Ho na le mokhoa oa ho ithuta o sa hlokomeloeng oa ho khetholla liprofinse tsa lefats'e tsa tikoloho ea leoatle (liprofinse tsa eco) ho ipapisitse le sebopeho sa sechaba sa plankton le data ea flux ea limatlafatsi.Mokhoa o hlophisitsoeng o hlophisitsoeng oa ecological provense (SAGE) o ka tsebahatsa liprofinse tsa tikoloho ka mefuta e sa tsamaisaneng haholo ea tikoloho.E le ho ikamahanya le li-covariance tse seng tsa Gaussian tsa data, SAGE e sebelisa t embedding ea boahelani (t-SNE) ho fokotsa boholo.Ka thuso ea ts'ebeliso ea lerata e ipapisitseng le algorithm e thehiloeng ho density-based spatial clustering (DBSCAN), ho ka tsejoa liprofinse tse fetang lekholo tsa tikoloho.Ho sebelisoa 'mapa oa khokahanyo o nang le liphapano tsa tikoloho joalo ka sebaka sa bohole, profinse e matla e kopaneng ea ecological (AEP) e hlalosoa ka nepo ka liprofinse tse nang le tikoloho.Ho sebelisoa li-AEP, ho ile ha hlahlojoa taolo ea sekhahla sa phepelo ea limatlafatsi sebopehong sa sechaba.Eco-province le AEP li ikhethile 'me li ka thusa tlhaloso ea mohlala.Li ka thusa ho etsa papiso lipakeng tsa mehlala, 'me li ka ntlafatsa kutloisiso le tlhokomelo ea tikoloho ea maoatleng.
Liprofinse ke libaka tseo biogeography e rarahaneng leoatleng kapa mobung e hlophisitsoeng ka libaka tse momahaneng le tse nang le moelelo (1).Liprofinse tsena li bohlokoa haholo bakeng sa ho bapisa le ho bapisa libaka, ho tšoaea litebello, tlhokomelo le tšireletso.Litšebelisano tse rarahaneng le tse se nang moeli tse hlahisang liprofinse tsena li etsa hore mekhoa ea ho ithuta ka mochini e sa laoleheng (ML) e be e loketseng haholo bakeng sa ho khetholla liprofinse ka nepo, hobane ho kopana ha data ho rarahane ebile ha se Gaussian.Mona, ho sisintsoe mokhoa oa ML, o supang ka mokhoa o hlophisehileng liprofinse tse ikhethang tsa tikoloho ea leoatle (liprofinse tsa eco) ho tsoa ho Darwin global-dimensional three-dimensional (3D) physical/ecosystem model (2).Lentsoe "ikhethang" le sebelisoa ho bontša hore sebaka se khethiloeng ha se kopane ka ho lekaneng le libaka tse ling.Mokhoa ona o bitsoa mokhoa oa System Integrated Ecological Province (SAGE).E le ho etsa lihlopha tse molemo, mokhoa oa algorithm o hloka ho lumella (i) lihlopha tsa lefats'e le (ii) tlhahlobo ea mekhoa e mengata e ka etsoang sehlaha / e kopantsoe sebakeng le nako (3).Mo patlisisong e, mokgwa wa SAGE o ne wa tshitshinngwa la ntlha mme diporofense tse di supilweng tsa ikholoji di ne tsa sekasekiwa.Liprofinse tsa eco li ka khothaletsa kutloisiso ea lintlha tse laolang sebopeho sa sechaba, tsa fana ka leseli la bohlokoa bakeng sa maano a ho beha leihlo, le ho thusa ho latela liphetoho tikolohong.
Hangata liprofinse tsa lefatše li aroloa ho ea ka ho tšoana ha boemo ba leholimo (pula le mocheso), mobu, limela le liphoofolo, 'me li sebelisoa bakeng sa tsamaiso e thusang, lipatlisiso tsa mefuta-futa le taolo ea mafu (1, 4).Ho thata ho hlalosa liprofinse tsa Marine.Lintho tse ngata tse phelang li na le microscopic, tse nang le meeli ea mokelikeli.Longhurst et al.(5) E fane ka e 'ngoe ea likarolo tsa pele tsa lefats'e tsa Lekala la Oceanography ho latela maemo a tikoloho.Tlhaloso ea liprofinse tsena tsa "Longhurst" e kenyelletsa lintho tse fapaneng tse kang ho kopanya sekhahla, stratification, le mahlaseli, hammoho le phihlelo e pharaletseng ea Longhurst e le setsebi sa maoatle, ea nang le maemo a mang a bohlokoa bakeng sa tikoloho ea leoatle.Longhurst e sebelisitsoe haholo, ho etsa mohlala, ho lekola tlhahiso ea mantlha le phallo ea khabone, lithuso tsa ho ts'oasa lihlapi, le ho rera mesebetsi ea ho shebella in situ (5-9).E le ho hlalosa liprofinse ka mokhoa o nepahetseng haholoanyane, mekhoa e kang ea kelello e sa utloahaleng le lihlopha tse sa laoleheng tsa libaka li sebelisitsoe (9-14).Sepheo sa mekhoa e joalo ke ho tsebahatsa libopeho tse nang le moelelo tse ka khethollang liprofinse ho data e fumanehang ea tlhahlobo.Mohlala, liprofinse tse matla tsa maoatleng (12) li sebelisa limmapa tse itlhophisang ho fokotsa lerata, le ho sebelisa lihlopha tsa maemo a holimo (tse thehiloeng lifateng) ho fumana lihlahisoa tsa mebala ea leoatle tse tsoang ho lisathelaete tsa libaka [chlorophyll a (Chl-a), bophahamo ba mela ea Fluorescence e tloaelehileng le coloured disolved organic matter] le sebaka sa tlhaho (thempereichara ea holim'a leoatle le letsoai, topography e matla le leqhoa la leoatle).
Sebopeho sa sechaba sa plankton sea khathatseha hobane tikoloho ea eona e na le tšusumetso e kholo maemong a holimo a limatlafatsi, ho monya khabone le boemo ba leholimo.Leha ho le joalo, e ntse e le sepheo se thata le se thata ho tseba hore na ke profinse ea lefats'e ea tikoloho e thehiloeng ho sebopeho sa sechaba sa plankton.Lisathelaete tsa mebala ea marine li ka fana ka leseli ho sehlopha sa phytoplankton kapa ho fana ka maikutlo a melemo ea lihlopha tse sebetsang (15), empa hajoale ha li khone ho fana ka lintlha tse qaqileng mabapi le sebopeho sa sechaba.Liphuputso tsa morao-rao [mohlala, Tara Ocean (16)] li fana ka litekanyo tse e-s'o ka tsa e-ba teng tsa sebopeho sa sechaba;hajoale, ho na le litebello tse fokolang feela tsa in-situ lefatšeng ka bophara (17).Liphuputso tse fetileng li entse qeto e kholo ea "Profinse ea Biogeochemical" (12, 14, 18) ho latela boikemisetso ba ho tšoana ha lik'hemik'hale (tse kang tlhahiso ea mantlha, Chl le leseli le fumanehang).Mona, mohlala oa lipalo o sebelisoa ho hlahisa [Darwin(2)], 'me profinse ea tikoloho e khethoa ho latela sebopeho sa sechaba le phallo ea limatlafatsi.Mohlala oa lipalo o sebelisitsoeng thutong ena o na le ts'ebetso ea lefats'e ka bophara 'me o ka bapisoa le data ea tšimo e teng (17) le masimo a ho lemoha a hole (Note S1).Lintlha tsa mohlala oa lipalo tse sebelisitsoeng phuputsong ena li na le molemo oa ho akaretsa lefatše lohle.Mohlala oa ecosystem o na le mefuta e 35 ea phytoplankton le mefuta e 16 ea zooplankton (ka kopo sheba lisebelisoa le mekhoa).Mefuta ea plankton ea mohlala e sebelisana ka tsela e sa tšoaneng le mekhoa ea covariance e seng ea Gaussian, kahoo mekhoa e bonolo ea ho hlahloba ha e tšoanelehe bakeng sa ho khetholla mekhoa e ikhethang le e tsitsitseng meahong e ntseng e hlaha ea sechaba.Mokhoa oa SAGE o hlahisitsoeng mona o fana ka mokhoa o mocha oa ho lekola tlhahiso ea mefuta e rarahaneng ea Darwin.
Bokhoni bo matla ba phetoho ea theknoloji ea data / ML bo ka etsa hore litharollo tsa mohlala tse rarahaneng haholo li senole meaho e rarahaneng empa e le matla ho kopantseng data.Mokhoa o matla o hlalosoa e le mokhoa o ka hlahisang liphetho ka bots'epehi ka har'a mefuta e fapaneng ea liphoso.Esita le lits'ebetsong tse bonolo, ho khetholla mekhoa e matla le matšoao e ka ba phephetso.Ho fihlela moelelo o lebisang ho mokhoa o hlokometsoeng o khethoa, ho rarahana ho hlahang ho ka bonahala ho le thata / ho le thata ho rarolla.Mokhoa oa bohlokoa oa ho beha sebopeho sa tikoloho ea lintho tse phelang ho eona ha e na moeli ka tlhaho.Ho ba teng ha litšebelisano tse se nang moeli ho ka ferekanya lihlopha tse matla, kahoo hoa hlokahala ho qoba mekhoa e etsang hore ho be le maikutlo a matla mabapi le kabo ea lipalo-palo ea data covariance.Lintlha tse phahameng le tse sa tloaelehang li tloaelehile ho saense ea leoatle 'me li ka ba le sebopeho sa covariance se nang le topology e rarahaneng, e seng ea Gaussian.Leha data e nang le sebopeho sa covariance e seng sa Gaussian e ka sitisa ho aroloa ka mokhoa o matla, mokhoa oa SAGE ke oa nalane hobane o etselitsoe ho khetholla lihlopha tse nang le li-topology tse sa reroang.
Sepheo sa mokhoa oa SAGE ke ho tseba ka mokhoa o nepahetseng mekhoa e hlahang e ka thusang kutloisiso e eketsehileng ea tikoloho.Ho latela ts'ebetso e thehiloeng ho sehlopha e ts'oanang le (19), mefuta e fapaneng ea phallo ea tikoloho le limatlafatsi e sebelisoa ho fumana sehlopha se le seng feela sa data, se bitsoang profinse ea tikoloho.Mokhoa oa SAGE o hlahisitsoeng thutong ena (setšoantšo sa 1) o qala ho fokotsa boholo ho tloha ho 55 ho ea ho 11 litekanyo ka ho akaretsa lihlopha tse sebetsang tsa plankton tse hlalositsoeng pele (sheba Lisebelisoa le Mekhoa).Ho sebelisa mokhoa oa t-random oa moahisani (t-SNE), boholo bo fokotseha ka ho hlahisa monyetla sebakeng sa 3D.Lihlopha tse sa laoleheng li ka tseba libaka tse haufi le tikoloho [density-based spatial clustering (DBSCAN) bakeng sa lits'ebetso tse thehiloeng lerata].Ka bobeli t-SNE le DBSCAN lia sebetsa ho data ea tlhaho ea linomoro tsa ecosystem e se nang moeli.Ebe u nyatsa profinse e hlahisoang ke tikoloho lefatšeng.Ho na le liprofinse tse fetang lekholo tse ikhethang tsa tikoloho, tse loketseng lipatlisiso tsa libaka.Bakeng sa ho nahana ka mohlala oa lefatše ka bophara oa ecosystem, mokhoa oa SAGE o sebelisoa ho kopanya liprofinse tsa ecological ho liprofinse tse kopaneng tsa ecological (AEP) ho ntlafatsa katleho ea liprofinse tsa tikoloho.Boemo ba ho kopanya (bo bitsoang "complexity") bo ka fetoloa ho ea boemong ba lintlha tse hlokahalang.Fumana bonyane bo rarahaneng ba AEP e matla.Sepheo sa khetho ke mokhoa oa SAGE le ho hlahloba linyeoe tse nyenyane ka ho fetisisa tsa AEP tse rarahaneng ho fumana hore na taolo ea sebopeho sa sechaba sa tšohanyetso.Joale lipaterone li ka hlahlojoa ho fana ka leseli la tikoloho.Mokhoa o hlahisitsoeng mona o ka boela oa sebelisoa bakeng sa papiso ea mohlala ka ho pharaletseng haholoanyane, mohlala, ka ho hlahloba libaka tsa liprofinse tse tšoanang tsa tikoloho tse fumanoang mefuteng e fapaneng ho totobatsa phapang le ho tšoana, e le ho bapisa mehlala.
(A) Sets'oants'o sa moralo oa tšebetso bakeng sa ho khetholla profinse ea tikoloho;ho sebelisa kakaretso sehlopheng se sebetsang ho fokotsa data ea mantlha ea 55-dimensional ho tlhahiso ea mohlala oa 11-dimensional, ho kenyeletsoa biomass ea plankton tse supileng tse sebetsang/matsoai le litekanyetso tse 'ne tsa phepelo ea limatlafatsi.Boleng bo sa tsitsang le sebaka se tšoarellang sa leqhoa.Lintlha li hlophisitsoe ka mokhoa o tloaelehileng le tse tloaelehileng.Fana ka lintlha tsa 11-dimensional ho t-SNE algorithm ho totobatsa metsoako e ts'oanang ea lipalo.DBSCAN e tla khetha ka hloko sehlopha ho beha boleng ba paramente.Qetellong hlahisa data ho projeke ea latitude/longitude.Ka kopo hlokomela hore ts'ebetso ena e phetoa ka makhetlo a 10 hobane ho ka hlaha ho sa tloaelehang ho fokolang ka ho sebelisa t-SNE.(B) e hlalosa mokhoa oa ho fumana AEP ka ho pheta mokhoa oa ho sebetsa ka (A) makhetlo a 10.Bakeng sa e 'ngoe le e 'ngoe ea tsena tse 10 tsa ho kenya ts'ebetsong, ho fapana ha liprofinse tsa Bray-Curtis (BC) ho ile ha khethoa ho ipapisitsoe le biomass ea mefuta e 51 ea phytoplankton.Fumana phapang ea BC lipakeng tsa liprofinse, ho tloha ho rarahanang 1 AEP ho isa ho ho rarahana ho felletseng 115. BC benchmark e behiloe ke Profinse ea Longhurst.
Mokhoa oa SAGE o sebelisa tlhahiso ea palo ea 3D ea lefats'e ea 'mele / ecosystem ho hlalosa profinse ea tikoloho [Darwin (2);sheba Lisebelisoa le Mekhoa le Tlhokomeliso S1].Likarolo tsa tikoloho li entsoe ka mefuta e 35 ea phytoplankton le mefuta e 16 ea zooplankton, e nang le lihlopha tse supileng tse sebetsang tse boletsoeng esale pele: li-prokaryote le eukaryote tse ikamahanyang le tikoloho e nang le limatlafatsi tse fokolang, coccidia e koahetsoeng ke calcium carbonate, le nitrogen e boima ea naetrojene limatlafatsi (hangata li haella. limatlafatsi tsa bohlokoa), ka ho koahela siliceous, li ka etsa limela tse ling tsa plankton photosynthesis le ho fula li-flagellate tse tsoakiloeng tsa limatlafatsi le balisa ba zooplankton.Bophahamo ba boholo ke 0.6 ho isa ho 2500μm e lekanang le bophara ba spherical.Kabo ea mohlala ea boholo ba phytoplankton le lihlopha tse sebetsang li hapa litšobotsi tse akaretsang tse bonoang ka sathelaete le litebello tsa in-situ (sheba Lipalo S1 ho isa ho S3).Ho tšoana pakeng tsa mohlala oa lipalo le leoatle le hlokometsoeng ho bontša hore liprofinse tse hlalosoang ke mohlala li ka sebetsa ho in-situ ocean.Ka kopo elelloa hore mofuta ona o hapa feela mefuta e itseng ea phytoplankton, 'me ho na le mefuta e itseng feela ea likhoka tsa 'mele le lik'hemik'hale tsa in situ ocean.Mokhoa oa SAGE o ka thusa batho ho utloisisa hamolemo mokhoa oa ho laola libaka tse phahameng tsa sebopeho sa sechaba sa mohlala.
Ka ho kenyelletsa feela kakaretso ea biomass ea bokaholimo (ka karolelano ea nako ea lilemo tse 20) sehlopheng ka seng sa tšebetso ea plankton, boholo ba data bo ka fokotsoa.Ka mor'a hore liphuputso tsa pejana li bonts'a karolo ea bona ea bohlokoa ho beha sebopeho sa sechaba, e ne e boetse e kenyelletsa mantsoe a mohloli oa holim'a limatlafatsi (phepelo ea naetrojene, tšepe, phosphate le silicic acid) [mohlala (20, 21)] .Kakaretso ea lihlopha tse sebetsang e fokotsa bothata ho tloha ho 55 (51 plankton le 4 fluxes ea limatlafatsi) ho ea ho litekanyo tse 11.Thutong ena ea pele, ka lebaka la lithibelo tsa computational tse behiloeng ke algorithm, botebo le phapang ea nako ha ea ka ea nkoa.
Mokhoa oa SAGE o khona ho khetholla likamano tsa bohlokoa pakeng tsa mekhoa e sa tloaelehang le likarolo tsa bohlokoa tsa litšebelisano pakeng tsa biomass ea sehlopha se sebetsang le phallo ea limatlafatsi.Ho sebelisa lintlha tsa 11-dimensional tse thehiloeng ho mekhoa ea ho ithuta hole ea Euclidean (joalo ka K-means) e ke ke ea fumana liprofinse tse tšepahalang le tse ka hlahisoang hape (19, 22).Lebaka ke hobane ha ho sebopeho sa Gaussia se fumanehang kabong ea mantlha ea covariance ea lintlha tsa bohlokoa tse hlalosang profinse ea tikoloho.Lisele tsa K tsa lisele tsa Voronoi (mela e otlolohileng) ha li khone ho boloka kabo ea mantlha e seng ea Gaussian.
Biomass ea lihlopha tse supileng tse sebetsang tsa plankton le mefuta e mene ea limatlafatsi li etsa vector ea 11-dimensional x.Ka hona, x ke sebaka sa vector ho grid ea mohlala, moo element ka 'ngoe xi e emelang vector ea 11-dimensional e hlalositsoeng ho grid ea mohlala e otlolohileng.Lenane le leng le le leng i le khetholla ka ho khetheha ntlha ea marang-rang sebakeng, moo (lon, lat) = (ϕi, θi).Haeba biomass ea yuniti ea grid ea mohlala e ka tlase ho 1.2 × 10-3mg Chl / m3 kapa sekhahla sa tšireletso ea leqhoa se feta 70%, log ea data ea biomass e sebelisoa le ho lahloa.Lintlha li tloaeleha ebile li lekanyelitsoe, kahoo lintlha tsohle li ka har'a mefuta ea [0 ho ea ho 1], moelelo o tlosoa 'me o lekanyetsoa ho fapana ha yuniti.Sena se etsoa e le hore likarolo (biomass le flux ea limatlafatsi) li se ke tsa lekanyetsoa ke phapang pakeng tsa litekanyetso tse ka khonehang.Ho kopanya ho lokela ho hapa kamano ea phetoho ho tloha ho sebaka se ka bang teng lipakeng tsa likarolo ho fapana le sebaka sa sebaka.Ka ho lekanya bohole bona, likarolo tsa bohlokoa lia hlaha, ha lintlha tse sa hlokahaleng li lahloa.Ho ea ka pono ea tikoloho, sena sea hlokahala hobane mefuta e meng ea phytoplankton e nang le biomass e nyane e ka ba le litlamorao tse kholo tsa biogeochemical, joalo ka tokiso ea naetrojene ke baktheria ea diazotrophic.Ha ho etsoa maemo le ho tloaeleha data, mefuta ena ea li-covariate e tla totobatsoa.
Ka ho totobatsa ho atamela ha likarolo sebakeng se phahameng-ka holimo ho boemeli bo tlaase-tlaase, algorithm ea t-SNE e sebelisetsoa ho hlakisa libaka tse tšoanang tse teng.Mosebetsi o fetileng o ne o reretsoe ho aha marang-rang a tebileng a neural bakeng sa lits'ebetso tse hole tse sebelisoang t-SNE, e bonts'itseng bokhoni ba eona ba ho arola likarolo tsa bohlokoa (23).Ona ke mohato o hlokahalang oa ho tsebahatsa ho kopanya ho matla ho data ea likarolo ha u ntse u qoba litharollo tse sa fetoheng (ntlha S2).Ho sebelisa lithollo tsa Gaussian, t-SNE e boloka lintlha tsa lipalo-palo tsa data ka ho etsa 'mapa ntho e' ngoe le e 'ngoe ea boemo bo phahameng ho ea sebakeng sa sebaka sa 3D, ka tsela eo ho netefatsa hore monyetla oa lintho tse tšoanang ka litsela tse phahameng le tse tlaase li phahame ka ho fetisisa. sebaka sa dimensional (24).Ha ho fanoe ka sete ea lintho tse phahameng tsa N x1,…, xN, algorithm ea t-SNE e fokotsa ka ho fokotsa phapang ea Kullback-Leibler (KL) (25).Phapang ea KL ke tekanyo ea hore na kabo ea menyetla e fapane joang le phetisetso ea bobeli ea monyetla oa ho ajoa, 'me e ka lekola ka nepo monyetla oa ho hokahanya lipakeng tsa boemeli bo tlase ba likarolo tsa maemo a holimo.Haeba xi e le ntho ea i-th sebakeng sa N-dimensional, xj ke ntho ea j-th sebakeng sa N-dimensional, yi ke ntho ea i-th sebakeng se tlaase-tlase, 'me yj ke ntho ea j-th tlase. -sebaka sa dimensional, ebe t -SNE e hlalosa monyetla oa ho ts'oana ppj∣i = exp(-∥xi-xj∥2/2σi2)∑k≠iexp(-∥xi-xk∥2/2σi2), le bakeng sa sete sa phokotso ea dimensionality q∣j = (1+ ∥ yi-yj∥2)-1∑k≠i(1 +∥yj-yk∥2)-1
Setšoantšo sa 2A se bontša phello ea ho fokotsa likokoana-hloko tsa biomass le limatlafatsi tsa motsoako oa 11-dimensional ho 3D.Tšusumetso ea ho sebelisa t-SNE e ka bapisoa le ts'usumetso ea tlhahlobo ea likarolo tse ka sehloohong (PCA), e sebelisang tšobotsi ea ho fapana ho hatisa sebaka / tšobotsi ea data, kahoo e fokotsa boholo.Mokhoa oa t-SNE o ile oa fumanoa o phahametse PCA ka ho fana ka liphello tse ka tšeptjoang le tse ka hlahisoang bakeng sa Eco-Ministry (sheba Note S2).Sena se ka 'na sa e-ba hobane khopolo ea orthogonality ea PCA ha e tšoanelehe bakeng sa ho khetholla litšebelisano tsa bohlokoa pakeng tsa likarolo tse sa tšoaneng tse kopanetsoeng, hobane PCA e shebane le mekhoa e metle ea li-covariance (26).U sebelisa data ea remoutu, Lunga et al.(27) e bontša mokhoa oa ho sebelisa mokhoa oa SNE ho totobatsa likarolo tse rarahaneng le tse se nang moeli tse khelohang kabong ea Gaussian.
(A) Sekhahla sa phepelo ea limatlafatsi se entsoeng ka mohlala, phytoplankton le zooplankton functional group biomass e huloang ke algorithm ea t-SNE 'me e mebala ho latela profinse e sebelisang DBSCAN.Ntlha e 'ngoe le e' ngoe e emela ntlha sebakeng sa boemo bo phahameng, joalokaha ho bontšoa ho Setšoantšo sa 6B, lintlha tse ngata li hapuoe.Li-shafts li bua ka "t-SNE" boholo ba 1, 2 le 3. (B) Khakanyo ea sebaka sa profinse e fumanoang ke DBSCAN holim'a marang-rang a latitude-longitude ea tšimoloho.'Mala o lokela ho nkoa e le' mala ofe kapa ofe, empa o lokela ho lumellana le (A).
Lintlha tse sebakeng sa t-SNE se hasang setšoantšong sa 2A li amahanngoa le latitude le longitude.Haeba lintlha tse peli tse ho Setšoantšo sa 2A li le haufi, ke hobane biomass ea tsona le phallo ea limatlafatsi li tšoana, eseng ka lebaka la sebaka se haufi.Mebala e ho Setšoantšo sa 2A ke lihlopha tse fumanoeng ho sebelisoa mokhoa oa DBSCAN (28).Ha u batla litebello tse teteaneng, algorithm ea DBSCAN e sebelisa sebaka sa boemeli ba 3D lipakeng tsa lintlha (ϵ = 0.39; bakeng sa tlhahisoleseling mabapi le khetho ena, bona Lisebelisoa le Mekhoa), 'me palo ea lintlha tse tšoanang e hlokahala ho hlalosa sehlopha (mona Lintlha tse 100, ka kopo sheba ka holimo).Mokhoa oa DBSCAN ha o etse maikutlo a letho mabapi le sebopeho kapa palo ea lihlopha ho data, joalo ka ha ho bonts'itsoe ka tlase:
3) Bakeng sa lintlha tsohle tse boletsoeng ka har'a sebaka se ka hare, pheta mohato oa 2 khafetsa ho fumana moeli oa lihlopha.Haeba palo ea lintlha e le kholo ho feta boleng bo tlase bo behiloeng, e khethoa joalo ka sehlopha.
Lintlha tse sa fihlelleng bonyane setho sa sehlopha le sebaka sa ϵ metric se nkuoa e le "lerata" mme ha se fuoe 'mala.DBSCAN ke algorithm e potlakileng le e ka senyehang e nang le ts'ebetso ea O(n2) maemong a mabe ka ho fetesisa.Bakeng sa tlhahlobo ea hona joale, ha e le hantle ha e iketsahalle feela.Palo e fokolang ea lintlha e khethoa ke tlhahlobo ea litsebi.Ka mor'a ho lokisa sebaka se selelele ka mor'a moo, sephetho ha se tsitsitse ka ho lekaneng sebakeng sa ≈±10.Sebaka sena se behiloe ho sebelisoa khokahanyo (setšoantšo sa 6A) le liphesente tse koahelang leoatle (Setšoantšo sa 6B).Khokahano e hlalosoa e le palo e kopantsoeng ea lihlopha 'me e nahanela parameter ea ϵ.Khokahano e tlase e bonts'a sebaka se sa lekana, se kopanyang libaka ka maiketsetso.Khokahano e phahameng e bontša ho feta tekano.Hoa khoneha ho sebelisa bonyane bo phahameng, empa haeba bonyane bo feta ca, ho ke ke ha khoneha ho fumana tharollo e ka tšeptjoang.135 (Bakeng sa lintlha tse ling, sheba Lisebelisoa le Mekhoa).
Lihlopha tse 115 tse hloailoeng ho Setšoantšo sa 2A li lebelletsoe ho khutlela lefatšeng setšoantšong sa 2B.Mmala o mong le o mong o lumellana le motsoako o momahaneng oa biogeochemical le lintlha tsa tikoloho tse khetholloang ke DBSCAN.Hang ha lihlopha li se li khethiloe, ho amahanngoa ha ntlha e 'ngoe le e 'ngoe ho Setšoantšo sa 2A ka latitude le longitude e itseng ho sebelisoa ho hlahisa lihlopha ho khutlela sebakeng seo.Setšoantšo sa 2B se bontša sena ka mebala ea lihlopha tse tšoanang le setšoantšo sa 2A.Mebala e ts'oanang ha ea lokela ho hlalosoa e le ho tšoana ha tikoloho, hobane e fanoa ho latela tatellano ea hore lihlopha li sibolloe ke algorithm.
Sebaka se setšoantšong sa 2B se ka tšoana ka boleng le sebaka se tiisitsoeng sa 'mele le/kapa biogeochemistry ea leoatle.Ka mohlala, lihlopha tse Leoatleng le ka Boroa li na le li-zone-symmetrical, tse nang le li-oligotrophic vortices tse hlahang, 'me phetoho e bohale e bontša tšusumetso ea meea ea khoebo.Ka mohlala, Pacific e equatorial, libaka tse fapaneng tse amanang le ho phahama li bonoa.
Bakeng sa ho utloisisa tikoloho ea tikoloho ea Eco-Province, ho ile ha sebelisoa phapano ea index ea phapang ea Bray-Curtis (BC) (29) ho lekola tikoloho le tikoloho.Letšoao la BC ke lintlha tsa lipalo-palo tse sebelisetsoang ho lekanya phapang ea sebopeho sa sechaba lipakeng tsa libaka tse peli tse fapaneng.Tekanyo ea BC e sebetsa ho biomass ea mefuta e 51 ea phytoplankton le zooplankton BCninj = 1-2CninjSni + Snj
BCninj e bua ka ho tšoana ho teng pakeng tsa motsoako oa ni le motsoako oa nj, moo Cninj e leng boleng ba bonyane ba mofuta o le mong oa biomass o teng ka bobeli motsoako oa ni le nj, 'me Sni e emela kakaretso ea biomasses eohle e teng ka bobeli motsoako oa ni le Snj.Phapang ea BC e tšoana le tekanyo ea bohole, empa e sebetsa sebakeng seo e seng sa Euclidean, seo ho ka etsahalang hore se loketse haholoanyane data ea tikoloho le tlhaloso ea eona.
Bakeng sa sehlopha se seng le se seng se boletsoeng ho Setšoantšo sa 2B, ho tšoana ha BC ea ka hare ho liprofinse le lipakeng tsa liprofinse ho ka hlahlojoa.Phapano ea BC ka hare ho provense e bolela phapang lipakeng tsa karolelano ea boleng ba provense le ntlha ka 'ngoe ea profinse.Phapano lipakeng tsa liprofinse tsa BC e bolela ho tšoana lipakeng tsa provense e le 'ngoe le liprofinse tse ling.Setšoantšo sa 3A se bontša symmetric BC matrix (0, e ntšo: e lumellana ka ho feletseng; 1, e tšoeu: e fapane ka ho feletseng).Mola o mong le o mong oa kerafo o bonts'a mohlala ho data.Setšoantšo sa 3B se bontša bohlokoa ba sebaka sa liphetho tsa BC ho Figure 3A bakeng sa profinse ka 'ngoe.Bakeng sa profinse e sebakeng se nang le phepo e tlase le limatlafatsi tse fokolang, Setšoantšo sa 3B se bontša hore ho tšoana ha libaka tse kholo tse potolohileng equator le Leoatle la Indian ho tšoana hantle, empa libaka tse phahameng le libaka tse holimo li fapane haholo.
aEla hloko symmetry e lebelletsoeng ea boleng.(B) Khakanyo ea sebaka sa kholomo (kapa mola).Bakeng sa profinse e selikalikoe sa dystrophic, kabo ea lefats'e ea tekanyo ea ho tšoana ha BC e ile ea hlahlojoa, 'me karolelano ea lilemo tse 20 ea lefatše e ile ea hlahlojoa.Black (BC = 0) e bolela sebaka se le seng, 'me tšoeu (BC = 1) e bolela hore ha ho na ho tšoana.
Setšoantšo sa 4A se bontša phapang ea BC ka har'a profinse ka 'ngoe setšoantšong sa 2B.E ikemiseditse ka ho sebedisa palohare ya motswako wa sebaka se tlwaelehileng sehlopheng, le ho fumana phapang pakeng tsa BC le moelelo wa ntlha e nngwe le e nngwe profinseng, e bontsha hore mokgwa wa SAGE o ka arola hantle mefuta e 51 ho ipapisitse le ho tshwana ha ekholoji. data ea mohlala.Kakaretso ea kakaretso ea ho se tšoane ha sehlopha sa BC sa mefuta eohle e 51 ke 0.102±0.0049.
(A, B, le D) Phapang ea BC ka har'a provense e hlahlojoa e le phapang ea karolelano ea BC lipakeng tsa sechaba ka seng sa marang-rang le profinse e tloaelehileng, 'me ho rarahana ha hoa fokotsoa.(2) Phapang ea karolelano ea lefatše ka bophara ka har'a profinse ea BC ke 0.227±0.117.Ena ke palo ea likarolo tsa ts'usumetso ea tikoloho e hlahisitsoeng ke mosebetsi ona [mola o motala ho (C)].(C) Karolelano ea phapang ea BC ka hare ho profinse: Mola o motšo o emela phapang ea BC ea ka hare ho provense ka ho rarahana ho ntseng ho eketseha.2σ e tsoa ho phetisetso ea 10 ea ts'ebetso ea boitsebahatso ba tikoloho ea tikoloho.Bakeng sa kakaretso ea ho rarahana ha liprofinse tse sibollotsoeng ke DBSCAN, (A) e bontša hore phapang ea BC profinseng ke 0.099, 'me likarolo tse rarahaneng tse sisintsoeng ke (C) ke 12, e leng se bakang phapang ea BC ea 0.200 profinseng.joalokaha setšoantšo se bontša.(D).
Setšoantšong sa 4B, biomass ea mefuta e 51 ea plankton e sebelisoa ho emela phapang e lekanang ea BC profinseng ea Longhurst.Kakaretso ea kakaretso ea profinse ka 'ngoe ke 0.227, 'me kheloha e tloaelehileng ea lintlha tsa marang-rang mabapi le phapang ea profinse ea BC ke 0.046.Sena se seholo ho feta sehlopha se boletsoeng setšoantšong sa 1B.Ho e-na le hoo, ho sebelisa kakaretso ea lihlopha tse supileng tse sebetsang, karolelano ea nako ea BC ea ho se tšoane ka nako e telele ho Longhurst e nyolohetse ho 0.232.
'Mapa oa lefats'e oa eco-province o fana ka lintlha tse rarahaneng tsa litšebelisano tse ikhethang tsa tikoloho le lintlafatso li entsoe mabapi le ho sebelisa sebopeho sa ecosystem kaofela Profinseng ea Longhurst.Lekala la Ecology le lebelletsoe ho fana ka leseli mabapi le ts'ebetso ea ho laola mokhoa oa lipalo oa ecosystem, 'me temohisiso ena e tla thusa ho lekola mosebetsi oa masimong.Ka sepheo sa phuputso ena, ha ho khonehe ho bontša ka botlalo liprofinse tse fetang lekholo.Karolo e latelang e hlahisa mokhoa oa SAGE o akaretsang liprofinse.
E 'ngoe ea merero ea provense ke ho khothaletsa kutloisiso ea sebaka le taolo ea provense.Ho fumana maemo a tšohanyetso, mokhoa o ho Sets'oants'o sa 1B o bonts'a ho hahela liprofinse tse tšoanang le tikoloho.Liprofinse tsa eco li kopantsoe hammoho ho ipapisitsoe le ho tšoana ha tikoloho, 'me lihlopha tse joalo tsa liprofinse li bitsoa AEP.Beha "mathata" a feto-fetohang ho latela palo ea liprofinse tse tla nahanoa.Poleloana "ho rarahana" e sebelisoa hobane e lumella boemo ba litšoaneleho tsa tšohanyetso hore bo fetoloe.E le ho hlalosa likakaretso tse nang le moelelo, phapang e tloaelehileng ea BC ea 0.227 ho tloha Longhurst e sebelisoa e le tekanyetso.Ka tlase ho palo ena, liprofinse tse kopaneng ha li sa nkoa li le molemo.
Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 3B, liprofinse tsa lefats'e tsa tikoloho li hokahane.Ho sebelisoa liphapang tsa BC lipakeng tsa liprofinse, ho ka bonoa hore litlhophiso tse ling li "tloaelehile" haholo.E susumetsoa ke liphatsa tsa lefutso le mekhoa ea theory ea graph, "graphed graphs" e sebelisoa ho hlophisa> liprofinse tse 100 ho latela liprofinse tse tšoanang haholo le tsona.Metric ea "khokahano" mona e lekantsoe ho sebelisoa ho fapana ha liprofinse tsa BC (30).Palo ea liprofinse tse nang le sebaka se seholoanyane bakeng sa ho arola liprofinse tse> 100 li ka boleloa mona e le ho rarahana.AEP ke sehlahisoa se arolang liprofinse tse fetang 100 e le liprofinse tse hlahelletseng/haufi haholo tsa tikoloho.Profinse e 'ngoe le e 'ngoe ea tikoloho e abetsoe profinse e hlahelletseng / e hokahaneng haholo ea tikoloho e ts'oanang le tsona.Kakaretso ena e khethiloeng ke phapang ea BC e lumella mokhoa o hlophisitsoeng ho ikholoji ea lefats'e.
Ho rarahana ho khethiloeng ho ka ba boleng leha e le bofe ho tloha ho 1 ho ea ho ho rarahana ho feletseng ha FIG.2A.Ka ho rarahana ho tlase, AEP e ka 'na ea senyeha ka lebaka la mohato oa ho fokotsa boholo ba probabilistic dimensionality (t-SNE).Ho senyeha ho bolela hore liprofinse tsa tikoloho li ka abeloa li-AEP tse fapaneng lipakeng tsa ho pheta-pheta, ka hona ho fetola sebaka se koahetsoeng.Setšoantšo sa 4C se bontša ho ata ha ho se tšoane ha BC ka har'a liprofinse ho AEPs ea ho rarahana ho ntseng ho eketseha ho pholletsa le ts'ebetsong e 10 (setšoantšo se setšoantšong sa 1B).Setšoantšong sa 4C, 2σ (sebaka se seputsoa) ke tekanyo ea ho senyeha ha ts'ebetsong ea 10, 'me mola o motala o emela palo ea Longhurst.Lintlha li pakile hore ho rarahana ha 12 ho ka boloka phapang ea BC profinseng e ka tlase ho benchmark ea Longhurst lits'ebetsong tsohle le ho boloka ho senyeha ho fokolang ha 2σ.Ka kakaretso, ho rarahana ho fokolang ho khothalelitsoeng ke 12 AEPs, 'me karolelano ea phapang ea BC ea ka hare ho profinse e hlahlobiloeng ho sebelisoa mefuta e 51 ea plankton ke 0.198±0.013, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 4D.Ho sebelisoa kakaretso ea lihlopha tse supileng tse sebetsang tsa plankton, karolelano ea phapang ea BC ka har'a profinse ke 2σ sebakeng sa 0.198±0.004.Papiso pakeng tsa liphapang tsa BC tse baloang le kakaretso ea biomass ea lihlopha tse supileng tse sebetsang kapa biomass ea mefuta eohle ea 51 plankton e bontša hore le hoja mokhoa oa SAGE o sebetsa boemong ba 51-dimensional, ke bakeng sa kakaretso ea biomass ea lihlopha tse supileng tse sebetsang. Bakeng sa koetliso.
Ho itšetlehile ka sepheo sa lipatlisiso leha e le life, maemo a fapaneng a ho rarahana a ka nkoa.Lithuto tsa libaka li ka hloka ho rarahana ka botlalo (ke hore, liprofinse tsohle tse 115).E le mohlala le ho hlaka, nahana ka bonyane bo khothalelitsoeng ho rarahana ba 12.
E le mohlala oa tšebeliso ea mokhoa oa SAGE, li-AEP tse 12 tse nang le bothata bo fokolang ba 12 li sebelisoa mona ho hlahloba taolo ea sebopeho sa sechaba sa tšohanyetso.Setšoantšo sa 5 se bonts'a temohisiso ea tikoloho e hlophisitsoeng ke AEP (ho tloha ho A ho ea ho L): Ho Redfield stoichiometry, tekanyo ea sebaka (Setšoantšo sa 5C), sebopeho sa biomass sa sehlopha se sebetsang (setšoantšo sa 5A) le phepelo ea limatlafatsi (Setšoantšo sa 5B) li etsoa ke N Zoomed.Karo-karolelano (N:Si:P:Fe, 1:1:16:16×103) e bontšitsoe.Bakeng sa phanele ea ho qetela, P e atisitsoe ka 16 le Fe e atisoa ka 16×103, kahoo bar graph e lekana le litlhoko tsa phepo ea phytoplankton.
Liprofinse li arotsoe ka 12 AEPs A ho L. (A) Biomass (mgC/m3) ea ecosystems liprofinseng tse 12.(B) Sekhahla sa phallo ea limatlafatsi ea nitrogen e qhibilihileng (N), tšepe (Fe), phosphate (P) le silicic acid (Si) (mmol/m3 ka selemo).Fe le P li atolosoa ke 16 le 16×103, ka ho latellana, e le hore marako a behoe ho latela litlhoko tsa phytoplankton stoichiometry.(C) Ela hloko phapang lipakeng tsa libaka tse polar, maholiotsoana a tropike le libaka tse kholo tsa linako tsa selemo/tse ntseng li phahama.Liteishene tsa ho beha leihlo li tšoailoe ka tsela e latelang: 1, SEATS;2, ALOHA;3, seteishene sa P;le 4, BATS.
AEP e khethiloeng e ikhethile.Ho na le symmetry e itseng ho potoloha equator maoatleng a Atlantic le Pacific, 'me sebaka se ts'oanang empa se holisitsoe se teng Leoatleng la Indian.Li-AEP tse ling li amohela karolo e ka bophirima ea kontinente e amanang le ho nyoloha.South Pole Circumpolar Current e nkuoa e le tšobotsi e kholo ea libaka.Leholiotsoana la tropike ke letoto le rarahaneng la oligotrophic AEP.Liprofinseng tsena, mokhoa o tloaelehileng oa liphapang tsa biomass pakeng tsa li-oligotrophic vortices tse laoloang ke plankton le libaka tsa polar tse ruileng tsa diatom li hlakile.
Li-AEP tse nang le phytoplankton biomass tse ts'oanang li ka ba le meaho e fapaneng haholo ea sechaba 'me tsa akaretsa libaka tse fapaneng, joalo ka D, H, le K, tse nang le biomass ea phytoplankton kaofela.AEP H e fumaneha haholo Leoatleng la Indian equatorial, 'me ho na le libaktheria tse ngata tsa diazotrophic.AEP D e fumaneha likoung tse 'maloa, empa e hlahelletse haholo Pacific ho potoloha libaka tse behang haholo ho potoloha equatorial upwelling.Sebopeho sa profinse ena ea Pacific se re hopotsa terene ea maqhubu a lipolanete.Ho na le diazobacteria tse fokolang ho AEP D, le li-cones tse ngata.Ha ho bapisoa le liprofinse tse ling tse peli, AEP K e fumaneha feela libakeng tse phahameng tsa Leoatle la Arctic, 'me ho na le diatom tse ngata le plankton tse fokolang.Ke habohlokoa ho hlokomela hore palo ea plankton libakeng tsena tse tharo e boetse e fapane haholo.Har'a tsona, bongata ba plankton ea AEP K e batla e le tlase, ha ea AEP D le H e batla e phahame.Ka hona, ho sa tsotelehe biomass (ka hona e ts'oana le Chl-a), liprofinse tsena li fapane haholo: Teko ea profinse e thehiloeng ho Chl e kanna ea se ke ea tšoara liphapang tsena.
Ho boetse ho hlakile hore li-AEP tse ling tse nang le biomass tse fapaneng haholo li ka tšoana ho latela sebopeho sa sechaba sa phytoplankton.Ka mohlala, sena se bonahala ho AEP D le E. Li atamelane, 'me Leoatleng la Pacific, AEP E e haufi le AEPJ e hlahisang haholo.Ka mokhoa o ts'oanang, ha ho na kamano e hlakileng lipakeng tsa biomass ea phytoplankton le bongata ba zooplankton.
AEP e ka utloisisoa ho latela limatlafatsi tse fanoeng ho tsona (Setšoantšo sa 5B).Li-diatom li teng feela moo ho nang le asiti e ngata ea sililic.Ka kakaretso, ha phepelo ea silicic acid e phahame, ho ba le biomass ea diatom holimo.Diatoms li ka bonoa ho AEP A, J, K le L. Karo-karolelano ea diatom biomass e amanang le phytoplankton e meng e khethoa ke N, P le Fe e fanoeng mabapi le tlhoko ea diatom.Ka mohlala, AEP L e laoloa ke diatom.Ha e bapisoa le limatlafatsi tse ling, Si e na le phepelo e phahameng ka ho fetisisa.Ka lehlakoreng le leng, ho sa tsotellehe tlhahiso e phahameng, AEP J e na le diatom tse fokolang le phepelo e fokolang ea silicon (tsohle le tse amanang le limatlafatsi tse ling).
Libaktheria tsa Diazonium li na le bokhoni ba ho lokisa naetrojene, empa li hola butle (31).Li phela hammoho le phytoplankton tse ling, moo tšepe le phosphorus li leng ngata haholo ha li bapisoa le tlhoko ea limatlafatsi tse seng tsa diazonium (20, 21).Ke habohlokoa ho hlokomela hore diazotrophic biomass e batla e phahame, 'me phepelo ea Fe le P e batla e le khōlō ho bapisoa le phepelo ea N. Ka tsela ena, le hoja kakaretso ea biomass ho AEP J e phahame, diazonium biomass ho AEP H e e kholo ho feta e ho J. Ka kopo hlokomela hore AEP J le H li fapane haholo ho ea ka libaka, 'me H e sebakeng sa equatorial Indian Ocean.
Haeba sebopeho se ikhethileng sa ecosystem se sa aroloa ka liprofinse, lintlha tse fumanoeng ho tsoa ho mefuta e 12 ea ho rarahana e tlase haholo ea AEP li ke ke tsa hlaka.AEP e hlahiswang ke SAGE e thusa papiso e momahaneng le ka nako e le nngwe ya tlhahisoleseding e rarahaneng le e phahameng ho tswa ho mehlala ya ecosystem.AEP e totobatsa ka nepo hore na hobaneng Chl e se mokhoa o motle le o mong oa ho tseba sebopeho sa sechaba kapa bongata ba li-zooplankton maemong a holimo a limatlafatsi.Tlhahlobo e qaqileng ea lihlooho tsa lipatlisiso tse tsoelang pele e ka holimo ho sebaka sa sengoloa sena.Mokhoa oa SAGE o fana ka mokhoa oa ho hlahloba mekhoa e meng ea mohlala eo ho leng bonolo ho e sebetsana ho feta ho shebella ntlha-ho-ntlha.
Mokhoa oa SAGE o sisintsoe ho thusa ho hlakisa lintlha tse rarahaneng haholo tsa tikoloho ho tsoa mefuteng ea lipalo ea lefatše ea 'mele / biogeochemical/ecosystem.Profinse ea tikoloho e khethoa ke kakaretso ea biomass ea lihlopha tse sebetsang tsa cross-plankton, ts'ebeliso ea t-SNE probability dimensionality algorithm le ho kopanya ho sebelisa mokhoa o sa laoleheng oa ML DBSCAN.Phapang ea liprofinse tsa BC / theory ea kerafo bakeng sa mokhoa oa ho haha sehlaha e sebelisoa ho hlahisa AEP e matla e ka sebelisoang bakeng sa tlhaloso ea lefats'e.Mabapi le kaho, Eco-Province le AEP li ikhethile.Sehlaha sa AEP se ka lokisoa lipakeng tsa ho rarahana ho felletseng ha profinse ea mantlha ea tikoloho le bonyane bo khothaletsoang ba 12 AEPs.Ho haha sehlaha le ho lekanyetsa bonyane ba ho rarahana ha AEP ho nkoa e le mehato ea bohlokoa, hobane monyetla oa hore t-SNE e fokolise AEPs ea <12 complexity.Mokhoa oa SAGE ke oa lefats'e, 'me ho rarahana ha oona ho tloha> 100 AEPs ho ea ho 12. Bakeng sa ho nolofatsa, hona joale ho tsepamisitsoe maikutlo holim'a ho rarahana ha 12 AEPs lefatšeng ka bophara.Lipatlisiso tsa nako e tlang, haholo-holo liphuputso tsa lebatooa, li ka fumana karoloana e nyane ea sebaka sa liprofinse tsa lefatše ka bophara e ka ba molemo, 'me e ka kopanngoa sebakeng se senyenyane ho nka monyetla oa lintlha tse tšoanang tsa tikoloho eo ho buisanoang ka eona mona.E fana ka litlhahiso mabapi le hore na liprofinse tsena tsa tikoloho le temohisiso e fumanoeng ho tsona li ka sebelisoa joang bakeng sa kutloisiso e eketsehileng ea tikoloho, ho nolofatsa papiso ea mohlala, le monyetla oa ho ntlafatsa tlhokomelo ea tikoloho ea maoatleng.
Porofense ea tikoloho le AEP e hloailoeng ka mokhoa oa SAGE li thehiloe ho data motlolong oa lipalo.Ka tlhaloso, mohlala oa linomoro ke sebopeho se nolofalitsoeng, se lekang ho hapa moelelo oa tsamaiso e lebisitsoeng, 'me mefuta e fapaneng e tla ba le kabo e fapaneng ea plankton.Moetso oa lipalo o sebelisitsoeng phuputsong ena o ke ke oa nka ka botlalo tse ling tsa mekhoa e hlokometsoeng (mohlala, likhakanyong tsa Chl bakeng sa sebaka sa equatorial le Leoatle le ka Boroa).Ke karolo e nyane feela ea mefuta-futa ea leoatle la 'nete e hapuoeng,' me meso le sub-mesoscales e ke ke ea rarolloa, e ka amang phallo ea limatlafatsi le sebopeho sa sechaba se senyenyane.Leha ho na le mefokolo ena, ho fumaneha hore AEP e thusa haholo ho thusa ho utloisisa mefuta e rarahaneng.Ka ho lekola moo liprofinse tse tšoanang tsa tikoloho li fumanehang teng, AEP e fana ka sesebelisoa se ka bang teng sa papiso ea lipalo.Mokhoa oa hona joale oa lipalo o nka mokhoa o akaretsang oa phytoplankton Chl-a concentration ea hole le ho ajoa ha boholo ba plankton le sehlopha sa tšebetso (Hlokomela S1 le Figure S1) (2, 32).
Joalokaha ho bontšoa ke 0.1 mgChl-a/m-3 contour line, AEP e arotsoe ka oligotrophic area le mesotrophic area (Figure S1B): AEP B, C, D, E, F le G ke libaka tsa oligotrophic, 'me libaka tse setseng ke teng Higher Chl-a.AEP e bonts'a mangolo a mang le Profinse ea Longhurst (Figurst S3A), mohlala, Leoatle le ka Boroa le Pacific ea equatorial.Libakeng tse ling, AEP e akaretsa libaka tse ngata tsa Longhurst, 'me ka tsela e fapaneng.Kaha maikemisetso a ho arola liprofinse sebakeng sena le Longhurst a fapane, ho lebelletsoe hore ho tla ba le liphapang.Li-AEP tse ngata profinseng ea Longhurst li bonts'a hore libaka tse ling tse nang le biogeochemistry e tšoanang li kanna tsa ba le meaho e fapaneng haholo ea tikoloho.AEP e bonts'a ngollano e itseng le maemo a 'mele, joalo ka ha ho senotsoe ho sebelisoa thuto e sa laoleheng (19), joalo ka libakeng tse phahameng haholo (mohlala, Leoatle le ka Boroa le Pacific ea equatorial; Figure S3, C le D).Lingollano tsena li bontša hore sebopeho sa sechaba sa plankton se susumetsoa haholo ke matla a leoatle.Libakeng tse kang North Atlantic, AEP e haola le liprofinse tsa 'mele.Mokhoa o bakang liphapang tsena o ka kenyelletsa mekhoa e kang ea ho tsamaisa lerōle, e ka lebisang mananeong a fapaneng ka ho feletseng a phepo e nepahetseng esita le tlas'a maemo a tšoanang a 'mele.
Lephata la Ikholoji le AEP le supile fa go dirisa Chl fela ga go kake ga kgona go lemoga dikarolo tsa ikholoji, ka jaana baagi ba tikologo ya lewatle ba setse ba lemogile.Sena se bonoa ho li-AEP tse nang le biomass tse tšoanang empa sebopeho se fapaneng haholo sa tikoloho (joalo ka D le E).Ka lehlakoreng le leng, li-AEP tse kang D le K li na le biomass e fapaneng haholo empa sebopeho se tšoanang sa tikoloho.AEP e totobatsa hore kamano lipakeng tsa biomass, sebopeho sa tikoloho le bongata ba zooplankton e rarahane.Mohlala, leha AEP J e hlahella ho latela phytoplankton le plankton biomass, AEP's A le L li na le biomass ea plankton e tšoanang, empa A e na le bongata bo phahameng ba plankton.AEP e totobatsa hore phytoplankton biomass (kapa Chl) e ke ke ea sebelisoa ho lepa biomass ea zooplankton.Zooplankton ke motheo oa ketane ea lijo tsa litlhapi, 'me likhakanyo tse nepahetseng haholoanyane li ka lebisa taolong e ntlafetseng ea lisebelisoa.Lisathelaete tsa mebala ea nakong e tlang ea marine [ka mohlala, PACE (plankton, aerosol, cloud, and marine ecosystem)] li ka ba boemong bo betere ho thusa ho hakanya sebopeho sa sechaba sa phytoplankton.Ho sebelisa bolepi ba AEP ho ka nolofatsa khakanyo ea zooplankton ho tloha sebakeng.Mekhoa e kang SAGE, hammoho le mahlale a macha, le lintlha tse ngata tse fumanehang bakeng sa lipatlisiso tsa 'nete (tse kang Tara le lipatlisiso tsa morao-rao), li ka nka mohato o le mong ho lebisa tlhokomelo ea bophelo bo botle ba satellite.
Mokhoa oa SAGE o fana ka mokhoa o bonolo oa ho hlahloba mekhoa e meng e laolang litšobotsi tsa liprofinse, tse kang biomass / Chl, tlhahiso ea mantlha ea net, le sebopeho sa sechaba.Ka mohlala, palo e lekanyelitsoeng ea diatoms e behiloe ke ho se leka-lekane ha phepelo ea Si, N, P, le Fe e amanang le litlhoko tsa phytoplankton stoichiometric.Ka tekanyo ea phepelo e leka-lekaneng, sechaba se busoa ke diatoms (L).Ha sekhahla sa phepelo se sa leka-lekane (ke hore, phepelo ea silicon e tlase ho feta tlhoko ea limatlafatsi ea diatoms), diatoms e nka karolo e nyane feela ea Kabelo (K).Ha phepelo ea Fe le P e feta phepelo ea N (mohlala, E le H), baktheria ea diazotrophic e tla hōla ka matla.Ka moelelo o fanoeng ke AEP, ho hlahloba mekhoa ea taolo ho tla ba molemo haholoanyane.
Eco-Province le AEP ke libaka tse nang le meaho e tšoanang ea sechaba.Letoto la nako le tsoang sebakeng se itseng ka har'a profinse ea tikoloho kapa AEP e ka nkuoa e le sebaka sa litšupiso mme e ka emela sebaka se akarelitsoeng ke profinse ea tikoloho kapa AEP.Liteishene tsa nako e telele tsa ho shebella setšeng li fana ka letoto le joalo la nako.Lisebelisoa tsa nako e telele tsa in-situ li tla tsoelapele ho bapala karolo e ke keng ea lekanngoa.Ho latela pono ea ho beha leihlo sebopeho sa sechaba, mokhoa oa SAGE o ka bonoa e le mokhoa oa ho thusa ho fumana sebaka sa bohlokoa ka ho fetisisa sa libaka tse ncha.Ka mohlala, letoto la nako le tsoang tlhahlobong ea nako e telele ea oligotrophic habitat (ALOHA) e sebakeng sa AEP B sa sebaka sa oligotrophic (Setšoantšo sa 5C, label 2).Hobane ALOHA e haufi le moeli oa AEP e 'ngoe, letoto la nako le ka' na la se ke la emela sebaka sohle, joalokaha ho boletsoe pele (33).Ho eona AEP B, letoto la nako SEATS (Southeast Asian Time Series) le fumaneha ka boroa-bophirima ho Taiwan (34), hole le meeli ea li-AEPs tse ling (Setšoantšo sa 5C, label 1), 'me e ka sebelisoa e le sebaka se betere sa ho beha leihlo. AEPB.Letoto la nako la BATS (Bermuda Atlantic Time Series Study) (Setšoantšo sa 5C, label 4) ho AEPC e haufi haholo le moeli o pakeng tsa AEP C le F, e leng se bontšang hore ho beha leihlo AEP C ho sebelisa letoto la nako la BATS ho ka ba bothata ka ho toba.Seteishene sa P ho AEP J (Setšoantšo sa 5C, label 3) se hole le moeli oa AEP, kahoo se emela haholoanyane.Eco-Province le AEP li ka thusa ho theha moralo oa ho beha leihlo o loketseng ho lekola liphetoho tsa lefats'e, hobane tumello ea liprofinse ea ho hlahloba moo lisampole tsa sebaka sa marang-rang li ka fanang ka lintlha tsa bohlokoa.Mokhoa oa SAGE o ka ntlafatsoa hape hore o sebelisoe ho data ea boemo ba leholimo ho lekola phapang ea ho boloka nako.
Katleho ea mokhoa oa SAGE e finyelloa ka ho sebelisa ka hloko mekhoa ea saense ea data / ML le tsebo e khethehileng ea domain.Haholo-holo, t-SNE e sebelisetsoa ho fokotsa boholo, e bolokang sebopeho sa covariance ea lintlha tse phahameng le ho thusa pono ea covariance topology.Lintlha li hlophisitsoe ka mokhoa oa mela le li-covariances (setšoantšo sa 2A), se bontšang hore mehato e thehiloeng hole (joaloka K-means) ha ea lokela hobane hangata ba sebelisa mokhoa oa ho fana ka motheo oa Gaussian (circle) (o builoeng ho Note S2) .Mokhoa oa DBSCAN o loketse mofuta ofe kapa ofe oa covariance topology.Hafeela u ela hloko ho beha li-parameter, boitsebiso bo ka tšeptjoang bo ka fanoa.Theko ea computational ea algorithm ea t-SNE e phahame, e fokotsang ts'ebeliso ea hona joale ho palo e kholoanyane ea data, e bolelang hore ho thata ho sebetsa masimong a tebileng kapa a nako e fapaneng.Mosebetsi o mabapi le scalability ea t-SNE o ntse o tsoela pele.Kaha sebaka sa KL se bonolo ho bapisa, algorithm ea t-SNE e na le monyetla o motle oa ho atolosa nakong e tlang (35).Ho fihlela hajoale, mekhoa e meng e ts'episang ea ho fokotsa boholo e ka fokotsang boholo hamolemo e kenyelletsa mekhoa e kopaneng ea makhabane le projeke (UMAP), empa tlhahlobo maemong a data ea leoatle ea hlokahala.Moelelo oa scalability e ntlafetseng ke, mohlala, ho arola maemo a leholimo a lefats'e kapa mehlala e nang le mathata a fapaneng holim'a lera le tsoakiloeng.Libaka tse hlolehang ho hlophisoa ke SAGE profinseng efe kapa efe li ka nkuoa e le matheba a matšo a setseng ho Figure 2A.Ho latela sebaka, libaka tsena li libakeng tse nang le linako tse ngata tsa selemo, e leng se fanang ka maikutlo a hore ho hapa liprofinse tsa tikoloho tse fetohang ha nako e ntse e ea ho tla fana ka tšireletso e ntlafetseng.
E le ho haha mokhoa oa SAGE, mehopolo e tsoang ho mekhoa e rarahaneng / saense ea data e sebelisitsoe, ho sebelisa bokhoni ba ho khetholla lihlopha tsa lihlopha tse sebetsang (monyetla oa ho ba haufi haholo sebakeng sa 11-dimensional) le ho khetholla liprofinse.Liprofinse tsena li bonts'a melumo e ikhethileng sebakeng sa rona sa 3D t-SNE.Ka mokhoa o ts'oanang, karolo ea Poincaré e ka sebelisoa ho lekola "bolumo" ea sebaka sa mmuso se hapiloeng ke tselana ho tseba "boitšoaro" bo tloaelehileng kapa bo "pherekano" (36).Bakeng sa tlhahiso ea mohlala ea 11-dimensional e tsitsitseng, molumo o nkiloeng ka mor'a hore data e fetoloe sebakeng sa 3D phase e ka hlalosoa ka mokhoa o ts'oanang.Kamano e teng lipakeng tsa sebaka le sebaka se sebakeng sa 3D ha e bonolo, empa e ka hlalosoa ho latela ho tšoana ha tikoloho.Ka lebaka lena, ho khethoa mokhoa o tloaelehileng oa ho se tšoane ha BC.
Mosebetsi oa ka moso o tla sebelisa hape mokhoa oa SAGE bakeng sa data e feto-fetohang ka linako tsa selemo ho lekola phapang ea sebaka sa liprofinse tse khethiloeng le AEP.Sepheo sa kamoso ke ho sebelisa mokhoa ona ho thusa ho fumana hore na ke liprofinse life tse ka lekanyetsoang ka litekanyo tsa sathelaete (tse kang Chl-a, remote sensing reflectivity le mocheso oa holim'a leoatle).Sena se tla lumella tlhahlobo ea kutlo e hole ea likarolo tsa tikoloho le tlhokomelo e feto-fetohang haholo ea liprofinse tsa tikoloho le ho fetoha ha tsona.
Sepheo sa lipatlisiso tsena ke ho hlahisa mokhoa oa SAGE, o hlalosang profinse ea tikoloho ka sebopeho sa eona se ikhethang sa sechaba sa plankton.Mona, ho tla fanoa ka lintlha tse qaqileng haholoanyane mabapi le sebopeho sa 'mele / biogeochemical/ecosystem le khetho ea parameter ea t-SNE le DBSCAN algorithms.
Likarolo tsa 'mele tsa mohlala li tsoa khakanyong ea ho potoloha ha leoatle le boemo ba leholimo [ECCOv4;(37) tekanyetso ea boemo ba lefats'e e hlalositsoeng ke (38).Qeto ea lebitso la khakanyo ea naha ke 1/5.Mokhoa o fokolang oa li-square ka mokhoa oa Lagrangian multiplier o sebelisetsoa ho fumana maemo a pele le a moeli le liparamente tsa mohlala tse ka hare tse fetotsoeng ka ho shebella, ka tsela eo ho hlahisa mofuta o sa lefelloeng oa MIT General cycle model (MITgcm) (39), mohlala Ka mor'a ho ntlafatsa, liphetho li ka khona. ho lateloa le ho shejoa.
Biogeochemistry/ecosystem e na le tlhaloso e felletseng (ke hore, lipalo le boleng ba paramethara) ho (2).Moetso ona o hapa ho potoloha ha C, N, P, Si le Fe ka matangoana a tlhaho le a tlhaho.Phetolelo e sebelisitsoeng mona e kenyelletsa mefuta e 35 ea phytoplankton: mefuta e 2 ea microprokaryotes le mefuta e 2 ea microeukaryotes (e loketseng tikoloho e nang le limatlafatsi tse fokolang), mefuta e 5 ea Cryptomonas sphaeroides (e nang le calcium carbonate coating), mefuta e 5 ea diazonium ( E ka lokisa naetrojene, kahoo ha e na moeli) ho fumaneha ha naetrojene e qhibilihisitsoeng), diatom tse 11 (tse etsang sekoahelo sa siliceous), li-flagellate tse 10 tse tsoakiloeng (li ka etsa photosynthesize le ho ja plankton tse ling) le 16 Zooplankton (li fula holim'a plankton e 'ngoe).Tsena li bitsoa "biogeochemical functional groups" hobane li na le litlamorao tse fapaneng ho "marine biogeochemistry" (40, 41) 'me li sebelisoa hangata lithutong tsa tlhahlobo le mohlala.Moetsong ona, sehlopha se seng le se seng se sebetsang se entsoe ka li-plankton tse 'maloa tsa boholo bo fapaneng, tse nang le bolelele ba 0.6 ho 2500 μm bophara bo lekanang le spherical.
Mekhahlelo e amang kholo ea phytoplankton, ho fula le ho teba ho amana le boholo, 'me ho na le phapang e khethehileng lipakeng tsa lihlopha tse tšeletseng tsa tšebetso ea phytoplankton (32).Ho sa tsotellehe mekhoa e fapaneng ea 'mele, liphello tsa likarolo tse 51 tsa plankton tsa mohlala li sebelisitsoe lithutong tse ngata tsa morao-rao (42-44).
Ho tloha 1992 ho isa 2011, sebopeho sa 'mele / biogeochemical/ecosystem coupling se nkile lilemo tse 20.Sephetho sa mohlala se kenyelletsa biomass ea plankton, mahloriso a limatlafatsi le tekanyo ea phepelo ea limatlafatsi (DIN, PO4, Si le Fe).Phuputsong ena, karolelano ea lilemo tse 20 ea liphetho tsena e sebelisitsoe e le tlatsetso ea Profinse ea Ecological.Chl, kabo ea biomass ea plankton le mahloriso a limatlafatsi le kabo ea lihlopha tse sebetsang li bapisoa le litebello tsa satellite le in-situ [bona (2, 44), Hlokomela S1 le setšoantšo.S1 ho ea ho S3].
Bakeng sa mokhoa oa SAGE, mohloli o ka sehloohong oa ho se sebetse o tsoa mohatong oa t-SNE.Randomness e sitisa ho pheta-pheta, ho bolelang hore liphetho ha li tšepahale.Mokhoa oa SAGE o leka ka matla ho tiea ka ho khetholla sehlopha sa liparamente tsa t-SNE le DBSCAN, tse ka khethollang lihlopha ka mokhoa o tsitsitseng ha li phetoa.Ho tseba "ho tsieleha" ha t-SNE parameter ho ka utloisisoa e le ho khetholla hore na 'mapa ho tloha holimo ho ea tlaase o lokela ho hlompha litšobotsi tsa sebaka kapa lefats'e tsa data.E fihletse pherekano ea 400 le 300 iterations.
Bakeng sa algorithm ea clustering DBSCAN, bonyane ba boholo le metric ea sebaka sa lintlha tsa cluster li hloka ho khethoa.Nomoro e fokolang e khethoa tlas'a tataiso ea litsebi.Tsebo ena e tseba se lumellanang le moralo oa hajoale oa mohlala oa lipalo le tharollo.Nomoro e fokolang ke 100. Bonyane ba boleng bo phahameng (ka tlase ho <135 pele moeli o ka holimo oa botala bo ba bophara) o ka nkoa, empa o ke ke oa nkela sebaka sa mokhoa oa ho kopanya ho latela ho se tšoane ha BC.Tekanyo ea ho hokahanya (Setšoantšo sa 6A) e sebelisetsoa ho beha parameter ea ϵ, e leng se loketseng ho fana ka tšireletso e phahameng (Setšoantšo sa 6B).Khokahano e hlalosoa e le palo e kopantsoeng ea lihlopha 'me e nahanela parameter ea ϵ.Khokahano e tlase e bonts'a sebaka se sa lekana, se kopanyang libaka ka maiketsetso.Khokahano e phahameng e bontša ho feta tekano.Ho feta tekano ho boetse ho na le bothata, hobane ho bontša hore likhakanyo tsa pele tse sa reroang li ka lebisa liphellong tse ke keng tsa hlahisoa.Pakeng tsa tsena tse peli tse feteletseng, keketseho e matla (eo hangata e bitsoang "elbow") e bontša molemo ka ho fetisisa ϵ.Setšoantšong sa 6A, u bona keketseho e matla sebakeng sa sehlaba (sehla,> lihlopha tse 200), e lateloa ke ho fokotseha ho hoholo (botala, lihlopha tse 100), ho fihla ho tse ka bang 130, tse pota-potiloeng ke lihlopha tse fokolang haholo (tse putsoa, <60 lihlopha) ).Bonyane libakeng tse 100 tse putsoa, sehlopha se le seng se laola leoatle lohle (ϵ <0.42), kapa boholo ba leoatle ha bo arotsoe 'me bo nkoa e le lerata (ϵ> 0.99).Sebaka se mosehla se na le kabo ea lihlopha tse feto-fetohang haholo, tse ke keng tsa hlahisoa.Ha ϵ e fokotseha, lerata lea eketseha.Sebaka se setala se ntseng se eketseha haholo se bitsoa setsoe.Ena ke sebaka se nepahetseng.Leha ho ka sebelisoa monyetla oa t-SNE, ho se tšoane ha BC ka har'a profinse ho ntse ho ka sebelisoa ho fumana hore na lihlopha li tla tšepahala.Ho sebelisa Setšoantšo sa 6 (A le B), beha ϵ ho 0,39.E kholoanyane palo e fokolang, e nyenyane monyetla oa ho fihla ho ϵ e lumellang ho arola ka mokhoa o tšepahalang, le sebaka se seholo sa botala se nang le boleng bo fetang 135. Ho atolosoa ha sebaka sena ho bontša hore setsoe se tla ba thata ho fumana kapa ho se- teng.
Ka mor'a ho beha litekanyetso tsa t-SNE, palo eohle ea lihlopha tse fumanoeng e tla sebelisoa e le tekanyo ea khokahanyo (A) le peresente ea data e abetsoeng sehlopha (B).Letheba le lefubelu le bontša motsoako o motle ka ho fetisisa oa tšireletso le khokahanyo.Nomoro e fokolang e behiloe ho latela palo e fokolang e amanang le ecology.
Bakeng sa lisebelisoa tsa tlatsetso bakeng sa sengoloa sena, ka kopo bona http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/22/eaay4740/DC1
Ena ke sengoloa sa phihlello se bulehileng se ajoang tlasa maemo a License ea Creative Commons Attribution.Sengoliloeng se lumella tšebeliso e sa thibeloang, kabo, le ho ikatisa ka mokhoa ofe kapa ofe tlas'a maemo a hore mosebetsi oa pele o qotsitsoe ka nepo.
Tlhokomeliso: Re u kopa feela hore u fane ka aterese ea hau ea lengolo-tsoibila hore motho eo u mo khothalelitseng leqepheng lena a tsebe hore u batla hore a bone lengolo-tsoibila le hore ha se spam.Re ke ke ra hapa liaterese tsa lengolo-tsoibila.
Potso ena e sebelisetsoa ho lekola hore na u moeti le ho thibela ho fana ka spam.
Lekala la Lefatše la Lefats'e la Ecology ea Leoatle le ikemiselitse ho rarolla mathata a rarahaneng 'me le sebelisa ML e sa behoang leihlo ho hlahloba mekhoa ea sechaba.
Lekala la Lefatše la Lefats'e la Ecology ea Leoatle le ikemiselitse ho rarolla mathata a rarahaneng 'me le sebelisa ML e sa behoang leihlo ho hlahloba mekhoa ea sechaba.
Nako ea poso: Jan-12-2021