Marine Food Webs : an Exploration of Past Structure and Function to Prepare for the Future
Olivier, Pierre (2022-04-27)
Olivier, Pierre
Åbo Akademi - Åbo Akademi University
27.04.2022
Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden.
Publikationens permanenta adress är
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-12-4161-1
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-12-4161-1
Abstrakt
Näringsväven skildrar arter och deras trofiska interaktioner ordnade i ett nätverk. Förändringar i näringsvävens struktur kan leda till förändringar i dess funktion. Under de senaste åren har miljömässiga och människorelaterade belastningar omformat marina samhällen till oigenkännlighet, med antingen vinster (t.ex. genom invasioner) eller förluster (t.ex. genom lokala utrotningar) i biologisk mångfald. Ändå vet vi inte hur detta påverkat näringsväven. Att utvärdera förändringar i näringsvävarnas struktur och funktion är komplicerat eftersom komponenterna i kärnan av näringsväv (artsammansättningen och de trofiska interaktionernas arkitektur) kan variera på invecklade sätt. Därmed är provtagning av tidsmässigt detaljerade näringsvävar ofta svårt och följaktligen har få studier undersökt tidsmässiga förändringar i deras struktur och funktion. De få tillgängliga studierna har ofta förlitat sig på data med låg tidsupplösning (t.ex. jämförelse av före och efter). För att studera tidsmässig variation i näringsvävens struktur måste vi förbättra hur vi bygger nätverk och utveckla ett ramverk som gör att vi kan identifiera olika förändringar i näringsväven över tid.
Avhandlingens övergripande syfte är tvådelat. För det första utforskas tidsmässiga förändringar i näringsvävens struktur och funktion, med avsikt att klargöra förändringar som härstammar från ändringar i artsammansättning, dominans av arter (förekomst, biomassa), trofiska länkar (orsakade av förändringar i sammansättning) och energiflöden. I Artikel I och II sammanställde jag tidsserier av beskrivande variabler för näringsvävar i två områden (Tyska bukten i Nordsjön och Rigabukten i Östersjön). Dessa inkluderade mått som utvecklats för att identifiera topologiska förändringar som inträffar utan fullständig förlust av arter. Jag byggde årliga ögonblicksbilder av näringsvävarna genom att ta delprov av taxa och deras trofiska länkar från ”metanätverk” (en näringsvävstopologi som innehåller områdets alla möjliga arter och trofiska interaktioner) med hjälp av tidsserier av arternas abundans eller biomassa. Resultaten framhäver att tidsmässiga förändringar i näringsväv är komplexa och varierande. Studier av näringsvävens tidsmässiga utveckling kräver därmed användning av komplementära mått som integrerar och skildrar de olika bakomliggande orsakerna till förändring (t.ex. artsammansättning, dominans, trofiska interaktioner, energiflöden). Variation i näringsvävens struktur till följd av förändringar i artsammansättningen kan till exempel ytterligare påverka näringsvävens funktion, och samtidig bedömning av båda typerna av förändringar är möjlig med hjälp av kompletterande kvalitativa och kvantitativa variabler.
För det andra strävar jag efter att hitta nya sätt att förbättra uppbyggnad, användning och tillämpbarhet av näringsvävar. Att kunna bygga realistiska näringsvävar är väsentligt om vi vill studera deras struktur och funktion, eller integrera näringsvävar i övervakning och förvaltning av ekosystem. Framtida framsteg kräver att man tacklar grundläggande utmaningar: hur arter och deras interaktioner sammanslås när tillgängligt data är bristfälligt, eller vilka trofiska länkar som ska inkluderas, till exempel när artsammansättningen förändras över tiden. I Artikel III undersökte jag hur olika sammanslagningsmetoder påverkar näringsvävens struktur. Jag visar att måtten skiljer sig i sin känslighet, och att alla metoder inte fungerar väl för att upprätthålla strukturen i näringsväven. I Artikel IV undersökte jag egenskapserna som beskriver konsumenter och deras byten som växelverkar på lokalnivå. Funktionella egenskaper hos arter styr var arter lever och med vilka andra de kan interagera. Jag fann att näringsvävens struktur varierar längs ett kontinuum som bestäms av karakteristika för olika livsmiljöer, där arter i liknande livsmiljöer med största sannolikhet har lika egenskaper. Genom att kombinera näringsväven struktur med arternas funktionella egenskaper identifierade jag egenskapsprofiler som beskriver interaktioner mellan konsumenter och deras byten över trofiska nivåer. Egenskapsprofilerna beskriver konsumenter och deras byten och kan därmed underlätta härledning av trofiska interaktioner för sammanställning av näringsvävar.
Avhandlingens övergripande syfte är tvådelat. För det första utforskas tidsmässiga förändringar i näringsvävens struktur och funktion, med avsikt att klargöra förändringar som härstammar från ändringar i artsammansättning, dominans av arter (förekomst, biomassa), trofiska länkar (orsakade av förändringar i sammansättning) och energiflöden. I Artikel I och II sammanställde jag tidsserier av beskrivande variabler för näringsvävar i två områden (Tyska bukten i Nordsjön och Rigabukten i Östersjön). Dessa inkluderade mått som utvecklats för att identifiera topologiska förändringar som inträffar utan fullständig förlust av arter. Jag byggde årliga ögonblicksbilder av näringsvävarna genom att ta delprov av taxa och deras trofiska länkar från ”metanätverk” (en näringsvävstopologi som innehåller områdets alla möjliga arter och trofiska interaktioner) med hjälp av tidsserier av arternas abundans eller biomassa. Resultaten framhäver att tidsmässiga förändringar i näringsväv är komplexa och varierande. Studier av näringsvävens tidsmässiga utveckling kräver därmed användning av komplementära mått som integrerar och skildrar de olika bakomliggande orsakerna till förändring (t.ex. artsammansättning, dominans, trofiska interaktioner, energiflöden). Variation i näringsvävens struktur till följd av förändringar i artsammansättningen kan till exempel ytterligare påverka näringsvävens funktion, och samtidig bedömning av båda typerna av förändringar är möjlig med hjälp av kompletterande kvalitativa och kvantitativa variabler.
För det andra strävar jag efter att hitta nya sätt att förbättra uppbyggnad, användning och tillämpbarhet av näringsvävar. Att kunna bygga realistiska näringsvävar är väsentligt om vi vill studera deras struktur och funktion, eller integrera näringsvävar i övervakning och förvaltning av ekosystem. Framtida framsteg kräver att man tacklar grundläggande utmaningar: hur arter och deras interaktioner sammanslås när tillgängligt data är bristfälligt, eller vilka trofiska länkar som ska inkluderas, till exempel när artsammansättningen förändras över tiden. I Artikel III undersökte jag hur olika sammanslagningsmetoder påverkar näringsvävens struktur. Jag visar att måtten skiljer sig i sin känslighet, och att alla metoder inte fungerar väl för att upprätthålla strukturen i näringsväven. I Artikel IV undersökte jag egenskapserna som beskriver konsumenter och deras byten som växelverkar på lokalnivå. Funktionella egenskaper hos arter styr var arter lever och med vilka andra de kan interagera. Jag fann att näringsvävens struktur varierar längs ett kontinuum som bestäms av karakteristika för olika livsmiljöer, där arter i liknande livsmiljöer med största sannolikhet har lika egenskaper. Genom att kombinera näringsväven struktur med arternas funktionella egenskaper identifierade jag egenskapsprofiler som beskriver interaktioner mellan konsumenter och deras byten över trofiska nivåer. Egenskapsprofilerna beskriver konsumenter och deras byten och kan därmed underlätta härledning av trofiska interaktioner för sammanställning av näringsvävar.