5 Baffling 80s Trends Explained

Oceanic rurer fungere som fundament arter på plastikaffald

AbstractPlastic har vist sig som en rigelig, stabil undergrund til oceaniske spredning af organismer via rafting. Imidlertid forbliver de økologiske mekanismer bag samfund mangfoldighed på plastik vragrester dårligt forstået. På et krydstogt fra Californien til Hawaii, vi undersøgte plastikaffald, nogle sandsynligvis stammer fra 2011 Thoku tsunamien, at undersøge forholdet mellem rafting samfund mangfoldighed og både habitatområde og forfulgt bramgæs (Lepas spp.) Overflod. For siddende taxa rigdom, observerede vi en vekselvirkning, hvor den positive effekt af vragrester område svækket den negative effekt af bramgæs dækning. I modsætning til mobil taxa rigdom, herunder samlevende arter fra hver sin side af Stillehavet, bramgæs overflod haft en positiv effekt, der var stærkest ved mindre vragrester størrelser. Disse resultater tyder på, at rurer, gennem interaktion med habitat-området, har karakteregenskab afhængige virkninger på andre arter, der tjener som både fundament arter og konkurrenter, mægle mangfoldighed og spredning potentiale marine organismer plastikaffald.

IntroductionOceanic spredning via rafting er en vigtig mekanisme, hvorved organismer kolonisere nye områder1. Sådanne hændelser er imidlertid ofte begrænset af den overflod, lang levetid og beboelighed af flydende substrater, samt de fysiologiske tolerancer for potentiel rafting organisms2,3. Historisk naturlige flåder forudsat de eneste muligheder for rafting spredning, hvilket fører til hyppige eller episodiske oceaniske spredning begivenheder. Men i de sidste fire årtier har den overflod af kraftig plast vragrester i havmiljøet steget med alarmerende og accelererende rate4,5. Ud over sin stadigt stigende overflod, kan levetiden af ​​flydende plast rester langt overstiger den for naturligt rafts2,6, giver mulighed for større spredning potentiale for organismer, der koloniserer plast debris5,7. Fremkomsten af ​​plast som en rigelig og relativt stabilt underlag for rafting spredning nødvendiggør en bedre forståelse af de faktorer, der påvirker mangfoldigheden af ​​rafting fællesskaber på plastikaffald.

De seneste data tyder på, at større stykker af plast vragrester støtte højere biologisk diversity8, i overensstemmelse med klassiske arter området relationer iboende ø biogeography9,10. Disse karakteristika kan begrænse beboelighed af plast vragrester for mange arter, da en lang række organismer kræver læ at vare ved. Derfor, i hvilket omfang en art område forhold er robust tværs plastikaffald forbliver dårligt forstået og yderligere biologiske mekanismer, der kan mediere dette forhold forbliver uudforsket. På denne måde kan Lepas rurer tjene som fundament arter (sensu Dayton 1972) 15, strukturere større samfund ved at reducere sværhedsgraden af ​​de lokale forhold. Samstemmende kunne sådanne fundament arter på plastikaffald ændre disse kunstige flåder ved at øge deres beboelighed til en mere forskelligartet samling af rafting organismer, især små, mobile arter, der kræver strukturelle refugier at vare på tømmerflåder. Men beviser for fundament arter på flydende affald er ikke blevet kvantificeret heller er dette blevet behandlet i forbindelse med oceaniske plast vragrester. Derfor har vi undersøgt virkningerne og samspillet mellem habitatområde og Lepas bramgæs overflod på rafting samfund mangfoldighed på strukturelt begrænset plastikaffald til bedre at forstå den rolle, disse forskellige mekanismer kan spille i plast medieret spredning af marine organismer.

ResultsThe plastemner indsamlet i denne undersøgelse, kan stamme fra en anslået 1,5 millioner tons flydende affald deponeret i Stillehavet under Thoku tsunami, som fandt sted i Japan den 11. marts 2011 (skøn fra en rapport fra Ministeriet for Miljø, Japans regering). Selvom vi ikke kan bevise oprindelsen af ​​vores samplet vragrester, vores cruise spor (fra Californien til Hawaii) løb direkte gennem den forventede vragrester feltet og frynsede det forventede område af højeste vragrester tæthed, ifølge en hindcast simulation model drives af National Oceanic og Atmospheric Administration kontor af respons og Restoration16 (fig. 1). Desuden prøver vi ni stykker af plast rester, der havde bekræftet japanske markeringer og var vidt udbredt over det meste (9/14) af vores prøveudtagning steder, herunder vores østligste (indledende) og vestligste (endelige) prøveudtagning steder, der afgrænses vores undersøgelse region (Fig . 1). Også langs vores prøveudtagning bane observerede vi meget store stykker affald, herunder et køleskab indeholdende mad i japansk emballage og en kæntret båd (fig. S2D).

Figur 1Plastic vragrester sampling steder (diamanter) på tværs det nordlige Stillehav Subtropisk Gyre fra 9 31. oktober 2012. plastikaffald prøver (N = 31) blev indsamlet fra 14 steder i NOAA s simulerede vragrester felt (indeholdende 95% af 8.000 simulerede stykker af snavs) og sløring den højeste koncentration af simulerede rester fra Thoku tsunamien i Japan i marts 2011 (hindcast simulation løb fra 11. marts 2011 til november 5, 2012) 16. På trods af den begrænsede strukturelle kompleksitet, der er kendetegnet vores vragrester prøver (tabel S1), fandt vi blomstrende samfund af rafting organismer (Tabel S3), herunder taxa almindeligt forekommende inden kysthabitater, der endnu ikke er dokumenteret på oceaniske rafts3, og på et stykke af vragrester , co samlevende taxa fra modsatte sider af Stillehavet (fig. 3). Foto kreditter: Michael Gil (A, B), Patricia Keoughan (C), og Jon Waterman (D).

Figur 3I forholdet mellem (A) neddykket overfladeareal af plastikaffald og antallet af siddende systematiske enheder og (B) antallet af voksne Lepas rurer og antallet af mobile systematiske enheder på loggen log-skala. I hvert plot, datapunkter repræsenterer hver af de enkelte stykker af plast vragrester stikprøven, som omfattede: Taxa primært dokumenteret på oceaniske redningsflåder (a), taxa almindeligt dokumenteret i kysthabitater (b), kystnære taxa ikke tidligere er beskrevet på oceaniske flåder (c ), og kystnære taxa fra øst Stillehavet co forekommende med kystnære taxa fra Vesten Stillehavet (d). Formen af ​​hvert datapunkt betegner den type (r) af siddende (for panel A) eller mobil (for panel B) systematiske enheder fundet på resterne stykke: trekant, a; cirkel, a + b; diamant, a + b + c; eller firkantet, a + b + c + d. For nike free run dam at visualisere samspillet mellem prediktorvariabler i hver parcel, vi adskilt vragrester i to grupper: dem fra den nederste halvdel (udestående punkter) eller øvre halvdel (lukkede point) af den række af værdier for den anden indikator variabel (bramgæs dækning for A og neddykket overfladeareal til B). Linjer repræsenterer forudsigelser af den bedste pasform model (interaktion model, siddende systematiske enheder: R2 = 0,29, p = 0,0068; mobil systematiske enheder: R2 = 0,76, p

Et resumé af resultaterne af vores statistisk modellering kan findes i tabel 1. Vores model residualer verificerede, at vores data mødtes antagelser normalitet og homoscedasticity. Vores modeller af de vigtigste effekter (område + bramgæs overflod) bedre passer vores data (fastsiddende: AIC = 3,93; mobil: AIC = 31,32) end null modeller (fastsiddende: AIC = 8,29; mobil: AIC = 5,37) og afslørede kontrasterende mønstre for siddende og mobil taxa rigdom. Først med hensyn til antallet af siddende taxa på vragrester, snavs område havde en signifikant positiv effekt (standardiseret partiel regression koefficient [SPR] = 0,78, p = 0,0064, fig 3A S1A), mens bramgæs dækning haft en betydelig negativ effekt (SPR = 0,61 , p = 0,027). Men hensyn til antallet af mobile systematiske enheder på snavs, snavs område havde en ubetydelig positiv effekt (SPR = 0,14, p = 0,31), mens antallet af rurer havde en signifikant og langt større positiv virkning (SPR = 0,75, pFigs 3B S1B) på mobil den rigdom af mobile taxa. For siddende taxa rigdom, et positivt samspil opstod (område: bramgæs cover = 0,095, p = 0,032), fordi den negative effekt af bramgæs dækning svækket med større habitatområde, som havde en konsistent positiv effekt på antallet af siddende taxa (fig 3A S1A ). Omvendt til mobil systematiske enheder rigdom, en negativ interaktion opstod (område: antal rurer = 0,080, p = 0,014), fordi den positive effekt af det antal rurer svækket med større habitatområde (fig 3B S1B). Brug åbent areal i stedet for neddykket overfladeareal som en prædiktor variabel ikke kvalitativt ændre vores konklusioner; for siddende taxa, samspillet model indeholder oversvømmet areal forudsat en bedre pasform, nike free run dam og til mobil taxa, samspillet modeller indeholder enten nedsænket overfladeareal eller åbent areal forudsat tilsvarende passer til data17 (tabel S4).

DiscussionOur data indikerer, at oceaniske plast snavs med højere Lepas bramgæs overflod understøtte et større antal mobile taxa, såsom primært kystnære arter, herunder samlevende arter fra hver sin side af Stillehavet (fig. 3B). Disse resultater tyder på, at Lepas rurer fungere som fundament arter i rafting samfund (sensu Dayton 1972) 15, ved at give komplekse strukturelle levested på ellers strukturelt begrænset plastikaffald. Men den positive virkning af rurer om antallet af mobile systematiske enheder faldt gradvist med større debris område (fig. Vores data viser endvidere, at den positive arter området forholdet nylig observeret blandt plast rafts8,11 kunne inhiberes af rurer for sessile taksa, som kan blive outcompeted25,26 (fig 3A S1A). Men denne hæmmende effekt forsvandt på snavs med større tilgængelig habitatområde, hvilket kan lindre konkurrence blandt siddende taxa (sensu Ambuel og Temple 1983) 20. Vores resultater afslører ny indsigt om de mekanismer, der ligger community mangfoldighed på oceaniske flåder og yderligere implicere plast vragrester som drivkraft for transoceanic spredning arter.

øjeblikket, anslås det, at 75,4% af de over 250.000 tons plast flydende i verdenshavene består af rester\u003e 20cm i diameter, hvoraf 58,3% er forladte fiskeri bøjer ligesom mange af vores samplet debris27. De glatte, stive overflader af sådanne talrige plast (herunder dem samplet i denne undersøgelse) giver lidt at ingen strukturel refugium for rafting organismer at sanere midten havenes overflade barske miljøforhold, herunder bølge forstyrrelse, begrænset fødevarer tilgængelighed og prædation af pelagiske fishes3,28 . Men Lepas rurer let rekruttere til og formere sig på glatte, stive overflader af plast flåder (fig. 2 og 3B), og dermed ser ud til at skabe strukturel niche plads på en lignende måde som træer, reef koraller og marsk grasses13,26 , 29. Faktisk rurer er velkendte fundament arter af klippefyldte tidevandsfladerne levesteder, med rurer letter mangfoldighed i dette tilsvarende barske environment30,31. Desuden Lepas spp.

Foundation arter er højt værdsat på grund af deres evne til at lette artsdiversitet i socioøkonomisk vigtigt ecosystems29,32,33. Men de seneste værker vist, at fundament arter i naturlige økosystemer kan også lette de lokale forekomster og mangfoldighed af invasiv species34,35, som udgør en førende trussel mod den globale biodiversitet og kan ødelægge økosystemtjenester, hvorpå mennesker depend36,37. Selvom mekanisk adskiller vores data, tyder på en lignende fænomen: (. Figur 1) Lepas rurer, ved at lette mangfoldighed på meget mobile plast tømmerflåde systemer, kan tillade flåder til at transportere arter over store vidder af havet til nye steder, herunder værdifulde kystnære ecosystems5, 38,39. Faktisk er nogle af resterne stikprøven vi sandsynligvis stammer\u003e 6500 km væk i Japan, herunder en japansk bøje, der støttede en krabbe arter fra vestlige Stillehav (Glebocarcinus amphioetus), i tillæg til arter fra East Pacific (som kunne have kommet som larver eller stammer fra andet affald, fig 3).. Til gengæld plast marine vragrester, især større stykker og / eller dem med en højere overflod af fundament arter, udgør en stigende global trussel til kystnære økosystemer via arter invasioner, som forurening øges som følge af både mennesker og naturlig disasters40. mobil, rugende vs. gydning, seksuel vs. Seamans (drives af Sea Education Association, Woods Hole, MA, USA). Vi stikprøven 31 plastikaffald stykker fra 14 steder, der er omfattet en afstand af 2300 kilometer, begyndende fra 622 km ud for kysten af ​​Californien til 1,158km ud for Hawaii (fig. 1). Stikprøven vragrester stykker blev hurtigt bragt om bord ved hjælp af dip net og placeres i baljer for at minimere tabet af mobile taxa. Vi overvejede Lepas rurer på 100 voksne Lepas rurer var til stede på et stykke vragrester vi anslog antallet af voksne rurer ved først at fjerne de rurer fra resterne og derefter bryde de fjernede rurer op i mindre grupper af lignende volumen og bramgæs størrelse distribution, som var helt ensartet i mange tilfælde. Vi tælles derefter antallet af voksne rurer i en enkelt gruppe, og ganget dette beløb med det samlede antal af grupper, der bestod den fulde stikprøve af rurer, som vi fjernet fra vragrester, gør alt for at holde tæller konsekvent og nøjagtig. Vi fotograferet og katalogiseret hver nye morphospecies stødt, identificeret ved forskellige morfologiske egenskaber og med bistand fra identifikation arter guider. Efter cruise blev kupon prøver af taxa (konserveret i 70% ethanol) identificeret til det lavest mulige taksonomiske niveau (slægt eller art, i de fleste tilfælde), med bistand af sagkyndige zoologer forbundet med Florida Museum of Natural History. Voucher prøver nu opstaldet på Florida Museum of Natural History.

Det samlede areal af hver debris stykke blev beregnet af den samme person (hinder observatøren effekter) under anvendelse meter tape målinger og geometriske ligninger, som svarede til formen af ​​resterne stykke eller komponenter deraf (tabel S1 og S2). Fordi hver vragrester stykke blev kun delvist oversvømmet (tabel S1) og neddykket levested kræves af marine organismer, vi bemærkede orienteringen ved vandoverfladen og placeringen af ​​vandledninger og biofilm for hvert stykke affald til at bestemme ‘neddykket overfladeareal ‘ . Vi brugte dette som vores primære prædiktor variabel for habitatområde. Derudover undersøgte vi en anden indikator variabel, forudsat et mål for habitatområde, der var uafhængig af Barnacle effekter, ved at trække bramgæs dækning fra neddykket overfladeareal, hvilket giver et mål for ‘åbent areal «, til rådighed for ikke Barnacle fastsiddende kolonisatorer. Når alle levende materiale blev fjernet, hver plastikaffald stykke blev dyppet i blegemiddel, lagres i skibets lastrum, og enten genanvendes eller doneret ved afslutningen af ​​krydstogtet.

Vi brugte lineære regressionsmodeller kører i programmet R 3.1.141 at analysere de vigtigste virkninger og interaktioner af vragrester overfladeareal og Lepas bramgæs overflod af antallet af både siddende og mobil taxa. Vi log transformeret (ved hjælp af en + 1 korrektion, når det er nødvendigt) både vores prediktorvariabler, at forbedre dækningen og visualisering, og vores responsvariabler, for at opfylde modelantagelser af normalitet og homoscedasticity. Vi anvendte den korrigerede Akaike Information Criterion (AICC) at sammenligne den relative anfald af lineære modeller med (1) kun et skæringspunkt (null model), (2) debris overfladeareal som en prædiktor, (3) bramgæs overflod som prædiktor, ( 4) både debris overfladeareal og barnacle overflod som prædiktorer, og (5) samspillet mellem debris overfladeareal og bramgæs overflod. Vi overvejede modeller for at være ulige i deres tilpasning til de data, hvis de afveg i AICC (AICC) med 2 eller flere units43.

Yderligere InformationHow at citere denne artikel: Gil, M. A. og Pfaller, J. B. Oceanic rurer fungere som fundament arter på plastikaffald: konsekvenser for marine spredning. Sci. Rep 6, 19.987.; doi: 10.1038 / srep19987 (2016). Haye, P. A. i Oceanografi og Marine Biology en årlig gennemgang, bind 44 (red Gibson, R. N. et al.) 323 429 (CRC Press, 2006). Gutow, L. i Oceanografi og Marine Biology en årlig gennemgang, bind 42 (red Gibson, R. N. et al.) 181 263 (CRC Press, 2004).