitơ so với phốt pho (N:P) thấp dẫn đến sự bùng nổ tảo lam độc hại và đôi khi có thể gây độc. Sự thống trị của tảo lam là một mối nguy lớn cho sức khoẻ của con người và hệ sinh thái. Việc kiểm soát tảo lam một cách stoichiometric do đó đã trở thành trung tâm của quản lý tài nguyên nước ngọt. Khái niệm gây tranh cãi này dựa trên sự quan sát về sự thống trị của tảo lam trong các hồ có tỷ lệ N:P thấp và các kết quả từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực địa. Ở đây, chúng tôi phân tích dữ liệu từ 99 hồ nước ở vùng ôn đới được nghiên cứu nhiều nhất và chỉ ra rằng mô hình này có một số sai sót. Chúng tôi cho thấy rằng nguy cơ suy giảm chất lượng nước do sự bùng nổ của tảo lam có mối tương quan mạnh hơn với sự biến đổi của tổng P, tổng N hoặc sinh khối tảo đứng hơn là với tỷ lệ N:P. Các rủi ro liên quan đến tảo lam do đó không liên quan nhiều đến tỷ lệ N:P mà nhiều hơn đến sự gia tăng đơn giản về nồng độ dinh dưỡng và sinh khối tảo.

Việc mở rộng phạm vi của các loài động vật không xương sống Ponto-Caspian sống ở môi trường nước tại châu Âu chủ yếu diễn ra nhờ sự kết nối giữa các lưu vực sông qua các kênh đào nhân tạo và các lần giới thiệu có chủ đích. Có thể phân loại ba hành lang di cư nội địa: (i) hành lang phía bắc: sông Volga [Công thức: xem văn bản] Hồ Beloye [Công thức: xem văn bản] Hồ Onega [Công thức: xem văn bản] Hồ Ladoga [Công thức: xem văn bản] sông Neva [Công thức: xem văn bản] Biển Baltic, (ii) hành lang trung tâm kết nối các sông Dnieper [Công thức: xem văn bản] Wisła [Công thức: xem văn bản] Oder [Công thức: xem văn bản] Elbe [Công thức: xem văn bản] Rhine, và (iii) hành lang phía nam kết nối các sông Danube và Rhine. Các cảng thương mại quan trọng ở châu Âu đã được kết nối thông qua các hành lang này, cho phép mở rộng phạm vi thêm của các loài động vật không xương sống bám vào thân tàu hoặc trong nước dằn. Hành lang trung tâm là tuyến đường di cư chính trước năm 1992, sau đó hành lang phía nam trở thành tuyến đường di cư quan trọng nhất cho việc mở rộng phạm vi về phía tây do việc mở lại Kênh Main-Danube, kết nối các lưu vực Rhine và Danube. Đặc biệt, việc duy trì mực nước ở phần trên của kênh, với nguồn nước từ lưu vực Danube, đã tạo điều kiện cho việc di cư của các loài động vật di động (ví dụ, giáp xác) từ lưu vực Danube về phía lưu vực Rhine; tuy nhiên, sự đóng góp của các cơ chế vận chuyển khác (ví dụ, vận tải đường thủy) được kỳ vọng sẽ xảy ra trong tương lai gần.

Tự tương quan trong tuyển cá và dữ liệu môi trường có thể làm phức tạp sự suy diễn thống kê trong các phân tích tương quan. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu thường điều chỉnh các thủ tục kiểm định giả thuyết (ví dụ: điều chỉnh bậc tự do) để tính đến tự tương quan hoặc loại bỏ tự tương quan bằng cách tiền làm trắng hoặc chênh lệch lần đầu trước khi phân tích. Tuy nhiên, hiệu quả của các phương pháp điều chỉnh thủ tục kiểm định giả thuyết vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ một cách định lượng. Do đó, chúng tôi đã so sánh một số phương pháp điều chỉnh thông qua mô phỏng Monte Carlo và phát hiện rằng một phiên bản sửa đổi của các phương pháp này giữ tỷ lệ lỗi loại I gần với . Ngược lại, các phương pháp loại bỏ tự tương quan kiểm soát tốt tỷ lệ lỗi loại I nhưng có thể trong một số trường hợp làm tăng tỷ lệ lỗi loại II (xác suất không phát hiện được một số ảnh hưởng từ môi trường) và do đó giảm sức mạnh thống kê, so với việc điều chỉnh quy trình kiểm tra. Cụ thể, các mô phỏng Monte Carlo của chúng tôi cho thấy rằng tiền làm trắng và đặc biệt là chênh lệch lần đầu làm giảm sức mạnh trong các tình huống phổ biến, khi các quá trình tần số thấp (thay đổi chậm) là những nguồn quan trọng của sự tương quan trong tuyển cá hoặc trong các biến môi trường. Ngược lại, việc loại bỏ tự tương quan có thể gia tăng sức mạnh khi các quá trình tần số thấp chỉ chiếm một phần sự tương quan. Vì vậy, chúng tôi khuyên các nhà nghiên cứu nên xem xét cẩn thận tầm quan trọng của các thang thời gian khác nhau của biến động khi phân tích dữ liệu có tự tương quan.

Chúng tôi đã theo dõi sự thay đổi trong thành phần đồng vị của lưu huỳnh, cacbon và nitơ trong các mô của cá lưng trắng (Coregonus nasus) để phản ứng với sự thay đổi trong thành phần đồng vị của thức ăn của chúng. Một trong hai lô cá 2.5 tuổi được nuôi trong phòng thí nghiệm đã được cho một nguồn thức ăn mới với δ³⁴S, δ¹³C và δ¹⁵N khác nhau, và đã được giám sát trong mô cơ và gan trong một năm. Một mô hình bao gồm sự thay đổi do tích lũy mô (tăng trưởng) và thay thế chuyển hóa đã được phát triển. Đối với cả ba đồng vị, hầu hết sự thay đổi có thể được quy cho tăng trưởng. Thay thế chuyển hóa được biểu thị dưới dạng tỷ lệ lưu chuyển chỉ là 0.1 −0.2%∙d⁻¹ và rất tương đồng cho cả ba đồng vị. Mặc dù mô gan có giá trị −4.4 và −4.1‰, tương ứng, cho δ³⁴S và δ¹³C so với mô cơ, nhưng phản ứng theo thời gian với thức ăn mới lại giống như ở mô cơ. Chúng tôi dự đoán rằng sự thay đổi hoàn toàn trong thành phần đồng vị của mô cá phản ứng với sự thay đổi trong thực phẩm có thể mất nhiều năm ở các quần thể hoang dã tăng trưởng chậm. Thành phần đồng vị ổn định sẽ đại diện cho một trung bình dài hạn của thức ăn. Ở các loài cá tăng trưởng nhanh, tỷ lệ thay đổi sẽ phản ánh trực tiếp tỷ lệ tăng trưởng.

Một kỹ thuật được trình bày cho phép xác định nhanh chóng và chính xác methylmercury trong các mẫu dung dịch. Mẫu được phản ứng đầu tiên với natri tetraethylborate, để chuyển đổi monomethylmercury không bay hơi thành methylethylmercury khí. Adduct bay hơi sau đó được tách ra khỏi dung dịch và thu hồi trên một cột carbon graphitic ở nhiệt độ phòng. Methylethylmercury sau đó được desorb nhiệt từ cột và được phân tích bằng kỹ thuật khí chromatography cryogenic với phát hiện huỳnh quang nguyên tử hơi lạnh. Phương pháp này cho phép xác định cùng một lúc các loài Hg(II) dễ bay hơi, thông qua sự hình thành diethylmercury, và dimethylmercury, không được ethyl hóa. Giới hạn phát hiện methylmercury khoảng 0.6 pg Hg, hoặc 0.003 ng∙L⁻¹ cho một mẫu 200-mL. Kỹ thuật này đã được áp dụng thành công trực tiếp cho nhiều loại mẫu nước ngọt và dịch tiêu hóa mô kiềm khác nhau. Nước biển được phân tích sau một bước chiết xuất đơn giản để tách methylmercury ra khỏi ma trận clorua gây nhiễu. Phân tích các nguồn nước tự nhiên cho thấy mức methylmercury thường nằm trong khoảng 0.02–0.10 ng∙L⁻¹, với giá trị cao lên đến 0.64 ng∙L⁻¹ trong một hồ đô thị ô nhiễm. Nước thu thập từ các lớp nước đáy anoxic của một hồ xa lạ có phân tầng đã cho thấy mức methylmercury lên tới 4 ng∙L⁻¹ với tư cách là Hg.

Một cuộc sinh thiết mang, trong đó một phần nhỏ mô mang được lấy từ cá đã được gây mê, đã được chứng minh là không ảnh hưởng xấu đến khả năng sobrevivência, tăng trưởng và khả năng chịu mặn của cá hồi Đại Tây Dương non (Salmo salar). Một phương pháp đo hoạt tính của Na⁺, K⁺-ATPase trong khối lượng nhỏ mô mang này đã được trình bày. Các phương pháp này hữu ích cho việc giám sát không gây hại các đặc điểm sinh lý của cá hồi trong giai đoạn smolt và có thể có ứng dụng trong việc nghiên cứu bệnh tật, độc chất và sinh thái sinh lý của nhiều loài cá.

Trong bài viết này, tôi đã xem xét một cách định lượng tài liệu về ảnh hưởng của hình thái học mang cá do các chất kích thích hóa học và vật lý trong nước (ví dụ như các chất độc khác nhau, nhiệt độ hoặc độ pH cực đoan). Tôi đã lập danh sách các tổn thương mô học của mang mà đã được báo cáo, và sử dụng thống kê để khám phá mối liên hệ giữa các tổn thương này với các điều kiện tiếp xúc với chất kích thích mà chúng đã xảy ra (cụ thể là liều lượng và loại chất kích thích, nhiệt độ, và độ mặn của nước xung quanh). Các tổn thương mô học hay được ghi nhận bao gồm thay đổi ở biểu mô mang (nâng cao, hoại tử, tăng sinh, phì đại, rách), sự phồng hoặc hợp nhất của các màng mang, tăng bài tiết và sự phát triển của tế bào nhầy, cũng như sự thay đổi ở các tế bào cloride và hệ mạch của mang. Tôi kết luận rằng những tổn thương này chủ yếu tính chất không đặc hiệu, vì mỗi tổn thương đã được phát hiện dưới nhiều điều kiện tiếp xúc khác nhau. Tuy nhiên, các tổn thương này không hoàn toàn độc lập với các điều kiện tiếp xúc, như phân tích thống kê của tôi chỉ ra những xu hướng sau: (1) Hầu hết các loại tổn thương mang đã được báo cáo thường xuyên hơn sau khi tiếp xúc chết người so với tiếp xúc không chết người với các chất kích thích. (2) Một số tổn thương được phát hiện thường xuyên hơn trong các nghiên cứu sử dụng kim loại nặng so với các nghiên cứu sử dụng chất độc hữu cơ hoặc các chất kích thích khác; các tổn thương như vậy bao gồm hoại tử và phì đại của tế bào biểu mô mang, cùng với sự tăng bài tiết chất nhầy. (3) Sự nâng cao của biểu mô mang, tổn thương được báo cáo thường xuyên nhất, được ghi nhận nhiều hơn ở cá nước ngọt so với cá nước mặn, cho thấy rằng độ thẩm thấu của nước xung quanh có ảnh hưởng đến tổn thương này. Ít mối liên hệ được tìm thấy giữa tần suất tổn thương đã ghi và nhiệt độ. Sau phân tích thống kê của tôi, nguyên nhân gây ra các tổn thương mang do chất kích thích được xem xét. Đặc tính không đặc hiệu của những thay đổi ở mang cho thấy rằng chúng chủ yếu đại diện cho các phản ứng sinh lý điển hình của mang đối với căng thẳng, và nhiều trong số chúng được coi là phản ứng phòng vệ một cách hợp lý. Một số thay đổi ở mang đã được coi là viêm, nhưng tôi kết luận rằng tài liệu không thể hỗ trợ giả thuyết đó. Các nghiên cứu vi cấu trúc đã phát hiện sự phá vỡ do chất kích thích gây ra ở các tế bào biểu mô mang, bao gồm sự hình thành bào tương, autophagosomes và các thể bao bọc, sự mất microvilli, và các ti thể và nhân bất thường.

Việc đo lường chính xác nồng độ amoniac là cơ sở để hiểu biết về sinh hóa nitơ trong các hệ sinh thái thủy sinh. Thật không may, phương pháp indophenol blue thường được sử dụng thường cho kết quả không nhất quán, đặc biệt là khi nồng độ amoniac thấp. Ở đây, chúng tôi trình bày một phương pháp phát quang cho phép đo chính xác nồng độ amoniac trên một dải rộng nồng độ và độ mặn, đặc biệt nhấn mạnh vào các mức dưới micromol. Quy trình này không chỉ giải quyết các vấn đề phân tích mà còn đơn giản hóa đáng kể việc thu thập và bảo quản mẫu. Nó sử dụng một thuốc thử làm việc duy nhất (bao gồm ortho-phthaldialdehyde, natri sulfite và natri borat) có thể bảo quản ổn định trong nhiều tháng nếu được lưu trữ trong bóng tối. Thuốc thử làm việc và mẫu có thể được trộn ngay sau khi thu thập mẫu và phản ứng xảy ra trong vòng 3 giờ ở nhiệt độ phòng. Các ảnh hưởng của chất nền và huỳnh quang nền có thể được điều chỉnh mà không làm gia tăng lỗi đáng kể. Phương pháp đơn giản này tạo ra kết quả có độ tái lập cao ngay cả ở nồng độ amoniac rất thấp.

Chiến lược thích hợp nhất để tạo ra một phân phối hoán vị cho các bài kiểm tra các yếu tố riêng lẻ trong các thiết kế thực nghiệm phức tạp hiện vẫn chưa rõ ràng. Thường có nhiều khả năng, bao gồm hoán vị hạn chế hoặc hoán vị một số dạng của phần dư. Bài báo này cung cấp tóm tắt về các kết quả thực nghiệm và lý thuyết gần đây liên quan đến các phương pháp có sẵn và đưa ra khuyến nghị cho việc sử dụng chúng trong các ứng dụng đơn biến và đa biến. Trọng tâm của bài báo là các thiết kế phức tạp trong phân tích phương sai và hồi quy đa biến (tức là, các mô hình tuyến tính). Giả định về khả năng hoán đổi cần thiết cho một bài kiểm tra hoán vị được đảm bảo bằng cách phân bổ ngẫu nhiên các điều trị cho các đơn vị trong công việc thực nghiệm. Đối với dữ liệu quan sát, khả năng hoán đổi tương đương với giả định về các lỗi độc lập và phân phối đồng nhất dưới giả thuyết không. Đối với hồi quy từng phần, phương pháp hoán vị phần dư dưới một mô hình giảm đã được chứng minh là cung cấp bài kiểm tra tốt nhất. Đối với phân tích phương sai, trước tiên phải xác định các đơn vị có thể hoán đổi bằng cách xem xét các bình quân mong đợi. Sau đó, thường có thể sản xuất (i) một bài kiểm tra chính xác bằng cách hạn chế các hoán vị hoặc (ii) một bài kiểm tra gần đúng bằng cách hoán vị dữ liệu thô hoặc một số dạng của phần dư. Cách thứ hai có thể cung cấp một bài kiểm tra mạnh mẽ hơn trong nhiều tình huống.

Từ nguồn nước đến cửa sông, các biến số vật lý trong một hệ thống sông ngòi tạo ra một gradient liên tục của các điều kiện vật lý. Gradient này sẽ kích thích một loạt các phản ứng trong các quần thể thành phần, dẫn đến một chuỗi các điều chỉnh sinh học và các mẫu thống nhất về tải, vận chuyển, sử dụng và lưu trữ chất hữu cơ dọc theo chiều dài của một dòng sông. Dựa trên lý thuyết cân bằng năng lượng của các nhà địa hình học dòng chảy, chúng tôi giả thuyết rằng các đặc điểm cấu trúc và chức năng của cộng đồng dòng chảy đã thích nghi để phù hợp với vị trí có khả năng xảy ra nhất hoặc trạng thái trung bình của hệ thống vật lý. Chúng tôi cho rằng các cộng đồng sản xuất và tiêu thụ đặc trưng của một đoạn sông nhất định được thiết lập một cách hài hòa với các điều kiện vật lý động của lòng sông. Trong các hệ thống dòng chảy tự nhiên, các cộng đồng sinh học có thể được đặc trưng là hình thành một liên tục tạm thời của các sự thay thế loài đồng bộ. Sự thay thế liên tục này hoạt động để phân phối việc sử dụng các đầu vào năng lượng theo thời gian. Do đó, hệ sinh học tiến gần đến một cân bằng giữa xu hướng sử dụng hiệu quả các đầu vào năng lượng thông qua phân bổ tài nguyên (thức ăn, nền, v.v.) và một xu hướng đối lập cho tốc độ xử lý năng lượng đồng nhất trong suốt cả năm. Chúng tôi lý thuyết rằng các cộng đồng sinh học phát triển trong các dòng sông tự nhiên giả định các chiến lược xử lý liên quan đến việc giảm thiểu tổn thất năng lượng. Các cộng đồng hạ lưu được hình thành để tận dụng những bất cập trong xử lý ở thượng lưu. Cả sự bất cập ở thượng lưu (rò rỉ) và các điều chỉnh ở hạ lưu dường như có thể dự đoán trước. Chúng tôi đề xuất rằng Khái Niệm Liên Tục Sông Ngòi cung cấp một khung cho việc tích hợp các đặc điểm sinh học có thể dự đoán và quan sát được của các hệ thống chảy. Các tác động của khái niệm này trong các lĩnh vực cấu trúc, chức năng và sự ổn định của các hệ sinh thái sông ngòi được thảo luận.