| Summary: | 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.
|
|---|