Statistisk modellering hjælper fiskeriforvaltere med at fjerne invasive arter

At rulle en stor fisk og opdage, at det er en almindelig karpe, er ofte en skuffende oplevelse for lystfiskere. "De er en invasiv art, "forklarede fiskeriforsker ved South Dakota State University, Michael Brown. En af de primære metoder til at reducere overflod af sådanne invasive arter er fysisk at fjerne dem fra søen, men timing er afgørende.

Imidlertid, samarbejde mellem statstatikere i South Dakota og forskere i naturressourceforvaltning kan hjælpe fiskeriforvaltere med at bestemme det bedste tidspunkt og sted for at fange og fjerne et maksimalt antal af denne invasive art fra søsystemer.

Beskadigende søøkosystem

Karpefoder på bundlevende makroinvertebrater, såsom blodorm, ved at suge mudderet op, derefter vælge deres mad og skubbe det meste af non-food-delen ud. Denne fodringsteknik fjerner vegetation og vækker sediment op, som gør vandet grumset og forårsager frigivelse af næringsstoffer og algeblomstring, Brown forklarede. Disse handlinger forringer kvaliteten af ​​søvandet og påvirker indfødte fiskebestande.

"Karper er ikke en foretrukken art, så de går uudnyttet med hensyn til lystfiskerhøst, "Forklarede Brown. Derfor blev kommerciel høst er en af ​​de metoder, der bruges til at reducere karpebestandene. Men at finde ud af, hvor og hvornår man skal "kaste deres net" for at høste et maksimalt antal karper indebærer kompleks modellering - det er her statistikerne kan hjælpe.

"Fiskeriforskere kan besvare grundlæggende spørgsmål, men når det kommer til omfattende modelleringsmetoder, der tilføjer sikkerhed til dine konklusioner, det er klogt at rådføre sig med de mennesker, der gør dette på daglig basis, "Sagde Brown.

For at spore fiskens bevægelse, kandidatstuderende på dyreliv og fiskeri Matthew Hennen implanterede ultralydssendere i 19 karper i Round and Brant søer, som løber ud i Big Sioux -floden og til sidst ind i Missouri -floden i det østlige South Dakota. Ved hjælp af fast station, modtagere under is, Hennen indsamlede data om karpebevægelse i 168 dage begyndende november 2007 og i 128 dage begyndende i november 2008.

Forskningen blev finansieret af South Dakota Game, Afdeling for fisk og parker gennem et føderalt bistand til restaurering af sportfisk.

Evaluering af modelleringsmetoder

Efter at have foretaget sine første analyser, Hennen tog dataene til Institut for Matematik og Statistik. Lektor Chris Saunders, hvis forskning fokuserer på at udvikle beregningsmæssigt effektive algoritmer til statistisk læring og mønstergenkendelse, og kandidatstuderende Doug Armstrong vurderede to modelleringsmetoder - den multinomiale model og den bayesiske hierarkiske Markov -model.

For at reducere kompleksiteten af ​​modelleringen, statistikerne omdannede rådataene til en funktion af diskret tid målt i dage og kombinerede detektionszoner for at reducere antallet fra 10 til fem.

Markov -modellen antager, at hvor en karpe er på en given dag, er en funktion af dens placering (er) den foregående dag, mens multinomialmodellen forudsiger bevægelse uafhængigt af den aktuelle placering, hvilket gør det mindre følsomt over for ændringer i systemet. Følgelig, den mere komplicerede Markov-model opdagede en pludselig stigning i karperspredningsaktiviteten i midten af ​​februar 2007, som den anden ikke gjorde. Derfor, Markov -modellen var bedre til at forudsige karperbevægelse.

Markov -simuleringen viste, at karper segregerede i en lille, dybt område i den nordvestlige del af Brant Lake i løbet af de sidste to uger i januar, hvilket er når bestræbelser på at fjerne karper ville være mest produktive.

"Som med enhver modelleringsmetode, gennemgang af flere undersøgelser øger niveauet af slutning og grad af sikkerhed, så når modellen anvendes i efterfølgende tilfælde, det får samme resultat, "Brown sagde." Dette samarbejde gav os mere tillid til vores resultater. "

Minnesota Department of Natural Resources har siden anvendt denne tilgang ved at implantere telemetri -tags i et par karper, kaldet "Judas" fisk, at lokalisere dem i underis-adskillelsesperioden, ifølge Brown. Når den er fundet, erhvervsfiskere kan indsætte store notgarn, der omkranser området og effektivt fjerner en stor del af karpestanden.