Diet estimation and comparison of fatty acid-based diet modelling methods
Authors
Date
2019Copyright
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Trophic interactions have been a popular research subject among ecologists for
decades because understanding the structure of food webs is essential in
understanding consumer-resource interactions and complex ecosystems.
Consumer diet estimation with biological tracer-based mixing models is an
important and recently rapidly developing tool for deciphering aquatic food webs.
Bayesian frameworks have been introduced to estimate diets accurately with stable
isotope proportions. The low quantity of different stable isotope tracers, however,
limits greatly the diet estimation accuracy of complex consumer diets. Therefore,
fatty acids have been used as biological tracers to multiply the quantity of tracers in
the Bayesian mixing models. Aquatic consumer diet estimation has also been
conducted with a numerical optimization method. Daphnia is an important
herbivorous zooplankton genus and thus a popular model species to research
aquatic food webs. In this thesis I identified the most reliable fatty acid-based diet
estimation method by comparing Bayesian methods MixSIR and SIAR conducted
with FASTAR, and a numerical method QFASA conducted with QFASAR in R
statistical software. These methods were compared with systematic and extensive
simulations using an extended version of a previously published Daphnia resource
library. MixSIR was the most reliable method. However, the structure of resource
library significantly affected the diet estimations, and an upgraded error structure
fixing modelling method MixSIAR was published after the testing phase of this
thesis. Therefore, I recommend precise construction of the resource library, and the
usage of MixSIAR instead of any of the modelling models tested in this thesis.
...
Trofiatasojen välisten vuorovaikutusten tutkiminen on ollut suosittu aihe ekologien
keskuudessa jo vuosikymmeniä, koska ravintoverkkojen ymmärtäminen on
oleellista kuluttaja-ruokavalio-suhteiden ja monimutkaisten ekosysteemien
tarkastelussa. Kuluttajan ruokavalion arviointi biomarkkereihin perustuvilla
sekamalleilla on vesiekosysteemien ravintoverkkojen tärkein ja nopeimmin
kehittyvä työkalu. Pysyville isotoopeille on sovellettu Bayesiläisiä metodeja
tarkkojen ruokavalioarvioiden selvittämiseksi. Erilaisten pysyvien isotooppien
vähäinen määrä on hankaloittanut monimutkaisten ruokavalioiden selvittämistä,
joten rasvahappoja on käytetty korvaamaan pysyviä isotooppeja Bayesiläisissä
sekamalleissa. Vedessä elävien kuluttajien ruokavalion arviointiin on myös
kehitetty numeerinen optimointimetodi. Daphnia on ekologisesti tärkeä ja siten
malliorganismina suosittu kasvinsyöjäeläinplanktonsuku. Tässä tutkielmassa
selvitin luotettavimman rasvahappopohjaisen ruokavalion mallinnusmetodin
vertaamalla FASTAR:lla suoritettuja Bayesiläisiä metodeja, MixSIR:ä ja SIAR:a, sekä
QFASAR:lla suoritettua numeerista metodia, QFASA:a, tilasto-ohjelma R:ssä.
Vertailussa käytettiin aiemmin julkaistua Daphnia ruokavaliokirjastoa, jota laajensin
lisätiedolla, ja jonka avulla loin laajat systemaattiset testit. Testien perusteella
MixSIR oli luotettavin mallinnusmetodi, mutta kirjaston rakenne vaikutti
merkittävästi testien tuloksiin. Lisäksi uusi, Bayesiläisten mallinnusmetodien
virherakenteen korjaava metodi, MixSIAR, julkaistiin tutkielman testivaiheen
jälkeen. Tästä syystä suosittelen erityistä huolellisuutta kirjastoa laadittaessa, sekä
MixSIAR:n käyttöä tässä tutkielmassa esitettyjen metodien sijaan.
...
Keywords
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [28096]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Comparison of Bayesian and numerical optimization-based diet estimation on herbivorous zooplankton
Litmanen, Jaakko J.; Perälä, Tommi A.; Taipale, Sami J. (The Royal Society Publishing, 2020)Consumer diet estimation with biotracer-based mixing models provides valuable information about trophic interactions and the dynamics of complex ecosystems. Here, we assessed the performance of four Bayesian and three ... -
Ravinteiden vaikutus vesikirpun (Daphnia longispina) loisintaan Mekkojärvellä
Kaski, Outi (2010)Voimakkaasti humuksisessa Mekkojärvessä Daphnia longispina hallitsee järven eläinplanktonia läpi kesän. Daphnioiden kasvu hidastuu loppukesää kohti kasviplanktonin määrän vähetessä, ja ravinnosta jopa 73 % koostuu ... -
Lake restoration influences nutritional quality of algae and consequently Daphnia biomass
Taipale, Sami J.; Kuoppamäki, K.; Strandberg, U.; Peltomaa, E.; Vuorio, K. (Springer, 2020)Food quality is one of the key factors influencing zooplankton population dynamics. Eutrophication drives phytoplankton communities toward the dominance of cyanobacteria, which means a decrease in the availability of sterols ... -
A New Method to Reconstruct Quantitative Food Webs and Nutrient Flows from Isotope Tracer Addition Experiments
López-Sepulcre, Andres; Bruneaux, Matthieu; Collins, Sarah M.; El-Sabaawi, Rana; Flecker, Alexander S.; Thomas, Steven A. (University of Chicago Press, 2020)Understanding how nutrients flow through food webs is central in ecosystem ecology. Tracer addition experiments are powerful tools to reconstruct nutrient flows by adding an isotopically enriched element into an ecosystem ... -
Interactive effects of dissolved organic carbon (DOC) and temperature on Daphnia magna
Alidu, Abdul-Hafiz (2022)Ilmastonmuutoksella on havaittu olevan suuria vaikutuksia vesieliöihin ja niiden ympäristöön. Ilmastonmuutosten seurauksena järvivesien pintalämpötilat ja liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuus nousevat. Kasvavan ...