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Impacts of Aggregation Methods and Trophospecies Number on the Structure and Function of Marine Food Webs

Journal of Ocean University of China 2024年第1期23卷 190-198页

作者： LI Pengcheng ZHANG Chongliang XU Binduo ji yupeng LI Fan REN Yiping XUE Ying Laboratory of Fisheries Ecosystem Monitoring and Assessment College of FisheriesOcean University of ChinaQingdao 266003China Field Observation and Research Station of Haizhou Bay Fishery Ecosystem Ministry of EducationQingdao 266003China Shandong Marine Resources and Environment Research Institute Shandong Provincial Key Laboratory of Restoration for Marine EcologyYantai 264006China Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes Laoshan LaboratoryQingdao 266237China

Aggregation of species with similar ecological properties is one of the effective methods to simplify food web researches.However,species aggregation will affect not only the complexity of modeling process but also the accuracy of models’outputs.Selection of aggregation methods and the number of trophospecies are the keys to study the simplification of food web.In this study,three aggregation methods,including taxonomic aggregation(TA),structural equivalence aggregation(SEA),and self-organizing maps(SOM),were analyzed and compared with the linear inverse model–Markov Chain Monte Carlo(LIM-MCMC)model.Impacts of aggregation methods and trophospecies number on food webs were evaluated based on the robustness and unitless of ecological net-work indices.Results showed that aggregation method of SEA performed better than the other two methods in estimating food web structure and function indices.The effects of aggregation methods were driven by the differences in species aggregation principles,which will alter food web structure and function through the redistribution of energy flow.According to the results of mean absolute percentage error(MAPE)which can be applied to evaluate the accuracy of the model,we found that MAPE in food web indices will increase with the reducing trophospecies number,and MAPE in food web function indices were smaller and more stable than those in food web structure indices.Therefore,trade-off between simplifying food webs and reflecting the status of ecosystem should be con-sidered in food web studies.These findings highlight the importance of aggregation methods and trophospecies number in the analy-sis of food web simplification.This study provided a framework to explore the extent to which food web models are affected by dif-ferent species aggregation,and will provide scientific basis for the construction of food webs.

关键词： LIM-MCMC model species aggregation trophospecies number aggregation methods food web indices

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海州湾秋季矛尾虾虎鱼的摄食生态

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应用生态学报 2024年第4期35卷 961-969页

作者：陈晓琳陈皖徐宾铎张崇良纪毓鹏任一平薛莹中国海洋大学水产学院山东青岛266003 崂山实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266237 海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东青岛266003

对鱼类摄食生态开展研究是了解其生长发育、个体行为的重要途径,也是分析食物网结构和水生生态系统功能的关键。矛尾虾虎鱼是海州湾渔业生态系统中的主要鱼类之一,在营养结构研究中具有较大的生态价值。本研究基于2018年秋季海州湾底拖... 详细信息

对鱼类摄食生态开展研究是了解其生长发育、个体行为的重要途径,也是分析食物网结构和水生生态系统功能的关键。矛尾虾虎鱼是海州湾渔业生态系统中的主要鱼类之一,在营养结构研究中具有较大的生态价值。本研究基于2018年秋季海州湾底拖网调查采集的样本,结合胃含物分析方法和碳、氮稳定同位素技术,对海州湾矛尾虾虎鱼的摄食生态特性进行了分析。结果表明:海州湾矛尾虾虎鱼主要摄食的饵料类群是蛇尾类和虾类,优势饵料生物是马氏刺蛇尾、紫蛇尾、萨氏真蛇尾、对虾科种类和日本鼓虾。矛尾虾虎鱼的δ^(13)C值范围为-19.39‰~-15.74‰,平均值为(-18.07±0.87)‰,与体长无显著相关性;δ^(15)N值范围为8.16‰~12.86‰,平均值为(10.14±1.51)‰,与体长呈显著正相关。各体长组矛尾虾虎鱼营养级范围为3.32~4.20,平均值为3.74±0.34,营养级与体长呈显著正相关,各类群饵料生物贡献率差异较大。通过结构方程模型分析发现,矛尾虾虎鱼的摄食强度主要受到体长、底层盐度、底层温度和水深的影响,尤其体长与摄食强度之间存在显著的正相关关系。结合稳定同位素和胃含物分析方法可以全面解析海州湾矛尾虾虎鱼的摄食生态,为海州湾营养结构研究及资源养护提供基础资料和科学依据。

关键词：矛尾虾虎鱼稳定同位素胃含物分析营养级摄食生态海州湾

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基于鱼类生物完整性指数的海州湾生态健康评价

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上海海洋大学学报 2024年第2期33卷 424-432页

作者：蒋圣琪徐宾铎张崇良纪毓鹏任一平薛莹中国海洋大学水产学院山东青岛266003 海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东青岛266003

基于2013—2022年春季和秋季在海州湾及其邻近海域进行的渔业资源调查数据,综合考虑鱼类的种类组成、耐受程度、营养结构、繁殖习性等生态参数和属性,采用鱼类生物完整性指数(Fish-index of biotic integrity,F-IBI),评价了海州湾生态... 详细信息

基于2013—2022年春季和秋季在海州湾及其邻近海域进行的渔业资源调查数据,综合考虑鱼类的种类组成、耐受程度、营养结构、繁殖习性等生态参数和属性,采用鱼类生物完整性指数(Fish-index of biotic integrity,F-IBI),评价了海州湾生态系统健康状况及其变化趋势。结果表明,海州湾春季和秋季的鱼类生物完整性指数各保留8个评价指标。海州湾春季和秋季的F-IBI得分分别为18~51和24~54。从健康等级来看,春季海州湾生态系统基本在“一般”及以上水平,秋季海州湾则在“一般”上下波动。总体上,春季海州湾生态系统的健康状况较好,鱼类生物完整性指数在波动中呈逐渐下降的趋势。整体来看,海州湾鱼类资源状况不佳,高耐污鱼类和杂食性鱼类所占比例有所增加,渔业资源承受过度捕捞、气候变化等多方面的压力,亟须采取科学有效的措施保护和修复海州湾的渔业资源及生态系统。

关键词：鱼类生物完整性指数(F-IBI) 生态系统健康鱼类群落海州湾

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基于组合物种分布模型的海州湾矛尾虾虎鱼空间分布特征及其影响因素研究

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中国水产科学 2024年第3期31卷 343-355页

作者：陈晓琳纪云龙李鹏程纪毓鹏徐宾铎张崇良任一平薛莹中国海洋大学水产学院海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东省渔业发展和资源养护总站崂山实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室

物种的空间分布能够反映个体在空间上的相互关系,是物种与环境长期适应和选择的结果,对物种的生长发育和资源利用等都具有显著影响。本研究基于2013—2022年春季和秋季在海州湾及其邻近海域进行的底拖网调查数据,构建了10种单一物种分... 详细信息

物种的空间分布能够反映个体在空间上的相互关系,是物种与环境长期适应和选择的结果,对物种的生长发育和资源利用等都具有显著影响。本研究基于2013—2022年春季和秋季在海州湾及其邻近海域进行的底拖网调查数据,构建了10种单一物种分布模型(species distribution model, SDM),结合真实技巧统计值(true skill statistic,TSS)和受试者工作特征曲线下面积值(area under ROCcurve, AUC)筛选预测精度和准确性较优的模型作为基础模型,并通过加权的方法分别构建不同季节的组合物种分布模型(ensemblespeciesdistributionmodel,ESDM),以解析矛尾虾虎鱼(Chaeturichthysstigmatias)的空间分布特征及其影响因素。结果表明,ESDM能够有效降低单一模型预测的不确定性,提高模型预测的精度,更加准确地解析海州湾矛尾虾虎鱼的空间分布特征。2013—2022年春季,矛尾虾虎鱼集中分布于海州湾西部近岸和南部海域,东部和中北部海域分布较少,分布重心的经度和纬度偏移范围大约为1°;秋季主要分布于海州湾西南部海域,分布重心呈辐射状小幅度移动。本研究发现,与矛尾虾虎鱼空间分布存在显著相关的影响因子为水深、饵料丰度、底层水温和底层盐度,其中饵料丰度是春季最重要的影响因子,水深是秋季最重要的影响因子。本研究在区域尺度上解析了海州湾矛尾虾虎鱼的空间分布特征及其分布重心的变化,并探讨了影响因子重要性的季节差异,可为海州湾矛尾虾虎鱼资源的可持续利用提供参考依据。

关键词：矛尾虾虎鱼组合物种分布模型空间分布影响因素海州湾

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基于Ecopath模型的长山列岛邻近海域褐牙鲆增殖生态容量研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 63-72页

作者：徐晓卉尹洁刘淑德纪毓鹏薛莹任一平徐宾铎中国海洋大学水产学院山东青岛266003 山东省渔业发展和资源养护总站山东烟台264003 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266237 海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东青岛266003

为确定长山列岛邻近海域褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)增殖放流的合理容量,本文基于2016-2017年长山列岛邻近海域渔业资源与生态环境季度调查数据,构建了包括29个功能组的长山列岛邻近海域生态系统Ecopath模型,分析了该海域生态系统... 详细信息

为确定长山列岛邻近海域褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)增殖放流的合理容量,本文基于2016-2017年长山列岛邻近海域渔业资源与生态环境季度调查数据,构建了包括29个功能组的长山列岛邻近海域生态系统Ecopath模型,分析了该海域生态系统的能量流动特征,评估了放流种褐牙鲆的生态容量。研究表明:长山列岛邻近海域生态系统的营养级范围为1~4.57,总能量转换效率为6.23%,总初级生产量/总呼吸(TPP/TR)为1.47,总初级生产量/总生物量(TPP/TB)为26.87,循环指数(FCI)为6.91%,连接指数(CI)为0.24。长山列岛邻近海域褐牙鲆增殖生态容量为0.0143 t·km^(-2),约为该海域褐牙鲆当前生物量的1.55倍。褐牙鲆生物量达到生态容量时,长山列岛邻近海域生态系统的能量转换效率略有增加,总消耗量、总输出量等其他参数基本不受影响。

关键词：褐牙鲆长山列岛 Ecopath模型生态容量能量流动

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Effects of Sodium Nitrate and Sodium Acetate Concentrations on the Growth and Fatty Acid Composition of Brachiomonas submarina

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Journal of Ocean University of Qingdao 2003年第1期2卷 75-78页

作者： YANG Xiuxia ZENG Xiaoqi ji yupeng LIU Qun Fisheries College Ocean University of ChinaQingdao 266003P..R.China

One isolate of Brachiomonas submarina was tested for its ability to grow heterotrophicly on 5 different organic compounds. Sodium acetate and glucose were found to be effective in supporting the growth. Sodium acetate was chosen as the organic nutrient to test the combined effects of organic and inorganic solutions on the growth and fatty acid composition of Brachiomonas submarina. The best growth rates were achieved at 3 mmol L -1 CH 3COONa and 0.88 mmol L -1 NaNO 3 in heterotrophic condition, and 4 mmol L -1 CH 3COONa and 3.52 mmol L -1 NaNO 3 in mixotrophic condition. The differences between fatty acid contents were significant. The total polyunsaturated fatty acids (T.P.U.F.As) varied from 55.79% to 67.72% in heteritrophic growth and from 52.39% to 65.55% in mixotrophic growth. It is concluded that CH 3COONa and NaNO 3 at 3 mmol L -1 and 3.52 mmol L -1 should respectively be used in order to achieve the highest growth rate and fatty acid content.

关键词：钠硝酸盐醋酸盐脂肪酸化合物

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山东半岛南部海域鱼类群落生物量粒径谱季节变化

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 51-59页

作者：曲耀琦刘淑德薛莹张崇良纪毓鹏任一平徐宾铎中国海洋大学水产学院山东青岛266003 山东省渔业发展和资源养护总站山东烟台264003 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266237 海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东青岛266003

为了解山东半岛南部海域鱼类群落粒径结构特征,本文根据2016—2017年渔业资源底拖网季度调查数据,构建了山东半岛南部海域鱼类生物量粒径谱,分析了该海域鱼类群落的粒径结构特征及其季节变化。研究表明,山东半岛南部海域Sheldon型鱼类... 详细信息

为了解山东半岛南部海域鱼类群落粒径结构特征,本文根据2016—2017年渔业资源底拖网季度调查数据,构建了山东半岛南部海域鱼类生物量粒径谱,分析了该海域鱼类群落的粒径结构特征及其季节变化。研究表明,山东半岛南部海域Sheldon型鱼类生物量粒径谱呈双峰模式,鱼类粒径范围为2~12粒径级,粒径分布相对均匀,出现波峰的粒径区间存在季节差异,春、夏季第一个波峰出现在3~4粒径级,主要由细纹狮子鱼(Liparis tanakae)、方氏云鳚(Pholis fangi)和大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)等种类组成。秋、冬季第一个波峰出现在5~6粒径级,主要由小眼绿鳍鱼(Chelidonichthys spinosus)、长蛇鲻(Saurida elongata)和斑鰶(Konosirus punctatus)等种类组成。四个季节的第二个波峰均由细纹狮子鱼、黄鮟鱇(Lophius litulon)和大头鳕(Gadus macrocephalus)等鱼类个体组成。全部鱼类群落标准化生物量粒径谱的斜率和截距存在季节差异,其中夏季粒径谱陡峭,截距值显著高于其他季节,而冬季粒径谱最平缓,截距值最小,粒径谱斜率和截距的变化主要受当年生幼鱼群体的影响。在山东半岛南部海域,底层鱼类群落与全部鱼类群落的标准化生物量粒径谱的变化趋势相似。在同一季节,底层鱼类群落与全部鱼类群落的标准化生物量粒径谱斜率和截距之间无显著性差异(P>0.05),而暖温性鱼类群落与全部鱼类群落之间存在显著性差异(P<0.05)。山东半岛南部海域的全部鱼类群落粒径结构以小粒径鱼类为主,大型鱼种和大个体较少。鱼类的种类组成有明显的季节变化,当年生幼鱼及洄游性鱼类的个体数量变化是影响该海域鱼类群落粒径结构的主要因素。

关键词：生物量粒径谱鱼类资源粒径结构季节变化山东半岛南部海域

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基于孪生神经网络的变电站异物入侵检测方法

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电工技术 2024年第9期 24-28,31页

作者：姬裕鹏田鹏柳杨韩茂林贾利伟长园深瑞继保自动化有限公司广东深圳518052

针对传统异物入侵检测存在的问题,提出一种基于孪生神经网络的变电站异物入侵检测方法。用孪生神经网络进行运动前景提取,将背景图和待检图同时送入孪生神经网络,并且在后处理网络中引入注意力机制,最后通过连通域处理直接输出异物检测... 详细信息

针对传统异物入侵检测存在的问题,提出一种基于孪生神经网络的变电站异物入侵检测方法。用孪生神经网络进行运动前景提取,将背景图和待检图同时送入孪生神经网络,并且在后处理网络中引入注意力机制,最后通过连通域处理直接输出异物检测结果。此方法对异物没有预设检测类别的限制,另外设计的数据增强也进一步提高了算法抗抖动和抗光照变化能力。在测试数据集上取得的98.35%的准确率和98.61%的召回率证明了模型的有效性。

关键词：异物入侵孪生神经网络注意力机制特征层融合变电站

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Estimating biological reference points for Largehead hairtail(Trichiurus lepturus) fishery in the Yellow Sea and Bohai Sea

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Acta Oceanologica Sinica 2019年第10期38卷 20-26页

作者： yupeng ji Qun Liu Baochao Liao Qingqing Zhang Ya’nan Han Fisheries College Ocean University of ChinaQingdao 266003China Department of Mathematics Shandong UniversityWeihai 264209China

It is important to find a reliable method to estimate maximum sustainable yield(MSY)or total allowable catch(TAC)for fishery management,especially when the data availability is limited which is a case in China.A recently developed method(CMSY)is a data-poor method,which requires only catch data,resilience and exploitation history at the first and final years of the catch data.CMSY was used in this study to estimate the biological reference points for Largehead hairtail(Trichiurus lepturus,Temminck and Schlegel)in the Yellow Sea and Bohai Sea,based on the fishery data from China Fishery Statistical Year Books during 1986 to 2012.Additionally,Bayesian state-space Schaefer surplus production model(BSM)and the classical surplus production models(Schaefer and Fox)performed by software CEDA and ASPIC,were also projected in this study to compare with the performance of CMSY.The estimated MSYs from all models are about 19.7×104–27.0×104 t,while CMSY and BSM yielded more reasonable population parameter estimates(the intrinsic population growth rate and the carrying capacity).The biological reference points of B/BMSY smaller than 1.0,while F/FMSY higher than 1.0 revealed an over-exploitation of the fishery,indicating that more conservative management strategies are required for Largehead hairtail fishery.

关键词： CMSY surplus production models maximum sustainable yield Yellow Sea and Bohai Sea Trichiuruslepturus

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基于Delta-GAMMs模型研究海州湾5种关键饵料生物被摄食的影响因素

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应用生态学报 2023年第4期34卷 1137-1145页

作者：高铭伟董秀强张崇良徐宾铎纪毓鹏任一平薛莹中国海洋大学水产学院山东青岛266003 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266237 海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东青岛266003 山东省渔业发展和资源养护总站山东烟台264003

海洋生态系统的营养动力学是决定渔业生产力的主要因素,也是实施基于生态系统的渔业管理的重要基础。为了评估生物因子和非生物因子对海州湾5种关键饵料生物被摄食的影响,本研究基于2011和2018年秋季在海州湾及其邻近海域进行的渔业资... 详细信息

海洋生态系统的营养动力学是决定渔业生产力的主要因素,也是实施基于生态系统的渔业管理的重要基础。为了评估生物因子和非生物因子对海州湾5种关键饵料生物被摄食的影响,本研究基于2011和2018年秋季在海州湾及其邻近海域进行的渔业资源底拖网调查和胃含物分析数据,构建了Delta-GAMMs模型,选择细螯虾、日本鼓虾、枪乌贼、小黄鱼和口虾蛄5种关键饵料生物作为研究对象,基于出现频率百分比和捕食压力指数筛选其主要捕食者,基于方差膨胀因子和全子集回归筛选影响5种关键饵料生物被摄食的关键因子。结果表明:5种关键饵料生物在捕食者食物中的出现频率范围为8.5%~42.2%,重量百分比范围为4.2%~40.9%。Delta-GAMMs二项模型和正态模型的平均偏差解释率分别为16.1%和23.8%。捕食者体长、捕食者种群密度和底层水温是影响饵料生物-捕食者相互作用的重要因素。其中,捕食者体长是最重要的影响因素,关键饵料生物的被摄食率和被摄食量均随捕食者体长的增加呈上升趋势,关键饵料生物的被摄食率和被摄食量随着捕食者种群密度的增加而下降。此外,底层水温、水深、纬度和底层盐度等环境因素对种间营养关系的影响,因饵料生物-捕食者组合的不同而呈现不同的趋势。研究表明,Delta-GAMMs模型是探究海洋生态系统饵料生物与捕食者相互作用的有效方法,能够为渔业资源养护和可持续利用提供理论依据。

关键词：关键饵料生物营养相互作用广义加性混合效应模型海州湾

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