የስነምህዳር ውስብስብነትን ግልጽ ማድረግ፡ ክትትል የማይደረግበት ትምህርት የአለምን የባህር ኢኮሎጂካል ግዛት ይወስናል

በፕላንክተን ማህበረሰብ መዋቅር እና በንጥረ-ምግብ ፍሰት መረጃ ላይ በመመስረት አለምአቀፍ የባህር ኢኮሎጂካል ግዛቶችን (ኢኮ-ፕሮቪንስ) ለመወሰን ክትትል የማይደረግበት የመማሪያ ዘዴ ቀርቧል።ስልታዊ የተቀናጀ ኢኮሎጂካል አውራጃ (SAGE) ዘዴ እጅግ በጣም መስመር ባልሆኑ የሥርዓተ-ምህዳር ሞዴሎች ውስጥ ሥነ-ምህዳራዊ ግዛቶችን መለየት ይችላል።ከጋውሲያን ውጭ ካለው የመረጃው አብሮነት ጋር ለመላመድ፣ SAGE ልኬቱን ለመቀነስ t የዘፈቀደ ጎረቤት መክተትን (t-SNE) ይጠቀማል።በDensity-based Spaceclustering (DBSCAN) ስልተ-ቀመር መሰረት በድምፅ አፕሊኬሽኑ እገዛ ከአንድ መቶ በላይ የስነምህዳር ግዛቶችን መለየት ይቻላል።የግንኙነት ካርታን እንደ የርቀት መለኪያ ከሥነ-ምህዳር ልዩነት ጋር በመጠቀም፣ ጠንካራ የተጠቃለለ ኢኮሎጂካል አውራጃ (ኤኢፒ) በተጨባጭ በጎጆ ሥነ-ምህዳራዊ ግዛቶች በኩል ይገለጻል።ኤኢፒዎችን በመጠቀም የንጥረ-ምግብ አቅርቦት ምጣኔ በማህበረሰብ መዋቅር ላይ ቁጥጥር ተዳሷል።ኢኮ-ፕሮቪን እና ኤኢፒ ልዩ ናቸው እና የሞዴል ትርጉምን ሊረዱ ይችላሉ።በሞዴሎች መካከል ንፅፅርን ሊያመቻቹ እና የባህር ውስጥ ስነ-ምህዳሮችን ግንዛቤ እና ክትትል ሊያሳድጉ ይችላሉ።
አውራጃዎች በባህር ወይም በመሬት ላይ ያሉ ውስብስብ ባዮጂኦግራፊ ወደ ወጥነት እና ትርጉም ባላቸው አካባቢዎች የተደራጁባቸው ክልሎች ናቸው (1)።እነዚህ ግዛቶች ቦታዎችን ለማነፃፀር እና ለማነፃፀር ፣ ምልከታዎችን ፣ ክትትልን እና ጥበቃን ለመለየት በጣም አስፈላጊ ናቸው ።እነዚህን አውራጃዎች የሚያመነጩት ውስብስብ እና ቀጥተኛ ያልሆኑ መስተጋብር ቁጥጥር የማይደረግበት የማሽን መማሪያ (ኤምኤል) ዘዴዎች ክልሎችን በትክክል ለመወሰን በጣም ተስማሚ ያደርጋቸዋል ምክንያቱም በመረጃው ውስጥ ያለው ጥምረት ውስብስብ እና ጋውሲያን ያልሆነ ነው።እዚህ፣ የኤምኤል ዘዴ ቀርቧል፣ እሱም ልዩ የባህር ኢኮሎጂካል ግዛቶችን (ኢኮ-ግዛቶችን) ከዳርዊን አለም አቀፍ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ (3D) አካላዊ/ሥነ-ምህዳር ሞዴል (2) ስልታዊ በሆነ መንገድ የሚለይ።"ልዩ" የሚለው ቃል ጥቅም ላይ የሚውለው ተለይቶ የሚታወቀው ቦታ ከሌሎች ቦታዎች ጋር በበቂ ሁኔታ እንዳይደራረብ ለማመልከት ነው.ይህ ዘዴ ሲስተም የተቀናጀ ኢኮሎጂካል ግዛት (SAGE) ዘዴ ይባላል።ጠቃሚ ምደባን ለማከናወን የአልጎሪዝም ዘዴ (i) ዓለም አቀፍ ምደባ እና (ii) ባለብዙ ደረጃ ትንተና በቦታ እና በጊዜ ውስጥ ሊጣመር ይችላል (3) መፍቀድ አለበት።በዚህ ጥናት ውስጥ, የ SAGE ዘዴ በመጀመሪያ የታቀደ ሲሆን ተለይተው የሚታወቁት የስነ-ምህዳር ግዛቶች ተብራርተዋል.ኢኮ አውራጃዎች የማህበረሰቡን መዋቅር የሚቆጣጠሩትን ምክንያቶች መረዳትን ማስተዋወቅ፣ ለክትትል ስልቶች ጠቃሚ ግንዛቤዎችን መስጠት እና በስርዓተ-ምህዳር ላይ ለውጦችን መከታተል ይችላሉ።
ምድራዊ አውራጃዎች በአብዛኛው በአየር ንብረት (ዝናብ እና የሙቀት መጠን) ፣ በአፈር ፣ በእፅዋት እና በእንስሳት ተመሳሳይነት ይከፋፈላሉ እና ለረዳት አስተዳደር ፣ የብዝሃ ሕይወት ምርምር እና በሽታን ለመቆጣጠር ያገለግላሉ (1 ፣ 4)።የባህር ውስጥ ግዛቶች ለመግለጽ በጣም አስቸጋሪ ናቸው.አብዛኞቹ ፍጥረታት ጥቃቅን ናቸው, ፈሳሽ ወሰኖች.ሎንግኸርስት እና ሌሎች.(5) የአካባቢ ሁኔታዎችን መሠረት በማድረግ የውቅያኖስ ጥናት ሚኒስቴር ከመጀመሪያዎቹ ዓለም አቀፍ ምደባዎች አንዱን አቅርቧል።የእነዚህ “ሎንግኸርስት” አውራጃዎች ትርጉም እንደ የመቀላቀል ፍጥነት፣ ስትራቲፊኬሽን እና ኢራዳይንስ ያሉ ተለዋዋጮችን ያጠቃልላል፣ እንዲሁም የሎንግኸርስት የባህር ውቅያኖስ ጥናት ባለሙያ ለባህር ስነ-ምህዳሮች ሌሎች አስፈላጊ ሁኔታዎች ያለው ሰፊ ልምድን ያጠቃልላል።ሎንግኸርስት በብዛት ጥቅም ላይ ውሏል፣ ለምሳሌ፣ የመጀመሪያ ደረጃ ምርትን እና የካርቦን ፍሰቶችን፣ የእርዳታ አሳዎችን እና የቦታ ምልከታ ተግባራትን (5-9) ለመገምገም።አውራጃዎችን በተጨባጭ ለመግለጽ እንደ ፉዝ ሎጂክ እና ክልላዊ ቁጥጥር ያልተደረገበት ስብስብ/ስታስቲክስ ያሉ ዘዴዎች ጥቅም ላይ ውለዋል (9-14)።የእንደዚህ አይነት ዘዴዎች አላማ በተገኘው የምልከታ መረጃ ውስጥ አውራጃዎችን ሊለዩ የሚችሉ ትርጉም ያላቸውን መዋቅሮች መለየት ነው.ለምሳሌ፣ ተለዋዋጭ የባህር አውራጃዎች (12) ድምጽን ለመቀነስ ራሳቸውን የሚያደራጁ ካርታዎችን ይጠቀማሉ፣ እና ከክልላዊ ሳተላይቶች [chlorophyll a (Chl-a)] የተገኙ የባህር ቀለም ምርቶችን ለመወሰን ተዋረድ (በዛፍ ላይ የተመሰረተ) ክላስተር ይጠቀሙ። ባለቀለም የተሟሟ ኦርጋኒክ ጉዳይ] እና አካላዊ መስክ (የባህር ወለል ሙቀት እና ጨዋማነት ፣ ፍጹም ተለዋዋጭ የመሬት አቀማመጥ እና የባህር በረዶ)።
የፕላንክተን ማህበረሰብ አወቃቀር አሳሳቢ ነው ምክንያቱም ስነ-ምህዳሩ በከፍተኛ የንጥረ-ምግብ ደረጃዎች, በካርቦን መሳብ እና በአየር ንብረት ላይ ትልቅ ተጽእኖ ስላለው ነው.ቢሆንም፣ በፕላንክተን ማህበረሰብ መዋቅር ላይ የተመሰረተ አለምአቀፍ ኢኮሎጂካል ግዛትን ለመወሰን አሁንም ፈታኝ እና የማይታወቅ ግብ ነው።የባህር ውስጥ ቀለም ሳተላይቶች ስለ ፋይቶፕላንክተን የጥራጥሬ ምደባ ግንዛቤዎችን ሊሰጡ ይችላሉ ወይም የተግባር ቡድኖችን (15) ጥቅሞችን ሊጠቁሙ ይችላሉ ነገር ግን በአሁኑ ጊዜ ስለ ማህበረሰቡ አወቃቀር ዝርዝር መረጃ መስጠት አይችሉም።የቅርብ ጊዜ ጥናቶች [ለምሳሌ ታራ ውቅያኖስ (16)] ከዚህ በፊት ታይቶ የማያውቅ የማህበረሰብ መዋቅር መለኪያዎችን እየሰጡ ነው።በአሁኑ ጊዜ በአለም አቀፍ ደረጃ (17) በቦታው ላይ የሚታዩ ምልከታዎች ብቻ አሉ።ቀደም ሲል የተደረጉ ጥናቶች ባዮኬሚካላዊ ተመሳሳይነቶችን (እንደ ዋና ምርት, Chl እና የሚገኝ ብርሃን) በመወሰን ላይ በመመርኮዝ "Biogeochemical Province" (12, 14, 18) በአብዛኛው ወስነዋል.እዚህ፣ የቁጥር ሞዴል [ዳርዊን(2)]ን ለማውጣት ጥቅም ላይ ይውላል፣ እና የስነ-ምህዳር አውራጃው የሚወሰነው በማህበረሰቡ አወቃቀር እና በንጥረ-ምግብ ፍሰት ነው።በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የቁጥር ሞዴል ዓለም አቀፋዊ ሽፋን ያለው ሲሆን አሁን ካለው የመስክ መረጃ (17) እና የርቀት ዳሳሽ መስኮች (ማስታወሻ S1) ጋር ሊወዳደር ይችላል።በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የቁጥር ሞዴል መረጃ የአለም አቀፍ ሽፋን ጥቅም አለው.የሞዴል ስነ-ምህዳር 35 የ phytoplankton ዝርያዎች እና 16 የዞፕላንክተን ዝርያዎችን ያካትታል (እባክዎ ቁሳቁሶችን እና ዘዴዎችን ይመልከቱ).የሞዴል ፕላንክተን ዓይነቶች ከጋውሲያን ካልሆኑ የትብብር መዋቅሮች ጋር በቀጥታ ይገናኛሉ፣ ስለዚህ ቀላል የመመርመሪያ ዘዴዎች በሚፈጠሩ የማህበረሰብ መዋቅሮች ውስጥ ልዩ እና ተከታታይ ቅጦችን ለመለየት ተስማሚ አይደሉም።እዚህ የገባው የSAGE ዘዴ ውስብስብ የዳርዊን ሞዴሎችን ውጤት ለመፈተሽ አዲስ መንገድ ይሰጣል።
የዳታ ሳይንስ/ኤምኤል ቴክኖሎጂ ኃይለኛ የመለወጥ ችሎታዎች ውስብስብ ግን ጠንካራ አወቃቀሮችን በውሂብ ጥምርነት ለማሳየት እጅግ በጣም ውስብስብ የሞዴል መፍትሄዎችን ያስችላል።ጠንካራ ዘዴ በተወሰነ የስህተት ክልል ውስጥ ውጤቱን በታማኝነት ማባዛት የሚችል ዘዴ ተብሎ ይገለጻል።በቀላል ስርዓቶች ውስጥ እንኳን, ጠንካራ ንድፎችን እና ምልክቶችን መወሰን ፈታኝ ሊሆን ይችላል.ወደ ታየው ስርዓተ-ጥለት የሚያመራው ምክንያት እስኪወሰን ድረስ፣ ብቅ ያለው ውስብስብነት ውስብስብ/ለመፍታታት አስቸጋሪ ሊመስል ይችላል።የስነ-ምህዳሩን ስብጥር የማዘጋጀት ቁልፍ ሂደት በተፈጥሮ ውስጥ ያልተለመደ ነው.ቀጥተኛ ያልሆነ መስተጋብር መኖሩ ጠንካራ ምደባን ሊያደናግር ይችላል, ስለዚህ ስለ የውሂብ ጥምረት መሰረታዊ ስታቲስቲካዊ ስርጭት ጠንካራ ግምት የሚሰጡ ዘዴዎችን ማስወገድ ያስፈልጋል.ከፍተኛ መጠን ያለው እና ቀጥተኛ ያልሆነ መረጃ በውቅያኖስ ውስጥ የተለመዱ ናቸው እና ውስብስብ እና የጋውሲያን ያልሆነ ቶፖሎጂ ያለው የትብብር መዋቅር ሊኖራቸው ይችላል።ምንም እንኳን የጋውሲያን ያልሆነ አብሮነት መዋቅር ያለው መረጃ ጠንካራ ምደባን ሊያደናቅፍ ቢችልም፣ የSAGE ዘዴ አዲስ ነው ምክንያቱም የዘፈቀደ ቶፖሎጂ ያላቸውን ዘለላዎችን ለመለየት የተነደፈ ነው።
የ SAGE ዘዴ ግብ ለበለጠ የስነምህዳር ግንዛቤ ሊረዱ የሚችሉ አዳዲስ ንድፎችን በትክክል መለየት ነው።ከ(19) ጋር የሚመሳሰል በክላስተር ላይ የተመሰረተ የስራ ሂደትን በመከተል፣ የስነ-ምህዳር እና የንጥረ-ምግብ ፍሰቶች ተለዋዋጮች በመረጃው ውስጥ ያለውን ብቸኛ ዘለላ ለመወሰን ያገለግላሉ፣ ኢኮሎጂካል አውራጃ ይባላል።በዚህ ጥናት ውስጥ የቀረበው የ SAGE ዘዴ (ስእል 1) በመጀመሪያ የፕላንክተን ተግባራዊ ቡድኖችን በማጠቃለል ልኬቱን ከ 55 ወደ 11 ይቀንሳል (ቁሳቁሶች እና ዘዴዎችን ይመልከቱ).የቲ-ራንደም ጎረቤት መክተት (t-SNE) ዘዴን በመጠቀም፣ መጠኑን ወደ 3D ቦታ በማቀድ መጠኑ ይቀንሳል።ክትትል የማይደረግበት ስብስብ በሥነ-ምህዳር አቅራቢያ ያሉ ቦታዎችን (DBSCAN) በድምፅ ላይ ለተመሰረቱ መተግበሪያዎች መለየት ይችላል።ሁለቱም t-SNE እና DBSCAN በተፈጥሯቸው መስመራዊ ላልሆኑ የስነምህዳር አሃዛዊ ሞዴል ውሂብ ተፈጻሚ ናቸው።ከዚያም የተፈጠረውን የስነ-ምህዳር ግዛት ወደ ምድር ይድገሙት።ለክልላዊ ምርምር ተስማሚ የሆኑ ከአንድ መቶ በላይ ልዩ የስነ-ምህዳር ግዛቶች ተለይተዋል.ዓለም አቀፋዊ ወጥ የሆነ የስነ-ምህዳር ሞዴልን ከግምት ውስጥ ለማስገባት የ SAGE ዘዴ የስነ-ምህዳር ግዛቶችን ውጤታማነት ለማሻሻል የስነ-ምህዳር ግዛቶችን ወደ አጠቃላይ የስነ-ምህዳር ግዛቶች (AEP) ለማዋሃድ ጥቅም ላይ ይውላል.የመደመር ደረጃ ("ውስብስብነት" ተብሎ የሚጠራው) ወደ አስፈላጊው ዝርዝር ደረጃ ሊስተካከል ይችላል.የአንድ ጠንካራ ኤኢፒ ዝቅተኛ ውስብስብነት ይወስኑ።የምርጫው ትኩረት የ SAGE ዘዴ እና የአደጋ ጊዜ ማህበረሰቡን መዋቅር ቁጥጥር ለመወሰን አነስተኛውን ውስብስብ የ AEP ጉዳዮችን ማሰስ ነው።ስነ-ምህዳራዊ ግንዛቤዎችን ለማቅረብ ንድፎቹ ሊተነተኑ ይችላሉ።እዚህ ላይ የተዋወቀው ዘዴ ለሞዴል ንጽጽር በስፋት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል ለምሳሌ በተለያዩ ሞዴሎች ውስጥ የሚገኙትን ተመሳሳይ የስነምህዳር አውራጃዎች የሚገኙባቸውን ቦታዎች በመገምገም ልዩነቶችን እና ተመሳሳይነቶችን በማጉላት ሞዴሎችን ለማነፃፀር.
(ሀ) ሥነ-ምህዳራዊ አውራጃውን ለመወሰን የሥራው ንድፍ ንድፍ;የሰባት ተግባራዊ/ንጥረ-ምግብ ፕላንክተን ባዮማስ እና አራት የንጥረ-ምግብ አቅርቦት መጠኖችን ጨምሮ የመጀመሪያውን ባለ 55-ልኬት መረጃ ወደ ባለ 11-ልኬት ሞዴል ውፅዓት ለመቀነስ በተግባራዊ ቡድን ውስጥ ያለውን ድምር በመጠቀም።የማይረባ ዋጋ እና የሚበረክት የበረዶ ሽፋን አካባቢ.መረጃው ደረጃውን የጠበቀ እና ደረጃውን የጠበቀ ነው.በስታቲስቲካዊ ተመሳሳይ የባህሪ ጥምረቶችን ለማጉላት ባለ 11-ልኬት ውሂብ ለt-SNE አልጎሪዝም ያቅርቡ።DBSCAN የመለኪያ እሴቱን ለማዘጋጀት ክላስተርን በጥንቃቄ ይመርጣል።በመጨረሻም መረጃውን ወደ ኬክሮስ/ኬንትሮስ ትንበያ ይመልሱ።እባክዎን ይህ ሂደት 10 ጊዜ ተደግሟል ምክንያቱም t-SNE በመተግበር ትንሽ የዘፈቀደ ሁኔታ ሊፈጠር ይችላል።(ለ) የስራ ሂደቱን በ(A) 10 ጊዜ በመድገም እንዴት ኤኢፒን ማግኘት እንደሚቻል ያብራራል።ለእያንዳንዳቸው 10 አተገባበር፣ የኢንተር-ክልላዊ ብሬይ-ከርቲስ (BC) ልዩነት ማትሪክስ የሚወሰነው በ51 የፋይቶፕላንክተን ዓይነቶች ባዮማስ ላይ ነው።በግዛቶች መካከል ያለውን የBC ልዩነት ይወስኑ፣ ከውስብስብነት 1 AEP እስከ ሙሉ ውስብስብነት 115. የBC መለኪያ በሎንግኸርስት ግዛት ተቀምጧል።
የ SAGE ዘዴ ሥነ-ምህዳራዊ አውራጃን [ዳርዊን (2);ቁሳቁሶችን እና ዘዴዎችን እና ማስታወሻ S1 ይመልከቱ።የስርዓተ-ምህዳሩ ክፍሎች 35 የፋይቶፕላንክተን ዝርያዎች እና 16 የዞፕላንክተን ዝርያዎች ያቀፈ ሲሆን ሰባት አስቀድሞ የተገለጹ ተግባራዊ ቡድኖች ጋር: ፕሮካርዮትስ እና ዩካርዮት ለዝቅተኛ-ንጥረ-ምህዳሮች ተስማሚ ፣ ኮኪዲያ ከካልሲየም ካርቦኔት ሽፋን ጋር እና ከባድ የናይትሮጅን መጠገኛ ናይትሮጂን ንጥረ ነገሮች (ብዙውን ጊዜ ይጎድላል)። ጠቃሚ ንጥረ ነገሮች) ፣ በሲሊሲየም ሽፋን ፣ ሌሎች ፕላንክተን ፎቶሲንተሲስ እና የግጦሽ ድብልቅ ንጥረ ነገር ፍላጀሌት እና የዞፕላንክተን እረኞችን መስራት ይችላሉ።የመጠን ርዝመቱ ከ 0.6 እስከ 2500μm እኩል የሆነ የሉል ዲያሜትር ነው.የፋይቶፕላንክተን መጠን እና የተግባር ማቧደን ሞዴል ስርጭት በሳተላይት እና በቦታ ምልከታዎች (ከS1 እስከ S3 ያለውን ምስል ይመልከቱ) አጠቃላይ ባህሪያትን ይይዛል።በቁጥር ሞዴል እና በተስተዋለው ውቅያኖስ መካከል ያለው ተመሳሳይነት በአምሳያው የተገለጹ አውራጃዎች በቦታው ላይ ባለው ውቅያኖስ ላይ ሊተገበሩ እንደሚችሉ ያሳያል።እባክዎን ይህ ሞዴል የሚይዘው የተወሰኑ የፋይቶፕላንክተንን ልዩነት ብቻ ነው፣ እና የተወሰኑ አካላዊ እና ኬሚካላዊ አስገድዶ የቦታ ውቅያኖሶችን ብቻ ነው።የ SAGE ዘዴ ሰዎች የሞዴሉን የማህበረሰብ መዋቅር ከፍተኛ የክልል ቁጥጥር ዘዴን በተሻለ ሁኔታ እንዲረዱ ያስችላቸዋል.
በእያንዳንዱ የፕላንክተን ተግባራዊ ቡድን ውስጥ የወለል ባዮማስ ድምርን ብቻ (በአማካይ 20 ዓመታት) በማካተት የመረጃው መጠን መቀነስ ይቻላል።ቀደም ሲል የተደረጉ ጥናቶች የማህበረሰቡን መዋቅር በማዋቀር ረገድ ቁልፍ ሚናቸውን ካሳዩ በኋላ የንጥረ-ምግብ ፍሰቶችን (ናይትሮጅን፣ ብረት፣ ፎስፌት እና ሲሊክ አሲድ አቅርቦት) [ለምሳሌ (20፣ 21)] የገጽታ ምንጭ ቃላቶችንም አካቷል።የተግባር ቡድኖች ማጠቃለያ ችግሩን ከ 55 (51 ፕላንክተን እና 4 ንጥረ-ምግብ ፍሰቶች) ወደ 11 ልኬቶች ይቀንሳል.በዚህ የመጀመሪያ ጥናት, በአልጎሪዝም በተጣሉት የሂሳብ ገደቦች ምክንያት, ጥልቀት እና የጊዜ ልዩነት ግምት ውስጥ አልገባም.
የ SAGE ዘዴ በመስመር ላይ ባልሆኑ ሂደቶች እና በተግባራዊ የቡድን ባዮማስ እና በንጥረ-ምግብ ፍሰት መካከል ያሉ ግንኙነቶችን ቁልፍ ባህሪያት መካከል አስፈላጊ ግንኙነቶችን መለየት ይችላል።በዩክሊዲያን የርቀት ትምህርት ዘዴዎች (እንደ K-means ያሉ) ላይ ተመስርተው ባለ 11-ልኬት መረጃን መጠቀም አስተማማኝ እና ሊባዙ የሚችሉ ግዛቶችን ማግኘት አይቻልም (19፣22)።ይህ የሆነበት ምክንያት የስነ-ምህዳር አውራጃን በሚወስኑት ቁልፍ ንጥረ ነገሮች መካከል ባለው መሠረታዊ ስርጭት ውስጥ የጋውሲያን ቅርፅ ስላልተገኘ ነው።የቮሮኖይ ሴሎች K-means (ቀጥታ መስመሮች) የጋውሲያን ያልሆነውን መሰረታዊ ስርጭት ማቆየት አይችሉም.
የሰባት ፕላንክተን ተግባራዊ ቡድኖች ባዮማስ እና አራት የንጥረ-ምግብ ፍሰቶች ባለ 11-ልኬት ቬክተር x ይመሰርታሉ።ስለዚህ x በአምሳያው ፍርግርግ ላይ ያለ የቬክተር መስክ ሲሆን እያንዳንዱ ኤለመንት xi በአምሳያው አግድም ፍርግርግ ላይ የተገለጸ ባለ 11-ልኬት ቬክተርን ይወክላል።እያንዳንዱ ኢንዴክስ በሉሉ ላይ ያለውን ፍርግርግ ነጥብ ይለያል፣ የት (ሎን፣ ላት) = (ϕi፣ θi)።የአምሳያው ፍርግርግ ክፍል ባዮማስ ከ 1.2 × 10-3mg Chl/m3 ወይም የበረዶ ሽፋን መጠን ከ 70% በላይ ከሆነ የባዮማስ ውሂብ መዝገብ ጥቅም ላይ ይውላል እና ይጣላል።ውሂቡ መደበኛ እና ደረጃውን የጠበቀ ነው፣ ስለዚህ ሁሉም መረጃዎች በ [0 እስከ 1] ክልል ውስጥ ናቸው፣ አማካዩ ተወግዶ ወደ አሃድ ልዩነት ይመዘናል።ይህ የሚደረገው ባህሪያቱ (ባዮማስ እና የንጥረ-ምግብ ፍሰት) ሊሆኑ በሚችሉ እሴቶች ክልል ውስጥ ባለው ንፅፅር እንዳይገደቡ ነው።ክላስተር የለውጥ ግንኙነቱን ከጂኦግራፊያዊ ርቀት ይልቅ በባህሪያቱ መካከል ካለው ቁልፍ የመሆን ርቀት መያዝ አለበት።እነዚህን ርቀቶች በመለካት, አስፈላጊ ባህሪያት ብቅ ይላሉ, አላስፈላጊ ዝርዝሮች ግን ይጣላሉ.ከሥነ-ምህዳር አንጻር ይህ አስፈላጊ ነው ምክንያቱም ጥቂት ባዮማስ ያላቸው አንዳንድ የፋይቶፕላንክተን ዓይነቶች እንደ ዳያዞትሮፊክ ባክቴሪያ ናይትሮጅን ማስተካከል ያሉ ከፍተኛ ባዮኬሚካላዊ ውጤቶች ሊኖራቸው ይችላል።መረጃን ደረጃውን የጠበቀ እና መደበኛ በሚሆንበት ጊዜ, እነዚህ አይነት ተጓዳኝ ዓይነቶች ይደምቃሉ.
በዝቅተኛ ውክልና ውስጥ ባለ ከፍተኛ-ልኬት ቦታ ላይ ያሉ ባህሪያትን ቅርበት በማጉላት፣ t-SNE አልጎሪዝም አሁን ያሉትን ተመሳሳይ ክልሎች የበለጠ ግልጽ ለማድረግ ይጠቅማል።ለርቀት ዳሰሳ አፕሊኬሽኖች ጥልቅ የነርቭ አውታረ መረቦችን ለመገንባት የታለመ የቀድሞ ስራ t-SNE ተጠቅሟል፣ ይህም ቁልፍ ባህሪያትን የመለየት ችሎታውን አረጋግጧል (23)።ተለዋዋጭ ያልሆኑ መፍትሄዎችን (ማስታወሻ S2) በማስወገድ በባህሪው ውሂብ ውስጥ ጠንካራ ስብስቦችን ለመለየት ይህ አስፈላጊ እርምጃ ነው።የ Gaussian kernels በመጠቀም፣ t-SNE እያንዳንዱን ከፍተኛ መጠን ያለው ነገር በ3-ል ቦታ ላይ አንድ ነጥብ በማሳየት የመረጃውን ስታቲስቲካዊ ባህሪይ ይጠብቃል፣ በዚህም በከፍተኛ እና ዝቅተኛ አቅጣጫዎች ተመሳሳይ ነገሮች የመሆን እድላቸው ከፍተኛ መሆኑን ያረጋግጣል። የመጠን ቦታ (24).የN ባለከፍተኛ ልኬት ዕቃዎች x1፣…፣xN ስብስብ ከተሰጠው፣ t-SNE አልጎሪዝም የKullback-Leibler (KL) ልዩነትን በመቀነስ (25) ይቀንሳል።የ KL ልዩነት የፕሮባቢሊቲ ስርጭት ከሁለተኛው የማጣቀሻ እድል ስርጭት ምን ያህል የተለየ እንደሆነ የሚለካ መለኪያ ነው፣ እና በከፍተኛ-ልኬት ባህሪያት ዝቅተኛ-ልኬት ውክልናዎች መካከል ያለውን ግንኙነት በትክክል መገምገም ይችላል።xi በN-dimensional space ውስጥ i-th ነገር ከሆነ xj በN-dimensional space ውስጥ j-th ነገር ነው፣ yi በዝቅተኛ ልኬት ውስጥ ያለው i-th ነገር ነው፣ እና yj ዝቅተኛው ውስጥ j-th ነገር ነው። -dimensional space፣ ከዚያ t -SNE የመመሳሰል ፕሮባቢሊቲ ppj∣i = exp(-∥xi-xj∥2/2σi2)∑k≠iexp(-∥xi-xk∥2/2σi2)፣ እና የመጠን ቅነሳ ስብስብን ይገልጻል። q∣j = (1+ ∥ yi-yj∥2)-1∑k≠i(1 +∥yj-yk∥2)-1
ምስል 2A የ11-ልኬት ጥምርን የባዮማስ እና የንጥረ-ምግብ ፍሰት ቬክተሮችን ወደ 3D የመቀነሱን ውጤት ያሳያል።t-SNE ን የመተግበር ተነሳሽነት ከዋናው አካል ትንተና (ፒሲኤ) ተነሳሽነት ጋር ሊወዳደር ይችላል ፣ይህም የልዩነት ባህሪን በመጠቀም የመረጃውን አካባቢ/ባህሪ ለማጉላት ፣በዚያም መጠኑን ይቀንሳል።ለኢኮ ሚኒስቴር አስተማማኝ እና ሊባዙ የሚችሉ ውጤቶችን በማቅረብ የ t-SNE ዘዴ ከ PCA የላቀ ሆኖ ተገኝቷል (ማስታወሻ S2 ይመልከቱ)።ይህ ሊሆን የቻለው የ PCA orthogonality ግምት በከፍተኛ ደረጃ ባልሆኑ መስተጋብራዊ ባህሪያት መካከል ያለውን ወሳኝ መስተጋብር ለመለየት ተስማሚ ስላልሆነ PCA የሚያተኩረው በመስመራዊ የትብብር መዋቅሮች (26) ላይ ስለሆነ ነው።የርቀት ዳሳሽ መረጃን በመጠቀም፣ Lunga et al.(27) ከጋውሲያን ስርጭት የራቁ ውስብስብ እና ያልተለመዱ የእይታ ባህሪያትን ለማጉላት የ SNE ዘዴን እንዴት መጠቀም እንደሚቻል ያሳያል።
(ሀ) የተቀረጸ የንጥረ ነገር አቅርቦት መጠን፣ phytoplankton እና zooplankton ተግባራዊ ቡድን ባዮማስ በ t-SNE ስልተቀመር የተሳለ እና DBSCANን በመጠቀም በአውራጃ የተቀባ።እያንዳንዱ ነጥብ በከፍተኛ-ልኬት ቦታ ላይ አንድ ነጥብ ይወክላል, በስእል 6 ለ እንደሚታየው, አብዛኛዎቹ ነጥቦች ተይዘዋል.ዘንጎች “t-SNE” መጠኖችን 1፣2 እና 3 ያመለክታሉ።(ለ) በዲቢኤስCAN የተገኘው የግዛቱ ጂኦግራፊያዊ ትንበያ በመነሻው ኬክሮስ-ኬንትሮስ ፍርግርግ ላይ።ቀለሙ እንደ ማንኛውም ቀለም መቆጠር አለበት, ግን ከ (A) ጋር መዛመድ አለበት.
በስእል 2A በ t-SNE የተበታተነ ቦታ ላይ ያሉት ነጥቦች በቅደም ተከተል ከኬክሮስ እና ኬንትሮስ ጋር የተያያዙ ናቸው።በስእል 2A ውስጥ ያሉት ሁለት ነጥቦች እርስ በእርሳቸው ከተቃረቡ, የእነሱ ባዮማስ እና የንጥረ-ምግብ ፍሰቶች ተመሳሳይነት ስላላቸው እንጂ በጂኦግራፊያዊ ቅርበት ምክንያት አይደለም.በስእል 2A ውስጥ ያሉት ቀለሞች በዲቢኤስካን ዘዴ (28) የተገኙ ዘለላዎች ናቸው።ጥቅጥቅ ያሉ ምልከታዎችን በሚፈልጉበት ጊዜ የDBSCAN አልጎሪዝም በነጥቦች መካከል ባለው የ 3D ውክልና ያለውን ርቀት ይጠቀማል (ϵ = 0.39; ስለዚህ ምርጫ መረጃ ለማግኘት ቁሳቁሶችን እና ዘዴዎችን ይመልከቱ) እና ክላስተርን ለመወሰን ተመሳሳይ ነጥቦች ብዛት ያስፈልጋል (እዚህ ጋር) 100 ነጥቦች, እባክዎን ከላይ ይመልከቱ).የDBSCAN ዘዴ ከዚህ በታች እንደሚታየው በመረጃው ውስጥ ስላሉት ስብስቦች ቅርፅ ወይም ቁጥር ምንም ዓይነት ግምት አይሰጥም።
3) በውስጥ ርቀቱ ተለይተው ለታወቁት ሁሉም ነጥቦች፣ የክላስተር ድንበሩን ለመወሰን ደረጃ 2ን ደጋግመው ይድገሙት።የነጥቦች ብዛት ከተቀመጠው ዝቅተኛ እሴት የሚበልጥ ከሆነ እንደ ክላስተር ተሰየመ።
አነስተኛውን የክላስተር አባል እና ርቀት ϵ ሜትሪክ የማያሟላ ውሂብ እንደ “ጫጫታ” ይቆጠራል እና ቀለም አልተመደበም።DBSCAN በከፋ ሁኔታ ከ O(n2) አፈጻጸም ጋር ፈጣን እና ሊሰፋ የሚችል ስልተ-ቀመር ነው።አሁን ላለው ትንታኔ በእውነቱ በዘፈቀደ አይደለም.ዝቅተኛው የነጥቦች ብዛት የሚወሰነው በባለሙያ ግምገማ ነው.ርቀቱን ካስተካከለ በኋላ, ውጤቱ በ ≈± 10 ክልል ውስጥ በቂ የተረጋጋ አይደለም.ይህ ርቀት የሚዘጋጀው ተያያዥነት (ምስል 6A) እና የውቅያኖስ ሽፋን መቶኛን (ምስል 6 ለ) በመጠቀም ነው።ግንኙነት እንደ የክላስተር ጥምር ቁጥር ይገለጻል እና ለ ϵ ግቤት ስሜታዊ ነው።ዝቅተኛ ግንኙነት በቂ አለመመጣጠን ያሳያል ፣ ክልሎችን በሰው ሰራሽ መንገድ መቧደን።ከፍተኛ ግንኙነት ከመጠን በላይ መገጣጠምን ያሳያል።ከፍተኛ ዝቅተኛውን ለመጠቀም ሊታሰብ ይችላል, ነገር ግን ዝቅተኛው ከ ca በላይ ከሆነ, አስተማማኝ መፍትሄ ለማግኘት የማይቻል ነው.135 (ለበለጠ ዝርዝሮች, ቁሳቁሶችን እና ዘዴዎችን ይመልከቱ).
በስእል 2A የተገለጹት 115 ዘለላዎች በስእል 2ለ ወደ ምድር ይመለሳሉ።እያንዳንዱ ቀለም በዲቢኤስካን ከተለዩ ባዮጂኦኬሚካላዊ እና ሥነ-ምህዳራዊ ሁኔታዎች ጥምር ጋር ይዛመዳል።ዘለላዎቹ ከተወሰኑ በኋላ፣ በስእል 2A ያለው የእያንዳንዱ ነጥብ ትስስር ከተለየ ኬክሮስ እና ኬንትሮስ ጋር ጥቅሞቹን ወደ ጂኦግራፊያዊ አካባቢ ለመመለስ ይጠቅማል።ምስል 2B ይህንን በስእል 2A በተመሳሳዩ የክላስተር ቀለሞች ያሳያል።ተመሳሳይ ቀለሞች እንደ ሥነ-ምህዳር ተመሳሳይነት ሊተረጎሙ አይገባም, ምክንያቱም ክላስተር በአልጎሪዝም በተገኙበት ቅደም ተከተል የተመደቡ ናቸው.
በስእል 2B ላይ ያለው ቦታ በውቅያኖስ አካላዊ እና/ወይም ባዮኬሚስትሪ ውስጥ ከተቋቋመ አካባቢ ጋር በጥራት ሊመሳሰል ይችላል።ለምሳሌ, በደቡብ ውቅያኖስ ውስጥ የሚገኙት ዘለላዎች ዞን-ሲሜትሪክ ናቸው, ኦሊጎትሮፊክ ሽክርክሪትዎች ይታያሉ, እና ሹል ሽግግር የንግድ ነፋሶችን ተፅእኖ ያሳያል.ለምሳሌ, በኢኳቶሪያል ፓስፊክ ውስጥ, ከመነሳቱ ጋር የተያያዙ የተለያዩ ክልሎች ይታያሉ.
የኢኮ-ግዛት ሥነ-ምህዳራዊ አካባቢን ለመረዳት የBray-Curtis (BC) ልዩነት መረጃ ጠቋሚ (29) ልዩነት በክላስተር ውስጥ ያለውን ሥነ-ምህዳር ለመገምገም ጥቅም ላይ ውሏል።የBC አመልካች በሁለት የተለያዩ ጣቢያዎች መካከል ያለውን የማህበረሰብ መዋቅር ልዩነት ለመለካት የሚያገለግል አኃዛዊ መረጃ ነው።የBC ልኬት በ 51 የ phytoplankton እና zooplankton BCninj = 1-2CninjSni + Snj ባዮማስ ላይ ተፈጻሚ ይሆናል
BCninj የሚያመለክተው ጥምር ኒ እና ጥምር nj መካከል ያለውን ተመሳሳይነት ነው፣ ሲኒጅ በኒ እና nj በሁለቱም ጥምር ውስጥ ያለው የአንድ ነጠላ ባዮማስ አነስተኛ እሴት ሲሆን Sni ደግሞ በሁለቱም ጥምር ኒ እና Snj ውስጥ ያሉትን ሁሉንም ባዮማሴዎች ድምርን ይወክላል።የBC ልዩነት ከርቀት መለኪያ ጋር ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን Euclidean ባልሆኑ ቦታዎች ላይ ይሰራል, ይህም ለሥነ-ምህዳር መረጃ እና ለትርጉሙ የበለጠ ተስማሚ ሊሆን ይችላል.
በስእል 2ለ ለተገለጸው እያንዳንዱ ክላስተር፣የክፍለ-ግዛት እና ኢንተር-ክልላዊ ዓ.ዓ. ተመሳሳይነት ሊገመገም ይችላል።በክፍለ ሃገር ውስጥ ያለው የBC ልዩነት የሚያመለክተው በክፍለ ሀገሩ አማካኝ ዋጋ እና በግዛቱ ውስጥ ባለው በእያንዳንዱ ነጥብ መካከል ያለውን ልዩነት ነው።በBC አውራጃዎች መካከል ያለው ልዩነት በአንድ አውራጃ እና በሌሎች ግዛቶች መካከል ያለውን ተመሳሳይነት ያመለክታል.ምስል 3A የተመጣጠነ የBC ማትሪክስ ያሳያል (0፣ ጥቁር፡ ሙሉ በሙሉ ተዛማጅ፤ 1፣ ነጭ፡ ሙሉ ለሙሉ የማይመሳሰል)።በግራፉ ውስጥ ያለው እያንዳንዱ መስመር በመረጃው ውስጥ ስርዓተ-ጥለት ያሳያል.ምስል 3B ለእያንዳንዱ ክፍለ ሀገር በስእል 3A የBC ውጤቶችን ጂኦግራፊያዊ ጠቀሜታ ያሳያል።ዝቅተኛ የተመጣጠነ ምግብ እና ዝቅተኛ የንጥረ-ምግብ አከባቢ ላለው ክፍለ ሀገር፣ ምስል 3B የሚያሳየው በምድር ወገብ እና በህንድ ውቅያኖስ ዙሪያ ያሉ ትላልቅ ቦታዎች ሲሜትሪ በመሠረቱ ተመሳሳይ ነው ፣ ግን ከፍ ያሉ ኬክሮቶች እና ከፍ ያሉ አካባቢዎች በጣም የተለያዩ ናቸው።
(ሀ) ለእያንዳንዱ ክፍለ ሀገር የተገመገመ የBC ልዩነት ደረጃ በአለም አቀፍ የ20-አመት አማካኝ የአለም አቀፍ የገጽታ አማካኝ 51 ፕላንክተን።የሚጠበቀውን የእሴቶቹን ሲሜትሪ ልብ ይበሉ።(ለ) የአንድ አምድ (ወይም ረድፍ) የቦታ ትንበያ።በዲስትሮፊክ ክበብ ውስጥ ላለ አውራጃ፣ የBC ተመሳሳይነት መለኪያ ዓለም አቀፋዊ ስርጭት ተገምግሟል፣ እና የአለም 20-አመት አማካኝ ተገምግሟል።ጥቁር (BC = 0) ተመሳሳይ ቦታ ማለት ነው, እና ነጭ (BC = 1) ምንም ተመሳሳይነት የለውም.
ምስል 4A በስእል 2ለ በእያንዳንዱ አውራጃ BC ያለውን ልዩነት ያሳያል።በአማካይ አካባቢ በክላስተር ውስጥ ያለውን አማካኝ ጥምርነት በመጠቀም እና ከክርስቶስ ልደት በፊት እና በክፍለ-ግዛቱ ውስጥ ያለው የእያንዳንዱ የፍርግርግ ነጥብ አማካኝ ልዩነት በመወሰን የ SAGE ዘዴ በሥነ-ምህዳር ተመሳሳይነት ላይ በመመስረት 51 ዝርያዎችን በደንብ መለየት እንደሚችል ያሳያል ። የሞዴል ውሂብ.የሁሉም 51 ዓይነቶች አጠቃላይ አማካይ ክላስተር BC አለመመሳሰል 0.102±0.0049 ነው።
(A፣ B እና D) በክልል ውስጥ ያለው የBC ልዩነት በእያንዳንዱ የፍርግርግ ነጥብ ማህበረሰብ እና በአማካይ አውራጃ መካከል ያለው አማካይ የBC ልዩነት ይገመገማል፣ እና ውስብስብነቱ አይቀንስም።(2) የአለምአቀፍ አማካኝ የውስጠ-አውራጃ BC ልዩነት 0.227±0.117 ነው።ይህ በዚህ ሥራ የቀረበው የስነ-ምህዳር ተነሳሽነት-ተኮር ምደባ መለኪያ ነው [አረንጓዴ መስመር በ (C)]።(ሐ) አማካኝ የውስጠ-ክልላዊ ዓ.ዓ ልዩነት፡- ጥቁር መስመር ውስብስብነትን በመጨመር የውስጠ-አውራጃ BC ልዩነትን ይወክላል።2σ የሚመጣው ከ10 ድግግሞሽ የኢኮ-ግዛት መለያ ሂደት ነው።በዲቢኤስካን ለተገኙት አጠቃላይ የግዛቶች ውስብስብነት፣ (A) የሚያሳየው የቢሲ ልዩነት በክፍለ ሀገሩ 0.099 ነው፣ እና በ(C) የቀረበው ውስብስብነት ምደባ 12 ነው፣ ይህም በክልል ውስጥ የ 0.200 ቢሲ ልዩነትን አስከትሏል።በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው.(መ)
በስእል 4B፣ የ51 ፕላንክተን ዓይነቶች ባዮማስ በሎንግኸርስት ግዛት ያለውን ተመጣጣኝ የBC ልዩነትን ለመወከል ጥቅም ላይ ይውላል።የእያንዳንዱ አውራጃ አጠቃላይ አማካኝ 0.227 ነው፣ እና የፍርግርግ ነጥቦቹ መደበኛ መዛባት ከBC ግዛት ልዩነት ጋር 0.046 ነው።ይህ በስእል 1ለ ከተገለጸው ዘለላ ይበልጣል።በምትኩ፣ የሰባትቱን የተግባር ቡድኖች ድምር በመጠቀም፣ በሎንግረስት ያለው አማካይ የውስጠ-ወቅት ዓ.ዓ አለመመሳሰል ወደ 0.232 አድጓል።
የአለም አቀፍ ኢኮ አውራጃ ካርታ ውስብስብ የሆኑ ልዩ የስነምህዳር መስተጋብር ዝርዝሮችን ያቀርባል እና አጠቃላይ የሎንግኸርስት ግዛት ስነ-ምህዳር መዋቅርን በመጠቀም ማሻሻያዎች ተደርገዋል።የስነ-ምህዳር ሚኒስቴር የቁጥራዊ ሞዴል ስነ-ምህዳሩን የመቆጣጠር ሂደትን በተመለከተ ግንዛቤን ይሰጣል ተብሎ የሚጠበቅ ሲሆን ይህ ግንዛቤ የመስክ ስራን ለመመርመር ይረዳል.ለዚህ ምርምር ዓላማ ከአንድ መቶ በላይ ግዛቶችን ሙሉ በሙሉ ማሳየት አይቻልም.የሚቀጥለው ክፍል አውራጃዎችን የሚያጠቃልል የ SAGE ዘዴን ያስተዋውቃል.
የክፍለ ግዛቱ አንዱ ዓላማ ስለ አውራጃው አቀማመጥ እና አስተዳደር ግንዛቤን ማሳደግ ነው።የአደጋ ጊዜ ሁኔታዎችን ለመወሰን በስእል 1 ለ ያለው ዘዴ ሥነ-ምህዳራዊ ተመሳሳይ ግዛቶችን ጎጆ ያሳያል።ኢኮ-አውራጃዎች በሥነ-ምህዳር ተመሳሳይነት ላይ ተመስርተው አንድ ላይ ይሰባሰባሉ፣ እና የግዛቶች መቧደን AEP ይባላል።ሊታሰብባቸው የሚገቡ አጠቃላይ የግዛቶች ብዛት ላይ በመመስረት የሚስተካከለ “ውስብስብነት” ያዘጋጁ።"ውስብስብነት" የሚለው ቃል ጥቅም ላይ የሚውለው የአደጋ ጊዜ ባህሪያትን ደረጃ ማስተካከል ስለሚፈቅድ ነው.ትርጉም ያለው ውህደቶችን ለመወሰን ከሎንግኸርስት አማካኝ የውስጠ-ግዛት ዓ.ዓ ልዩነት 0.227 እንደ መለኪያ ጥቅም ላይ ይውላል።ከዚህ ቤንችማርክ በታች፣ የተዋሃዱ አውራጃዎች ጠቃሚ እንደሆኑ አይቆጠሩም።
በስእል 3B ላይ እንደሚታየው የአለምአቀፍ ኢኮሎጂካል ግዛቶች አንድ ላይ ናቸው።በክፍለ-ግዛት BC ልዩነቶችን በመጠቀም አንዳንድ ውቅሮች በጣም "የተለመዱ" እንደሆኑ ማየት ይቻላል.በጄኔቲክስ እና በግራፍ ቲዎሪ ዘዴዎች ተመስጦ፣ “የተገናኙ ግራፎች” ከነሱ ጋር ተመሳሳይ በሆኑ አውራጃዎች ላይ በመመስረት>100 ግዛቶችን ለመደርደር ጥቅም ላይ ይውላሉ።እዚህ ያለው "ግንኙነት" መለኪያ የሚወሰነው በክፍለ-ግዛት ዓ.ዓ አለመመሳሰል (30) በመጠቀም ነው።ለ> 100 አውራጃዎች ለመመደብ ሰፊ ቦታ ያላቸው የክልል ብዛት እዚህ እንደ ውስብስብነት ሊጠቀስ ይችላል።ኤኢፒ ከ100 በላይ ግዛቶችን በጣም አውራ/በቅርብ የስነምህዳር ግዛቶች ብሎ የሚፈርጅ ምርት ነው።እያንዳንዱ የስነ-ምህዳር አውራጃ ከነሱ ጋር ተመሳሳይነት ላለው የበላይ/በጣም የተገናኘ ኢኮሎጂካል ግዛት ተመድቧል።በBC ልዩነት የሚወሰነው ይህ ድምር ለአለም አቀፍ ሥነ-ምህዳር የጎጆ አቀራረብን ይፈቅዳል።
የተመረጠው ውስብስብነት ከ 1 ወደ ሙሉው የ FIG ውስብስብነት ማንኛውም እሴት ሊሆን ይችላል.2A.በዝቅተኛ ውስብስብነት፣ በፕሮባቢሊቲካል ልኬት ቅነሳ ደረጃ (t-SNE) ምክንያት AEP ሊበላሽ ይችላል።መበላሸት ማለት ሥነ-ምህዳራዊ አውራጃዎች በድግግሞሽ መካከል ለተለያዩ ኤኢፒዎች ሊመደቡ ይችላሉ፣ በዚህም የተሸፈነውን ጂኦግራፊያዊ አካባቢ ይለውጣሉ።ምስል 4C በ10 አተገባበር ላይ ያለውን ውስብስብነት በኤኢፒዎች ውስጥ በክፍለ-ግዛቶች ውስጥ የቢሲ ልዩነቶች መስፋፋትን ያሳያል (ምስል 1 ለ)።በስእል 4C፣ 2σ (ሰማያዊ ቦታ) በ10 አተገባበር ውስጥ የመበላሸት መለኪያ ሲሆን አረንጓዴው መስመር የሎንግኸርስት መለኪያን ያመለክታል።እውነታዎች አረጋግጠዋል የ12 ውስብስብነት በክፍለ ሀገሩ ከሎንግኸርስት መለኪያ በታች ያለውን ልዩነት በሁሉም አተገባበር እና በአንፃራዊነት አነስተኛ የሆነ የ2σ ውድመት እንዲኖር ያስችላል።በማጠቃለያው ዝቅተኛው የሚመከረው ውስብስብነት 12 ኤኢፒዎች ሲሆን 51 ፕላንክተን ዓይነቶችን በመጠቀም የሚገመገመው አማካይ የውስጠ-አውራጃ BC ልዩነት 0.198±0.013 ነው፣በስእል 4D እንደሚታየው።የሰባት ፕላንክተን ተግባራዊ ቡድኖች ድምርን በመጠቀም፣ በክፍለ ሀገሩ ውስጥ ያለው አማካኝ የBC ልዩነት ከ0.198±0.004 ይልቅ 2σ ነው።ከክርስቶስ ልደት በፊት ልዩነቶች ከሰባቱ የተግባር ቡድኖች አጠቃላይ ባዮማስ ወይም የሁሉም 51 ፕላንክተን ዓይነቶች ባዮማስ ጋር የተሰላ ንጽጽር እንደሚያሳየው የ SAGE ዘዴ ለ 51-ልኬት ሁኔታ ተፈፃሚነት ያለው ቢሆንም ለሰባቱ ተግባራዊ ቡድኖች አጠቃላይ ባዮማስ ነው ለሥልጠና።
እንደማንኛውም የምርምር ዓላማ የተለያዩ ውስብስብነት ደረጃዎችን ግምት ውስጥ ማስገባት ይቻላል.የክልል ጥናቶች ሙሉ ውስብስብነት ሊፈልጉ ይችላሉ (ማለትም፣ ሁሉም 115 አውራጃዎች)።እንደ ምሳሌ እና ግልጽነት፣ ዝቅተኛውን የሚመከረው የ12 ውስብስብነት ግምት ውስጥ ያስገቡ።
እንደ የ SAGE ዘዴ ጥቅም ምሳሌ፣ 12 ኤኢፒዎች በትንሹ ውስብስብነት 12 እዚህ ጥቅም ላይ ይውላሉ የድንገተኛ ማህበረሰብ መዋቅር ቁጥጥርን ለመመርመር።ምስል 5 በኤኢፒ (ከኤ እስከ ኤል) የተከፋፈሉትን ስነ-ምህዳራዊ ግንዛቤዎች ያሳያል፡ በ Redfield stoichiometry፣ ጂኦግራፊያዊ ስፋት (ምስል 5C)፣ የተግባር ቡድን ባዮማስ ስብጥር (ስእል 5A) እና የንጥረ-ምግብ አቅርቦት (ስእል 5B) በN Zoomed ይከናወናሉ።ጥምርታ (N: Si:P: Fe, 1:1:16:16×103) ታይቷል።ለኋለኛው ፓነል ፣ ፒ በ 16 እና ፌ በ 16 × 103 ተባዝተዋል ፣ ስለዚህ የአሞሌ ግራፍ ከ phytoplankton የአመጋገብ ፍላጎቶች ጋር እኩል ነው።
አውራጃዎቹ በ12 AEPs ከ A እስከ L. (A) Biomass (mgC/m3) በ12 አውራጃዎች ውስጥ በሥነ-ምህዳር ተከፋፍለዋል።(ለ) የተሟሟት ኢንኦርጋኒክ ናይትሮጅን (ኤን)፣ ብረት (ፌ)፣ ፎስፌት (ፒ) እና ሲሊሊክ አሲድ (ሲ) (mmol/m3 በዓመት) ያለው የንጥረ ነገር ፍሰት መጠን።ፌ እና ፒ በቅደም ተከተል በ16 እና 16×103 ተባዝተዋል፣ ስለዚህም ሰቆች በፋይቶፕላንክተን ስቶይቺዮሜትሪ መስፈርቶች ደረጃቸውን የጠበቁ ናቸው።(ሐ) በዋልታ ክልሎች፣ በሐሩር ክልል ሥር ያሉ አውሎ ነፋሶች እና በዋና ዋና ወቅታዊ/በማደግ ላይ ባሉ ክልሎች መካከል ያለውን ልዩነት ልብ ይበሉ።የክትትል ጣቢያዎች እንደሚከተለው ምልክት ይደረግባቸዋል: 1, SEATS;2, አሎሃ;3, ጣቢያ P;እና 4, BATS.
የታወቀው ኤኢፒ ልዩ ነው።በአትላንቲክ እና በፓሲፊክ ውቅያኖሶች ውስጥ በምድር ወገብ ዙሪያ የተወሰነ ሲሜትሪ አለ፣ እና በህንድ ውቅያኖስ ውስጥ ተመሳሳይ ግን ሰፊ ቦታ አለ።አንዳንድ ኤኢፒዎች ከአቀበት ጋር የተያያዘውን የአህጉሪቱን ምዕራባዊ ጎን ያቅፋሉ።የደቡብ ዋልታ ሰርኩፖላር አሁኑ እንደ ትልቅ የዞን ባህሪ ይቆጠራል።ንዑስ ሞቃታማ አውሎ ንፋስ ውስብስብ ተከታታይ ኦሊጎትሮፊክ ኤኢፒ ነው።በእነዚህ አውራጃዎች ውስጥ፣ በፕላንክተን በሚመሩ ኦሊጎትሮፊክ አዙሪት እና ዲያቶም በበለጸጉ የዋልታ ክልሎች መካከል ያለው የተለመደው የባዮማስ ልዩነት ግልጽ ነው።
በጣም ተመሳሳይ የሆነ አጠቃላይ የ phytoplankton ባዮማስ ያላቸው ኤኢፒዎች በጣም የተለያየ የማህበረሰብ አወቃቀሮች ሊኖራቸው ይችላል እና የተለያዩ የጂኦግራፊያዊ አካባቢዎችን ይሸፍናሉ, ለምሳሌ D, H እና K, ተመሳሳይ የሆነ አጠቃላይ የፋይቶፕላንክተን ባዮማስ አላቸው.ኤኢፒ H በዋነኝነት የሚኖረው በኢኳቶሪያል ህንድ ውቅያኖስ ውስጥ ነው፣ እና ብዙ ዲያዞትሮፊክ ባክቴሪያዎች አሉ።ኤኢፒ ዲ በበርካታ ተፋሰሶች ውስጥ ይገኛል፣ ነገር ግን በተለይ በፓስፊክ ውቅያኖስ ውስጥ ከፍተኛ ምርት በሚሰጥባቸው አካባቢዎች በምድር ወገብ አካባቢ ጎልቶ ይታያል።የዚህ የፓሲፊክ ግዛት ቅርፅ የፕላኔቶችን ሞገድ ባቡር የሚያስታውስ ነው።በኤኢፒ ዲ ውስጥ ጥቂት ዲያዞባክቴሪያዎች እና ተጨማሪ ኮኖች አሉ።ከሌሎቹ ሁለት አውራጃዎች ጋር ሲነጻጸር፣ AEP K የሚገኘው በአርክቲክ ውቅያኖስ ደጋማ ቦታዎች ላይ ብቻ ነው፣ እና ብዙ ዲያሜትሮች እና ጥቂት ፕላንክተንዎች አሉ።በእነዚህ ሶስት ክልሎች ውስጥ ያለው የፕላንክተን መጠንም በጣም የተለየ መሆኑን ልብ ሊባል የሚገባው ነው.ከነሱ መካከል የፕላንክተን ብዛት AEP K በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ሲሆን የ AEP D እና H በአንጻራዊነት ከፍተኛ ናቸው.ስለዚህ፣ ምንም እንኳን ባዮማስ (እና ከ Chl-a ጋር ተመሳሳይ) ቢኖራቸውም፣ እነዚህ ግዛቶች በጣም የተለያዩ ናቸው፡ Chl ላይ የተመሰረተ የክልል ሙከራ እነዚህን ልዩነቶች ላያይዝ ይችላል።
እንዲሁም በጣም የተለያየ ባዮማስ ያላቸው አንዳንድ ኤኢፒዎች ከፋይቶፕላንክተን ማህበረሰብ መዋቅር አንጻር ተመሳሳይ ሊሆኑ እንደሚችሉ ግልጽ ነው።ለምሳሌ, ይህ በ AEP D እና E ውስጥ ይታያል. እርስ በእርሳቸው ቅርብ ናቸው, እና በፓስፊክ ውቅያኖስ ውስጥ, AEP E በጣም ምርታማ ከሆነው AEPJ ጋር ቅርብ ነው.በተመሳሳይ፣ በፋይቶፕላንክተን ባዮማስ እና በ zooplankton ብዛት መካከል ግልጽ የሆነ ግንኙነት የለም።
AEP ከተሰጣቸው ንጥረ ምግቦች አንፃር መረዳት ይቻላል (ምስል 5 ለ).ዲያቶሞች በቂ የሆነ የሲሊሊክ አሲድ አቅርቦት ሲኖር ብቻ ነው።በአጠቃላይ የሲሊቲክ አሲድ አቅርቦት ከፍ ባለ መጠን የዲያቶሞስ ባዮማስ ከፍ ያለ ነው።ዲያተሞች በኤኢፒ ኤ፣ ጄ፣ ኬ እና ኤል ውስጥ ሊታዩ ይችላሉ። የዲያቶም ባዮማስ ሬሾ ከሌሎች phytoplankton ጋር ሲነጻጸር በ N፣ P እና Fe የሚወሰነው ከዲያተም ፍላጎት አንጻር ነው።ለምሳሌ፣ AEP L በዲያቶሞች ተቆጣጥሯል።ከሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ሲነጻጸር, Si ከፍተኛ አቅርቦት አለው.በአንጻሩ፣ ከፍተኛ ምርታማነት ቢኖረውም፣ ኤኢፒ J ጥቂት ዲያሜትሮች እና አነስተኛ የሲሊኮን አቅርቦት አለው (ሁሉም እና ከሌሎች ንጥረ ነገሮች አንፃር)።
የዲያዞኒየም ባክቴሪያዎች ናይትሮጅንን የመጠገን ችሎታ አላቸው, ነገር ግን በዝግታ ያድጋሉ (31).ከሌሎች ፋይቶፕላንክተን ጋር አብረው ይኖራሉ፣ ብረት እና ፎስፎረስ ከዲያዞኒየም ያልሆኑ ንጥረ ነገሮች ፍላጎት አንፃር ከመጠን በላይ ሲሆኑ (20፣21)።የዲያዞትሮፊክ ባዮማስ በአንጻራዊነት ከፍተኛ መሆኑን ልብ ሊባል የሚገባው ነው, እና የ Fe እና P አቅርቦት በአንጻራዊነት ትልቅ ነው N. በዚህ መንገድ, በ AEP J ውስጥ ያለው አጠቃላይ ባዮማስ ከፍ ያለ ቢሆንም, በ AEP H ውስጥ ያለው የዲያዞኒየም ባዮማስ ነው. በጄ ካለው ይበልጣል። እባክዎን AEP J እና H በመልክዓ ምድራዊ አቀማመጥ በጣም የተለያዩ ናቸው፣ እና H የሚገኘው በኢኳቶሪያል ህንድ ውቅያኖስ ውስጥ ነው።
ልዩ የሆነው የስነ-ምህዳር አወቃቀሩ በክልል የተከፋፈለ ካልሆነ፣ ከ12ቱ የኤኢፒ ዝቅተኛ ውስብስብነት ሞዴሎች የተገኘው ግንዛቤ ግልፅ አይሆንም።በ SAGE የተፈጠረው AEP ውስብስብ እና ከፍተኛ መጠን ያለው መረጃ ከሥነ-ምህዳር ሞዴሎች ወጥነት ያለው እና በአንድ ጊዜ ለማነፃፀር ያመቻቻል።ኤኢፒ ለምን ጥሩ እና አማራጭ ዘዴ እንዳልሆነ አፅንዖት ይሰጣል ማህበረሰቡን አወቃቀር ወይም የዞፕላንክተን ብዛትን በከፍተኛ የንጥረ ነገር ደረጃ ለመወሰን።በመካሄድ ላይ ያሉ የምርምር ርዕሶች ዝርዝር ትንታኔ ከዚህ ጽሑፍ ወሰን በላይ ነው.የ SAGE ዘዴ በአምሳያው ውስጥ ከነጥብ-ወደ-ነጥብ እይታ ይልቅ ለመቆጣጠር ቀላል የሆኑ ሌሎች ዘዴዎችን ለመፈተሽ መንገድ ያቀርባል.
የ SAGE ዘዴ እጅግ በጣም የተወሳሰበ የስነ-ምህዳር መረጃን ከአለምአቀፍ ፊዚካል/ባዮጂኦኬሚካላዊ/ሥነ-ምህዳር አሃዛዊ ሞዴሎች ግልጽ ለማድረግ እንዲረዳ ታቅዷል።የስነ-ምህዳሩ ግዛት የሚወሰነው በፕላንክተን የተግባር ቡድኖች አጠቃላይ ባዮማስ ፣ የቲ-ኤስኤንኢ ዕድል ልኬት ቅነሳ ስልተ-ቀመር እና ቁጥጥር በማይደረግበት ML ዘዴ DBSCAN በመጠቀም ነው።የክፍለ-ግዛት BC ልዩነት/የግራፍ ንድፈ ሀሳብ ለጎጆ ዘዴ የሚተገበረው ለአለም አቀፍ ትርጓሜ የሚያገለግል ጠንካራ AEP ለማግኘት ነው።በግንባታ ረገድ ኢኮ-ፕሮቪን እና ኤኢፒ ልዩ ናቸው።የ AEP መክተቻው በዋናው የስነምህዳር ግዛት ሙሉ ውስብስብነት እና በሚመከረው ዝቅተኛው 12 AEPs መካከል ሊስተካከል ይችላል።የ AEP አነስተኛውን ውስብስብነት መክተት እና መወሰን እንደ ቁልፍ እርምጃዎች ይወሰዳሉ፣ ምክንያቱም t-SNE የመሆን እድሉ የ<12 ውስብስብነት AEPዎችን ያበላሻል።የ SAGE ዘዴ ዓለም አቀፋዊ ነው, እና ውስብስብነቱ ከ> 100 AEPs እስከ 12 ይደርሳል. ለቀላልነት, አሁን ያለው ትኩረት በ 12 ዓለም አቀፍ ኤኢፒዎች ውስብስብነት ላይ ነው.ወደፊት የሚደረግ ጥናት፣ በተለይም ክልላዊ ጥናቶች፣ የአለም አቀፍ ኢኮ-ግዛቶች አነስ ያለ የቦታ ንዑስ ክፍል ጠቃሚ ሆኖ ሊያገኘው ይችላል፣ እና እዚህ ላይ ከተብራሩት ተመሳሳይ የስነ-ምህዳር ግንዛቤዎች ለመጠቀም በትንሽ አካባቢ ሊጠቃለል ይችላል።እነዚህ የስነምህዳር አውራጃዎች እና ከነሱ የተገኙ ግንዛቤዎች ለበለጠ የስነ-ምህዳር ግንዛቤ እንዴት ጥቅም ላይ እንደሚውሉ፣ የሞዴል ንፅፅርን ለማሳለጥ እና የባህር ውስጥ ስነ-ምህዳሮችን መከታተልን ሊያሻሽሉ እንደሚችሉ ሀሳቦችን ይሰጣል።
በ SAGE ዘዴ ተለይቶ የሚታወቀው ኢኮሎጂካል አውራጃ እና AEP በቁጥር ሞዴል ውስጥ ባለው መረጃ ላይ የተመሰረተ ነው.በትርጉም ፣ የቁጥር ሞዴል ቀለል ያለ መዋቅር ነው ፣ የታለመውን ስርዓት ምንነት ለመያዝ እየሞከረ ነው ፣ እና የተለያዩ ሞዴሎች የተለያዩ የፕላንክተን ስርጭት ይኖራቸዋል።በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የቁጥር ሞዴል የተወሰኑትን የተስተዋሉ ንድፎችን ሙሉ በሙሉ መያዝ አይችልም (ለምሳሌ በ Chl ግምቶች ለ ኢኳቶሪያል ክልል እና ደቡብ ውቅያኖስ)።በእውነተኛው ውቅያኖስ ውስጥ ካለው ልዩነት ውስጥ ትንሽ ክፍል ብቻ ነው የተያዘው እና ሜሶ እና ንዑስ-ሜሶሴሎች ሊፈቱ አይችሉም ፣ ይህ በንጥረ-ምግብ ፍሰት እና አነስተኛ መጠን ያለው የማህበረሰብ መዋቅር ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል።እነዚህ ድክመቶች ቢኖሩም, ውስብስብ ሞዴሎችን ለመረዳት ኤኢፒ በጣም ጠቃሚ ነው.ተመሳሳይ የስነምህዳር ግዛቶች የሚገኙበትን ቦታ በመገምገም፣ AEP እምቅ የቁጥር ሞዴል ማነፃፀሪያ መሳሪያን ያቀርባል።የአሁኑ የቁጥር ሞዴል የርቀት ዳሰሳ phytoplankton Chl-a ትኩረት እና የፕላንክተን መጠን እና ተግባራዊ ቡድን ስርጭት (ማስታወሻ S1 እና ምስል S1) (2, 32) አጠቃላይ ንድፍ ይይዛል.
በ 0.1 mgChl-a/m-3 ኮንቱር መስመር እንደሚታየው ኤኢፒ በኦሊጎትሮፊክ አካባቢ እና በሜሶትሮፊክ አካባቢ ይከፈላል (ምስል S1B)፡ AEP B፣ C፣ D፣ E፣ F እና G ኦሊጎትሮፊክ አካባቢዎች ሲሆኑ ቀሪዎቹ አካባቢዎች ደግሞ የሚገኘው ከፍተኛ Chl-a.ኤኢፒ ከሎንግኸርስት ግዛት (ምስል S3A)፣ ለምሳሌ ከደቡብ ውቅያኖስ እና ከምድር ወገብ ፓሲፊክ ጋር የተወሰነ ደብዳቤ ያሳያል።በአንዳንድ ክልሎች ኤኢፒ ብዙ የሎንግኸርስት ክልሎችን ይሸፍናል እና በተቃራኒው።በዚህ አካባቢ እና በሎንግኸርስት ውስጥ ያሉ ግዛቶችን የመወሰን አላማ የተለየ ስለሆነ ልዩነቶች ሊኖሩ እንደሚችሉ ይጠበቃል.በሎንግኸርስት ግዛት ውስጥ ያሉ በርካታ ኤኢፒዎች እንደሚያመለክቱት አንዳንድ ተመሳሳይ ባዮጂኦኬሚስትሪ ያላቸው አካባቢዎች በጣም የተለያየ የስነምህዳር አወቃቀሮች ሊኖራቸው ይችላል።ኤኢፒ ከቁጥጥር ውጭ በሆነ ትምህርት (19) እንደ ከፍተኛ ደረጃ ላይ ባሉ ግዛቶች (ለምሳሌ ደቡባዊ ውቅያኖስ እና ኢኳቶሪያል ፓስፊክ፣ ምስል S3፣ C እና D) በመጠቀም እንደተገለጸው ከአካላዊ ግዛቶች ጋር የተወሰነ ደብዳቤ ያሳያል።እነዚህ ደብዳቤዎች የፕላንክተን ማህበረሰብ አወቃቀር በውቅያኖስ ተለዋዋጭነት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ እንደሚያሳድር ያመለክታሉ።እንደ ሰሜን አትላንቲክ ባሉ አካባቢዎች፣ AEP አካላዊ ግዛቶችን ያቋርጣል።እነዚህን ልዩነቶች የሚያመጣው ዘዴ እንደ አቧራ ማጓጓዝ ያሉ ሂደቶችን ሊያካትት ይችላል, ይህም በተመሳሳዩ የአካል ሁኔታዎች ውስጥ እንኳን ወደ ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ የአመጋገብ መርሃ ግብሮች ሊያመራ ይችላል.
የባህር ኢኮሎጂ ማህበረሰብ አስቀድሞ የተገነዘበው በመሆኑ ቸል ብቻውን የስነ-ምህዳር ክፍሎችን መለየት እንደማይቻል የስነ-ምህዳር ሚኒስቴር እና ኤኢፒ ጠቁመዋል።ይህ በኤኢፒዎች ተመሳሳይ ባዮማስ ውስጥ ይታያል ነገር ግን በጣም የተለያየ ስነ-ምህዳር ስብጥር (እንደ D እና E ያሉ)።በአንጻሩ፣ እንደ ዲ እና ኬ ያሉ ኤኢፒዎች በጣም የተለያየ ባዮማስ ነገር ግን ተመሳሳይ ሥነ-ምህዳራዊ ቅንብር አላቸው።AEP በባዮማስ፣ በሥነ-ምህዳር ስብጥር እና በ zooplankton ብዛት መካከል ያለው ግንኙነት ውስብስብ መሆኑን አጽንዖት ይሰጣል።ለምሳሌ AEP J በ phytoplankton እና ፕላንክተን ባዮማስ ጎልቶ ቢታይም፣ AEP's A እና L ተመሳሳይ የፕላንክተን ባዮማስ አላቸው፣ ነገር ግን A ከፍ ያለ የፕላንክተን ብዛት አላቸው።AEP ፋይቶፕላንክተን ባዮማስ (ወይም Chl) የዞፕላንክተን ባዮማስን ለመተንበይ ጥቅም ላይ መዋል እንደማይችል አፅንዖት ይሰጣል።ዞፕላንክተን የዓሣ ማጥመጃው የምግብ ሰንሰለት መሠረት ነው፣ እና የበለጠ ትክክለኛ ግምቶች ወደ ተሻለ የሀብት አስተዳደር ሊመሩ ይችላሉ።የወደፊት የባህር ቀለም ሳተላይቶች [ለምሳሌ፣ PACE (ፕላንክተን፣ ኤሮሶል፣ ደመና እና የባህር ስነ-ምህዳር)] የፋይቶፕላንክተንን ማህበረሰብ አወቃቀር ለመገመት በተሻለ ሁኔታ ሊቀመጡ ይችላሉ።የAEP ትንበያን በመጠቀም የዞፕላንክተንን ግምት ከጠፈር ለማሳለጥ ያስችላል።እንደ SAGE ያሉ ዘዴዎች፣ ከአዳዲስ ቴክኖሎጂዎች ጋር ተዳምረው፣ እና ተጨማሪ እና ተጨማሪ የመስክ መረጃዎች ለመሬት እውነት ዳሰሳ ጥናቶች (እንደ ታራ እና ክትትል ጥናት ያሉ)፣ በሳተላይት ላይ የተመሰረተ የስነ-ምህዳር ጤና ክትትል ለማድረግ አንድ እርምጃ በጋራ ሊወስዱ ይችላሉ።
የSAGE ዘዴ እንደ ባዮማስ/Chl፣ የተጣራ የመጀመሪያ ደረጃ ምርት እና የማህበረሰብ መዋቅር ያሉ የግዛት ባህሪያትን የሚቆጣጠሩ አንዳንድ ዘዴዎችን ለመገምገም ምቹ መንገድ ይሰጣል።ለምሳሌ፣ አንጻራዊው የዲያሜትሮች መጠን ከፋይቶፕላንክተን ስቶይቺዮሜትሪክ መስፈርቶች አንጻር ሲ፣ኤን፣ፒ እና ፌ አቅርቦት ላይ ባለው ሚዛን አለመመጣጠን ተዘጋጅቷል።በተመጣጣኝ የአቅርቦት መጠን፣ ማህበረሰቡ በዲያተም (L) የበላይ ነው።የአቅርቦት መጠኑ ያልተመጣጠነ ሲሆን (ይህም የሲሊኮን አቅርቦት ከዲያተሞች የምግብ ፍላጎት ያነሰ ነው) ዲያሜትሮች አነስተኛውን ድርሻ (K) ብቻ ይይዛሉ.የ Fe እና P አቅርቦት ከኤን (ለምሳሌ E እና H) ሲበልጥ, ዲያዞሮፊክ ባክቴሪያዎች በጠንካራ ሁኔታ ያድጋሉ.በኤኢፒ በቀረበው አውድ አማካኝነት የቁጥጥር ዘዴዎችን ማሰስ የበለጠ ጠቃሚ ይሆናል።
ኢኮ አውራጃ እና ኤኢፒ ተመሳሳይ የማህበረሰብ መዋቅር ያላቸው አካባቢዎች ናቸው።በሥነ-ምህዳር አውራጃ ወይም AEP ውስጥ ካለው የተወሰነ ቦታ የሚመጣው ተከታታይ ጊዜ እንደ ማጣቀሻ ነጥብ ሊወሰድ ይችላል እና በሥነ-ምህዳር አውራጃ ወይም AEP የተሸፈነውን አካባቢ ሊወክል ይችላል።የረጅም ጊዜ በቦታው ላይ የክትትል ጣቢያዎች እንደዚህ አይነት ተከታታይ ጊዜዎችን ይሰጣሉ.የረዥም ጊዜ የውስጠ-ውስጥ የመረጃ ስብስቦች የማይለካ ሚና መጫወታቸውን ይቀጥላሉ።የማህበረሰብ መዋቅርን ከመከታተል አንፃር የ SAGE ዘዴ በጣም ጠቃሚ የሆኑትን አዳዲስ ጣቢያዎችን ለመወሰን የሚረዳ ዘዴ ሆኖ ሊታይ ይችላል.ለምሳሌ፣ ከረጅም ጊዜ ኦሊጎትሮፊክ የመኖሪያ አካባቢ ግምገማ (ALOHA) ያለው የጊዜ ተከታታይ በኦሊጎትሮፊክ አካባቢ AEP B ውስጥ ነው (ምስል 5C፣ መለያ 2)።ALOHA ከሌላ AEP ወሰን ጋር ስለሚቀራረብ፣ ቀደም ሲል እንደተጠቆመው ተከታታይ የጊዜ ሰሌዳው መላውን አካባቢ የማይወክል ሊሆን ይችላል (33)።በተመሳሳዩ AEP B፣ ተከታታይ SEATS (የደቡብ ምስራቅ እስያ ጊዜ ተከታታይ) በደቡብ ምዕራብ ታይዋን (34) ይገኛል፣ ከሌሎች የኤኢፒዎች ወሰን ርቆ ይገኛል (ምስል 5C ፣ መለያ 1) እና ለመከታተል የተሻለ ቦታ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። መኢአድበኤኢፒሲ ውስጥ ያለው የ BATS (የቤርሙዳ አትላንቲክ ጊዜ ተከታታይ ጥናት) ተከታታይ ጊዜ (ምስል 5C፣ መለያ 4) በኤኢፒ ሲ እና ኤፍ መካከል ካለው ድንበር ጋር በጣም ቅርብ ነው፣ ይህ የሚያሳየው የ BATS ጊዜ ተከታታይን በመጠቀም AEP Cን መከታተል በቀጥታ ችግር ሊሆን ይችላል።በ AEP J ውስጥ ያለው ጣቢያ P (ምስል 5C፣ መለያ 3) ከ AEP ወሰን በጣም የራቀ ነው፣ ስለዚህ የበለጠ ተወካይ ነው።የኢኮ አውራጃ እና ኤኢፒ አለምአቀፍ ለውጦችን ለመገምገም ተስማሚ የሆነ የክትትል ማዕቀፍ ለመመስረት ያግዛሉ ምክንያቱም የክፍለ ሃገሩ የቦታው ናሙና የት ቁልፍ ግንዛቤዎችን ሊሰጥ እንደሚችል ለመገምገም የሰጡት ፍቃድ።ጊዜ ቆጣቢ ተለዋዋጭነትን ለመገምገም የአየር ንብረት መረጃ ላይ እንዲተገበር የ SAGE ዘዴ የበለጠ ሊዳብር ይችላል።
የ SAGE ዘዴ ስኬት የሚገኘው በዳታ ሳይንስ/ML ዘዴዎች እና በጎራ-ተኮር ዕውቀት በጥንቃቄ በመተግበር ነው።በተለይም t-SNE የከፍተኛ መጠን መረጃን የተቀናጀ መዋቅርን የሚጠብቅ እና የኮቫሪያን ቶፖሎጂን እይታን የሚያመቻች የመጠን ቅነሳን ለማከናወን ጥቅም ላይ ይውላል።ውሂቡ የተደረደሩት በግርፋት እና በጋርዮሽ መልክ ነው (ምስል 2A) ይህ የሚያመለክተው ከርቀት ላይ የተመሰረቱ እርምጃዎች (እንደ K-means ያሉ) ብዙውን ጊዜ Gaussian (ክብ) መሠረት ስርጭትን ስለሚጠቀሙ ነው (በማስታወሻ S2 ላይ ተብራርቷል) .የDBSCAN ዘዴ ለማንኛውም የትብብር ቶፖሎጂ ተስማሚ ነው።መለኪያዎችን ለማቀናበር ትኩረት እስከሰጡ ድረስ, አስተማማኝ መለያ ሊሰጥ ይችላል.የ t-SNE አልጎሪዝም ስሌት ዋጋ ከፍተኛ ነው, ይህም አሁን ያለውን መተግበሪያ ለትልቅ የውሂብ መጠን ይገድባል, ይህም ማለት ወደ ጥልቅ ወይም ጊዜ-ተለዋዋጭ መስኮች መተግበር አስቸጋሪ ነው.በ t-SNE ልኬት ላይ ስራ በሂደት ላይ ነው።የ KL ርቀት በትይዩ ቀላል ስለሆነ፣ t-SNE አልጎሪዝም ለወደፊቱ የማስፋፊያ ጥሩ አቅም አለው (35)።እስካሁን ድረስ መጠኑን በተሻለ ሁኔታ ሊቀንሱ የሚችሉ ሌሎች ተስፋ ሰጭ የመጠን ቅነሳ ዘዴዎች የተዋሃዱ manifold approximation እና projection (UMAP) ቴክኒኮችን ያካትታሉ፣ ነገር ግን በውቅያኖስ መረጃ አውድ ውስጥ መገምገም አስፈላጊ ነው።የተሸለ የመለጠጥ ትርጉም ለምሳሌ አለምአቀፍ የአየር ሁኔታን ወይም የተለያየ ውስብስብነት ያላቸውን ሞዴሎች በድብልቅ ንብርብር መመደብ ነው።በየትኛውም ክፍለ ሀገር በSAGE መመደብ ያልቻሉ ቦታዎች በስእል 2A እንደ ቀሪዎቹ ጥቁር ነጥቦች ሊቆጠሩ ይችላሉ።በመልክአ ምድራዊ አቀማመጦች እነዚህ ቦታዎች በዋናነት በከፍተኛ ወቅታዊ አካባቢዎች ላይ ናቸው, ይህም በጊዜ ሂደት የሚለዋወጡትን የስነ-ምህዳር ግዛቶችን መያዝ የተሻለ ሽፋን እንደሚሰጥ ይጠቁማል.
የ SAGE ዘዴን ለመገንባት, የተግባራዊ ቡድኖች ስብስቦችን የመወሰን ችሎታ (በ 11-ልኬት ቦታ ላይ በጣም ቅርብ የመሆን እድል) እና አውራጃዎችን የመወሰን ችሎታን በመጠቀም ውስብስብ ስርዓቶች / የውሂብ ሳይንስ ሀሳቦች ጥቅም ላይ ውለዋል.እነዚህ ግዛቶች በእኛ 3D t-SNE ደረጃ ቦታ ላይ የተወሰኑ ጥራዞችን ያሳያሉ።በተመሳሳይም የፖይንኬር ክፍል "የተለመደ" ወይም "የተመሰቃቀለ" ባህሪን (36) ለመወሰን በትራፊክ የተያዘውን የመንግስት ቦታ "ድምጽ" ለመገምገም ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል.ለስታቲክ ባለ 11-ልኬት ሞዴል ውፅዓት፣ መረጃው ወደ 3-ል ደረጃ ቦታ ከተቀየረ በኋላ የተያዘው መጠን በተመሳሳይ መልኩ ሊገለጽ ይችላል።በጂኦግራፊያዊ አካባቢ እና በ 3D ደረጃ ቦታ መካከል ያለው ግንኙነት ቀላል አይደለም, ነገር ግን ከሥነ-ምህዳር ተመሳሳይነት አንጻር ሊገለጽ ይችላል.በዚህ ምክንያት, የበለጠ የተለመደው የBC አለመመሳሰል መለኪያ ይመረጣል.
ተለይተው የሚታወቁትን ግዛቶች እና የAEPን የቦታ ልዩነት ለመገምገም የወደፊት ስራ የSAGE ዘዴን ለወቅታዊ ለውጥ መረጃ እንደገና ይጠቀማል።የወደፊቱ ግቡ በሳተላይት መለኪያዎች (እንደ Chl-a ፣ የርቀት ዳሳሽ አንፀባራቂ እና የባህር ወለል የሙቀት መጠን ያሉ) የትኞቹ ግዛቶች ሊወሰኑ እንደሚችሉ ለማወቅ ይህንን ዘዴ መጠቀም ነው።ይህ የስነምህዳር ክፍሎችን የርቀት ዳሰሳ ግምገማን እና በጣም ተለዋዋጭ የስነ-ምህዳር ግዛቶችን እና ተለዋዋጭነታቸውን ለመቆጣጠር ያስችላል።
የዚህ ጥናት አላማ የ SAGE ዘዴን ማስተዋወቅ ሲሆን ይህም የስነ-ምህዳር ግዛትን ልዩ በሆነው የፕላንክተን ማህበረሰብ መዋቅር ይገልጻል.እዚህ፣ ስለ ፊዚካል/ባዮኬሚካላዊ/ሥነ-ምህዳር ሞዴል እና ስለ t-SNE እና DBSCAN ስልተ-ቀመሮች መለኪያ ምርጫ የበለጠ ዝርዝር መረጃ ይቀርባል።
የአምሳያው አካላዊ ክፍሎች የውቅያኖስ ዝውውር እና የአየር ሁኔታ ግምት (ECCOv4;(37) በ (38) የተገለፀው የአለም አቀፍ የመንግስት ግምት.የክልል ግምት የስም መፍታት 1/5 ነው።ትንሹ የካሬዎች ዘዴ ከላግራንግያን ማባዣ ዘዴ ጋር የመጀመሪያውን እና የድንበር ሁኔታዎችን እና የውስጥ ሞዴል መለኪያዎችን ለማግኘት ጥቅም ላይ ይውላል ፣ ይህም በእይታ የተስተካከሉ ናቸው ፣ በዚህም ነፃ አሂድ MIT አጠቃላይ ዑደት ሞዴል (MITgcm) (39) ያመነጫል ፣ ሞዴሉ ከተመቻቸ በኋላ ውጤቶቹ ሊሆኑ ይችላሉ ። ክትትልና ክትትል ይደረግ።
ባዮጂኦኬሚስትሪ/ሥርዓተ-ምህዳሩ የበለጠ የተሟላ መግለጫ አለው (ማለትም እኩልታዎች እና የመለኪያ እሴቶች) በ (2)።ሞዴሉ የC, N, P, Si እና Fe ኦርጋኒክ ባልሆኑ እና ኦርጋኒክ ኩሬዎች ስርጭትን ይይዛል.እዚህ ጥቅም ላይ የዋለው እትም 35 የ phytoplankton ዝርያዎችን ያካትታል: 2 ማይክሮፕሮካርዮትስ እና 2 የማይክሮኤውካርዮት ዝርያዎች (ለአነስተኛ ንጥረ ነገር አከባቢዎች ተስማሚ), 5 የ Cryptomonas sphaeroides (ከካልሲየም ካርቦኔት ሽፋን ጋር), 5 የዲያዞኒየም ዝርያዎች (ናይትሮጅን ማስተካከል ይችላል, ስለዚህ). አይገደብም) የተሟሟት ኢንኦርጋኒክ ናይትሮጅን መገኘት)፣ 11 ዲያሜትሮች (የሲሊሲየስ ሽፋን መፍጠር)፣ 10 ድብልቅ-እፅዋት ባንዲራዎች (ፎቶሲንተራይዝ ማድረግ እና ሌሎች ፕላንክተን ሊበሉ ይችላሉ) እና 16 ዞፕላንክተን (በሌላ ፕላንክተን ላይ ግጦሽ)።እነዚህ በባህር ባዮጂኦኬሚስትሪ (40, 41) ላይ የተለያየ ተጽእኖ ስላላቸው እና ብዙ ጊዜ በምልከታ እና በሞዴል ጥናቶች ላይ ስለሚውሉ "ባዮጂኦኬሚካል ተግባራዊ ቡድኖች" ይባላሉ.በዚህ ሞዴል ውስጥ, እያንዳንዱ የተግባር ቡድን የተለያየ መጠን ያላቸው በርካታ ፕላንክተን ያቀፈ ነው, ከ 0.6 እስከ 2500 μm እኩል የሆነ የሉል ዲያሜትር ያለው ስፋት.
የ phytoplankton እድገትን, ግጦሽ እና መስመድን የሚነኩ መለኪያዎች ከመጠኑ ጋር የተያያዙ ናቸው, እና በስድስቱ የፋይቶፕላንክተን ተግባራዊ ቡድኖች መካከል ልዩ ልዩነቶች አሉ (32).የተለያዩ አካላዊ ማዕቀፎች ቢኖሩም, የአምሳያው የ 51 ፕላንክተን አካላት ውጤቶች በበርካታ የቅርብ ጊዜ ጥናቶች (42-44) ውስጥ ጥቅም ላይ ውለዋል.
ከ 1992 እስከ 2011 አካላዊ / ባዮኬሚካላዊ / ስነ-ምህዳራዊ ትስስር ሞዴል ለ 20 ዓመታት አገልግሏል.የአምሳያው ውጤት የፕላንክተን ባዮማስ, የንጥረ ነገር ትኩረት እና የንጥረ ነገር አቅርቦት መጠን (DIN, PO4, Si እና Fe) ያካትታል.በዚህ ጥናት ውስጥ የእነዚህ ውጤቶች የ20-አመት አማካኝ እንደ ኢኮሎጂካል ግዛት ግብአት ጥቅም ላይ ውሏል።Chl ፣ የፕላንክተን ባዮማስ ስርጭት እና የንጥረ-ምግብ ትኩረት እና የተግባር ቡድኖች ስርጭት ከሳተላይት እና ከውስጥ ምልከታዎች ጋር ተነጻጽረዋል [(2፣ 44)፣ ማስታወሻ S1 እና ምስል።ከ S1 እስከ S3]።
ለ SAGE ዘዴ, ዋናው የዘፈቀደ ምንጭ የሚመጣው ከ t-SNE ደረጃ ነው.የዘፈቀደነት ተደጋጋሚነትን ያግዳል፣ ይህም ማለት ውጤቶቹ አስተማማኝ አይደሉም ማለት ነው።የ SAGE ዘዴ የ t-SNE እና DBSCAN መለኪያዎችን በመወሰን ጥንካሬን በጥብቅ ይፈትሻል፣ ይህም ሲደጋገም በቋሚነት ስብስቦችን መለየት ይችላል።የ t-SNE መለኪያውን "ግራ መጋባት" መወሰን ከከፍተኛ ወደ ዝቅተኛ ልኬቶች የካርታ ስራው የመረጃውን አካባቢያዊ ወይም ዓለም አቀፋዊ ባህሪያትን ማክበር ያለበትን ደረጃ በመወሰን መረዳት ይቻላል.የ400 እና 300 ድግግሞሾች ግራ መጋባት ላይ ደርሷል።
ለክላስተር አልጎሪዝም DBSCAN፣ በክላስተር ውስጥ ያሉት የመረጃ ነጥቦች አነስተኛ መጠን እና የርቀት መለኪያ መወሰን ያስፈልጋል።ዝቅተኛው ቁጥር የሚወሰነው በባለሙያዎች መሪነት ነው.ይህ እውቀት አሁን ካለው የቁጥር ሞዴሊንግ ማዕቀፍ እና አፈታት ጋር የሚስማማውን ያውቃል።ዝቅተኛው ቁጥር 100 ነው. ከፍ ያለ ዝቅተኛ እሴት (ከ <135 ያነሰ የአረንጓዴው የላይኛው ወሰን ሰፊ ከመሆኑ በፊት) ግምት ውስጥ መግባት ይቻላል, ነገር ግን በBC አለመመሳሰል ላይ የተመሰረተ የመደመር ዘዴን ሊተካ አይችልም.የግንኙነት ደረጃ (ምስል 6A) ለከፍተኛ ሽፋን ተስማሚ የሆነውን ϵ መለኪያ ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ ይውላል (ምስል 6 ለ).ግንኙነት እንደ የክላስተር ጥምር ቁጥር ይገለጻል እና ለ ϵ ግቤት ስሜታዊ ነው።ዝቅተኛ ግንኙነት በቂ አለመመጣጠን ያሳያል ፣ ክልሎችን በሰው ሰራሽ መንገድ መቧደን።ከፍተኛ ግንኙነት ከመጠን በላይ መገጣጠምን ያሳያል።ከመጠን በላይ መገጣጠም ችግር አለበት፣ ምክንያቱም የመጀመርያ የዘፈቀደ ግምቶች ወደማይመለሱ ውጤቶች ሊመሩ እንደሚችሉ ያሳያል።በእነዚህ ሁለት ጽንፎች መካከል, ከፍተኛ ጭማሪ (በተለምዶ "ክርን" ይባላል) በጣም ጥሩውን ϵ ያመለክታል.በስእል 6A፣ በጠፍጣፋው አካባቢ (ቢጫ፣> 200 ዘለላዎች) ላይ ከፍተኛ ጭማሪ ታያለህ፣ በመቀጠልም በከፍተኛ ደረጃ ቀንሷል (አረንጓዴ፣ 100 ዘለላዎች)፣ እስከ 130 አካባቢ፣ በጣም ጥቂት ዘለላዎች (ሰማያዊ፣ <60 ዘለላዎች) ተከቦ ).ቢያንስ 100 ሰማያዊ ቦታዎች ላይ፣ አንድም ዘለላ ሙሉውን ውቅያኖስ (ϵ <0.42) ይቆጣጠራል፣ ወይም አብዛኛው ውቅያኖስ አልተከፋፈለም እና እንደ ጫጫታ ይቆጠራል (ϵ> 0.99)።ቢጫው ቦታ በጣም ተለዋዋጭ, ሊባዛ የማይችል የክላስተር ስርጭት አለው.ϵ ሲቀንስ, ድምፁ ይጨምራል.በከፍተኛ ሁኔታ እየጨመረ የሚሄደው አረንጓዴ ቦታ ክርን ይባላል.ይህ በጣም ጥሩ ክልል ነው።ምንም እንኳን ፕሮባቢሊቲ t-SNE ጥቅም ላይ የዋለ ቢሆንም፣ በክፍለ ሀገሩ ውስጥ ያለው የBC አለመመሳሰል አሁንም አስተማማኝ ስብስቦችን ለመወሰን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።ምስል 6 (A እና B) በመጠቀም ϵ ወደ 0.39 ያዘጋጁ።ዝቅተኛው ቁጥር በትልቁ፣ አስተማማኝ ምደባን የሚፈቅደው ϵ የመድረስ እድሉ አነስተኛ ነው፣ እና ከ 135 በላይ እሴት ያለው አረንጓዴ ቦታ ይበልጣል። የዚህ አካባቢ መስፋፋት ክርኑን ለማግኘት ወይም ላለማግኘት የበለጠ አስቸጋሪ እንደሚሆን ያሳያል። አለ ።
የ t-SNE መለኪያዎችን ካቀናበሩ በኋላ የተገኙት ስብስቦች ጠቅላላ ቁጥር እንደ የግንኙነት መለኪያ (A) እና ለክላስተር (B) የተመደበው የውሂብ መቶኛ ጥቅም ላይ ይውላል።ቀይ ነጥብ በጣም ጥሩውን የሽፋን እና የግንኙነት ጥምረት ያሳያል.ዝቅተኛው ቁጥር የተቀመጠው ከሥነ-ምህዳር ጋር በተዛመደ አነስተኛ ቁጥር መሰረት ነው.
ለዚህ ጽሁፍ ተጨማሪ ዕቃዎች እባክዎን http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/22/eaay4740/DC1 ይመልከቱ
ይህ በCreative Commons Attribution License ውል ስር የሚሰራጭ ክፍት የመዳረሻ መጣጥፍ ነው።ጽሑፉ የመጀመሪያው ሥራ በትክክል በተጠቀሰው ሁኔታ ውስጥ በማንኛውም ሚዲያ ውስጥ ያልተገደበ አጠቃቀም, ስርጭት እና መራባት ይፈቅዳል.
ማሳሰቢያ፡ ለገጹ የምትመክረው ሰው ኢሜይሉን እንዲያይ እንደምትፈልግ እና አይፈለጌ መልእክት እንዳልሆነ እንዲያውቅ የኢሜል አድራሻህን እንድትሰጥ ብቻ ነው የምንጠይቀው።ምንም አይነት የኢሜይል አድራሻ አንይዝም።
ይህ ጥያቄ እርስዎ ጎብኚ መሆንዎን ለመፈተሽ እና አውቶማቲክ አይፈለጌ መልዕክት ማስገባትን ለመከላከል ይጠቅማል።
የአለምአቀፍ የባህር ኢኮሎጂ ሚኒስቴር ውስብስብ ችግሮችን ለመፍታት ቆርጧል እና ቁጥጥር የማይደረግበት ML ይጠቀማል የማህበረሰብ መዋቅሮችን ለመመርመር.
የአለምአቀፍ የባህር ኢኮሎጂ ሚኒስቴር ውስብስብ ችግሮችን ለመፍታት ቆርጧል እና ቁጥጥር የማይደረግበት ML ይጠቀማል የማህበረሰብ መዋቅሮችን ለመመርመር.