Identifying important species that amplify or mitigate the interactive effects of human impacts on marine food webs

Conserv Biol. 2019 Apr;33(2):403-412. doi: 10.1111/cobi.13202. Epub 2018 Oct 25.

Abstract

Some species may have a larger role than others in the transfer of complex effects of multiple human stressors, such as changes in biomass, through marine food webs. We devised a novel approach to identify such species. We constructed annual interaction-effect networks (IENs) of the simulated changes in biomass between species of the southeastern Australian marine system. Each annual IEN was composed of the species linked by either an additive (sum of the individual stressor response), synergistic (lower biomass compared with additive effects), or antagonistic (greater biomass compared with additive effects) response to the interaction effect of ocean warming, ocean acidification, and fisheries. Structurally, over the simulation period, the number of species and links in the synergistic IENs increased and the network structure became more stable. The stability of the antagonistic IENs decreased and became more vulnerable to the loss of species. In contrast, there was no change in the structural attributes of species linked by an additive response. Using indices common in food-web and network theory, we identified the species in each IEN for which a change in biomass from stressor effects would disproportionately affect the biomass of other species via direct and indirect local, intermediate, and global predator-prey feeding interactions. Knowing the species that transfer the most synergistic or antagonistic responses in a food-web may inform conservation under increasing multiple-stressor impacts.

Identificación de las Especies Importantes que Amplifican o Mitigan los Efectos Interactivos de los Impactos Humanos Resumen Algunas especies pueden tener un papel más importante que otras en la transferencia de los efectos complejos de múltiples estresantes humanos, como los cambios en la biomasa por medio de las redes alimenticias marinas. Diseñamos una metodología novedosa para identificar a dichas especies. Construimos una red de efectos anuales de interacción (IEN, en inglés) a partir de los cambios simulados en la biomasa entre especies del sistema marino del sureste de Australia. Cada IEN anual estuvo compuesta por las especies conectadas por una respuesta aditiva (la suma de las respuestas individuales al estresante), sinérgica (una biomasa menor en comparación con los efectos aditivos) o antagónica (una mayor biomasa en comparación con los efectos aditivos) ante los efectos de interacción del calentamiento oceánico, la acidificación oceánica, y las pesquerías. Estructuralmente, durante el periodo de simulación, el número de especies y conexiones en los IEN sinérgicos incrementó y la estructura de la red se volvió más estable. La estabilidad de las IEN antagónicas disminuyó y se volvió más vulnerable ante la pérdida de especies. En contraste, no hubo cambio en los atributos estructurales de las especies conectadas por una respuesta aditiva. Con el uso de índices comunes entre las redes alimenticias y la teoría de redes identificamos a las especies en cada IEN para las cuales un cambio en la biomasa por causa de los efectos estresantes afectaría desproporcionalmente a la biomasa de las otras especies por medio de interacciones de alimentación locales, intermedias y globales del tipo depredador - presa directas o indirectas. Si sabemos cuáles especies transfieren el mayor número de respuestas sinérgicas o antagónicas en una red alimenticia podemos informar a la conservación que está bajo impactos estresantes cada vez mayores.

文献中针对学科交叉点的争论就如何结合科学和实践来提高保护成效提出了多种多样的观点。理解这种多样性是处理不平等权力关系、避免只考虑主导观点, 以及确定科学和实践相结合战略的关键。反过来, 科学和实践的结合应促成社会上坚稳可靠、科学上考虑周全的保护决策。为了确定和描述科学家和决策者关于科学和实践如何交叉来改善保护决策的观点, 我们采访了巴西的科学家 (生态学家和保护科学家 (11人) 和决策者 (11人) 。我们利用Q方法学, 要求参与者给出他们对48条科学和实践如何交叉来改善保护决策的表述的赞同度。我们用主成分分析找出了他们共同的观点。科学家和决策者都同意的最主要观点是要重视科学和战略知识的整合来解决环境问题。第二个观点主要由决策者持有, 是在决策过程中要重视科学, 并呼吁进行更多与问题相关的研究。只有科学家认同的第三个观点的特点是不愿意合作, 并认为科学家创造了可以帮助决策者的知识。大多数参与者都同意组织机构应该促进合作, 行动者与来自科学和实践的知识均有重要关系。分歧则在于实践者应担负的具体角色、合作的意愿和组织或机构如何安排才能有效结合科学和实践。我们的结果表明科学家和决策者尚有很大的合作空间, 目前的障碍主要在于现有组织和正式机构的协调安排, 而不是二者之间的消极态度。 【翻译: 胡怡思; 审校: 聂永刚】.

Keywords: Q排序; cambio climático; climate change; especies clave; interaction effect networks; key species; marine food webs; redes alimenticias marinas; redes de interacción de efectos; 合作产生知识; 基于证据的保护; 操作主观性; 政策制定; 环境政策; 知识-实践缺口; 研究-实施缺口.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Australia
  • Conservation of Natural Resources*
  • Food Chain*
  • Humans
  • Hydrogen-Ion Concentration
  • Seawater