Efecte de sus în jos și de jos în sus și relații cu factorii locali de mediu în sistemele de broaște de apă-helminți din Letonia

Munca pe teren si colectarea probelor

Datele au fost colectate din 2018 până în 2022 în 63 de corpuri de apă (Figura 1). Dimensiunea relativă a populațiilor lor de broaște de apă a fost estimată în timpul anchetelor de apeluri masculi de broaște de apă care au fost efectuate la activitatea lor de vârf, în prima jumătate a nopților calde de la sfârșitul lunii mai până la începutul lunii iulie. În timpul acestor sondaje, observatorul a înregistrat numărul de bărbați care apelează (Lecția de Pelofilax și, temporar, P.esculentus) pe o perioadă de cel puțin cinci minute (fără limită de timp maximă). În cazul broaștelor cântătoare, când numărătoarea a fost împiedicată de apeluri suprapuse sau băncile erau inaccesibile și nu permiteau abordări suficient de apropiate pentru a distinge apelurile individuale, numărul masculilor care sunau a fost înregistrat ca medie între estimările minime și maxime ale observatorilor.²². Probele parazitologice la aceste locuri au fost prelevate în perioada iunie-august a aceluiași an. Identificarea speciilor de broaște de apă poate produce multe erori atunci când se bazează exclusiv pe caracteristicile morfologice²³. Un studiu anterior a arătat o lipsă de efect substanțial al geneticii broaștelor de apă asupra comunităților de helminți²⁴, așa că nu am separat speciile de broaște de apă în studiul nostru. Cel puțin trei exemplare de broaște de apă au fost colectate din fiecare corp de apă (interval 3-27, medie ± SD 4,4 ± 3,4 specimene per sit). Broaștele au fost capturate cu o plasă de mână, iar fiecare specimen a fost plasat într-o cutie de plastic separată cu găuri de apă și aerisire și transportat la laborator pentru investigație parazitologică. Pentru fiecare corp de apă a fost completat formularul de date și au fost fotografiate caracteristicile sale esențiale, precum corpul de apă și vegetația riverană. Formularele de date de teren au inclus măsurători ale adâncimii maxime, compoziția substraturilor de fund (în următoarele categorii: 1 – fund de nisip, argilă, 2 – nisip parțial noroios, argilă, 3 – noroi), estimări vizuale ale procentelor de acoperiri scufundate, plutitoare. . , vegetație emergentă și descrieri ale tipului de vegetație riverană.

Sondaj parazitologic

Investigațiile parazitologice ale broaștelor recoltate au fost efectuate în 24 de ore de la livrarea probelor la laborator. Broaștele au fost mai întâi anesteziate prin scufundare în soluția tampon de mesilat de tricaină (MS-222) (2 g/L), apoi eutanasiate prin pithing efectuată de un specialist certificat FELASA Categoria C.²⁵. Fiecare specimen de broască a fost măsurat și a fost efectuat un studiu parazitologic standard complet^26.27, inclusiv examinarea pielii care a fost decojită și clătită cu apă distilată și a tuturor organelor interne, a cavității corpului, a membranelor viscerale și a musculaturii membrelor care au fost disecate, comprimate între două lame și examinate la microscop. Stadiile larvare încapsulate au fost eliberate de țesuturile înconjurătoare și analizate la mărire × 100–400. Helminții au fost identificați la nivel de specie folosind referințe esențiale care conțin chei taxonomice și descrieri ale speciilor, de ex.^28,29,30, dar în analizele datelor am folosit grupuri mai bine cotate. Speciile de helminți și etapele istoriei vieții au fost grupate în mai multe grupuri și etape taxonomice majore, dintre care patru au fost prezente în 20 sau mai multe situri și au fost utilizate în analizele ulterioare. Acestea au fost: a) stadiile larvare (mezocercarii, metacercarii) ale trematodelor din ordinul Diplostomida; b) stadii larvare (metacecari) ale trematodelor din ordinul Plagiorchiida; c) stadiile adulte ale trematodelor din ordinul Plagiorchiida; d) stadiile adulte ale nematozilor gastrointestinali. Monogenea, Cestoda și Acanthocephala au fost, de asemenea, prezente (reprezentate de câte o specie fiecare) și toate au contribuit la bogăția totală de specii de helminți în studiul nostru. Listele speciilor subcomunității de helminți de broaște de apă din Letonia sunt date în altă parte⁹.

Măsuri de utilizare a terenului

Proporțiile diferitelor tipuri de vegetație de pe țărm sau pe terenul înconjurător au fost măsurate manual pe hărți ortofoto digitale, utilizând instrumentele online ale software-ului Google Earth Pro (Google LLC, Mountain View, CA, Statele Unite – Statele Unite). Măsurătorile manuale au făcut posibilă verificarea ocupării terenului din jurul fiecărui sit în secvențe cartografice luate pe parcursul mai multor ani. Am măsurat mai multe caracteristici de acoperire a terenului care au fost ușor de identificat. Pe malul corpului de apă, acestea erau proporții ale malului acoperite cu vegetație lemnoasă și arborete dese de stuf mare (în principal Phragmites australis Și papură spp.; acestea au fost întotdeauna verificate prin comparație cu descrierile formularelor de date de câmp și fotografii). Permanența corpului de apă a fost măsurată ca raportul dintre cea mai mică suprafață vizibilă a pânzei freatice și aria maximă a corpului de apă din secvențele hărții. Am definit benzi lățime de 100 și 500 m în jurul fiecărei linii de țărm, iar în cadrul fiecărei centuri am măsurat proporțiile următoarelor tipuri de utilizare a terenului: vegetație lemnoasă (în principal pădure, dar și tufișuri, grădini etc.), mlaștini (umede periodic sau permanent) . zone cu vegetație vizibil distinctă), agricultură (zone deschise cu semne de îndepărtare regulată a vegetației artificiale), așezări umane (cladiri și curți de locuit între clădiri) și alte corpuri de apă și curs de apă. Au fost omise alte tipuri de utilizare a terenurilor și zone cu utilizare neclară sau discutabilă.

Seturi de date

Am folosit cinci grupuri de variabile (denumite în continuare ca factori ecologici) pentru modelele noastre statistice (setul complet de date este prezentat în Suplimentul 1):

1) variabilele gazdă (H), care au inclus (i) dimensiunea relativă a populației de broaște de apă (chemarea masculi pe corp de apă sau broaște în tabelele noastre cu rezultate) și (ii) dimensiunea medie a broaștelor din probele noastre de parazitologie (sau dimensiunea gazdei);

2) paraziți (P) – abundențe (Asau numărul mediu de viermi per gazdă pentru toate probele, inclusiv broaștele neinfectate) de (i) larve de diplostomide, (ii) larve de plagiorhiide, (iii) adulți de plagiorhii, (iv) adulți de nematozi și (v) bogăția totală a speciilor de helminți subcomunității (Smedie pe gazdă) (a fost analizată și bogăția de specii a grupurilor distincte de helminți, dar nu a avut o relație semnificativă statistic cu predictorii și, prin urmare, a fost eliminată din acest document);

3) masa de apă (W) – (i) suprafață (ha), (ii) adâncime (m), (iii) permanență (raport), (iv) gradul de noroi în fund (categorie), acoperiri de (v) ) scufundat, (vi) plutitor și (vii) vegetație emergentă (%) și proporții de viii) vegetație lemnoasă și ix) stuf de pe mal;

4) și 5) utilizări ale terenurilor în benzile de 100 m (L100) și 500 m (L500) din jurul corpului de apă, fiecare conținând proporții de acoperiri din (i) alte corpuri de apă, (ii) turbării, (iii) împădurite. vegetație (sau pădure), (iv) terenuri agricole și (v) așezări umane.

Variabilele parazite nu au avut nicio corelație cu numărul de broaște eșantionate per sit (regresii binomiale negative cu inflație zero (ZINB), p > 0,1 în toate cazurile). Factorul mediu de inflație a varianței (VIF) în setul de date pentru predictorii de mediu (W, L100, L500) a fost 3,55, indicând coliniaritate moderată (Tabelul 1). Cu toate acestea, efectele lor au fost separabile și o anumită coliniaritate nu a împiedicat interpretările rezultatelor. De exemplu, cele mai mari valori VIF au fost cauzate de o corelație negativă între agricultură Și pădure variabilele din grupul L500, care, dimpotrivă, au arătat mai des aceeași direcție decât direcția opusă relației în modelele noastre.

Analiza datelor

Am efectuat două seturi de analize de regresie pentru setul nostru de date. În primul, populația relativă de broaște (sau broaște) a fost variabila de răspuns și factorii ecologici P, W, L100 și L500 au fost predictorii, iar în al doilea, helminții (grupa P) au fost variabilele de răspuns, dar H, W, L100 și L500 au fost predictorii. O serie de regresii model liniar generalizat (GLM) (identitate Poisson) au fost efectuate pentru analizele răspunsului populației de broaște și regresii binomiale negative cu inflație zero (ZINB) (opțiune de inflație constantă, model logit pentru a caracteriza zerourile) pentru răspunsurile helminților. ZINB este o opțiune recomandată pentru a trata seturi de date supradispersate cu zerouri excesive, cum ar fi cele din numărul nostru de helminți³¹. Pentru fiecare regresie, am folosit abordarea eliminării înapoi, în care am eliminat treptat predictorii cu cele mai mici scoruri z și p>0,05 față de setul inițial de factori ecologici, până când identificăm modele cu cele mai scăzute valori ale criteriului de informare al lui Akaike (AIC). Un model a fost considerat valid dacă a reținut cel puțin o variabilă din fiecare factor ecologic inclus în setul inițial. Modelele valide au fost clasificate în funcție de criteriul lor de informare Akaike corectat (AICc). Pentru modele semnificative din punct de vedere statistic, am folosit pseudo-R a lui McFadden²³² pentru a compara bunătatea potrivirii între modele cu variabile de răspuns diferite. Toate analizele statistice au fost efectuate pe STATA 14.2 (StataCorp LLC, College Station, Texas, SUA) cu inserarea Buletinului Tehnic Stata „Scalar measure of fit for regresion models” (dezvoltat de J. Scott Long, Indiana University și Jeremy Freese, Universitatea din Wisconsin-Madison, SUA).

Standarde etice

Animalele au fost eutanasiate în conformitate cu Directiva Parlamentului European 2010/63/UE privind protecția animalelor utilizate în scopuri științifice și în conformitate cu liniile directoare ale Federației Asociațiilor Europene pentru Știința Animalelor de Laborator (FELASA)²⁵. Studiul a fost realizat conform ghidurilor ARRIVE versiunea 2.0 (National Center for the Replacement, Refinement & Reduction of Animals in Research, Londra, Marea Britanie), toate protocoalele de investigație au fost aprobate de comitetul de etică al Universității Daugavpils (decizia Nr. 26/2) . Un permis special de colectare, eutanasie și studiu în scopuri științifice a fost aprobat în conformitate cu legislația letonă de către autoritatea letonă – Agenția pentru Conservarea Naturii din Letonia (numerele permisului 14/2018-E , 21/2019-E, 19/2020-E , 3/2021 și 10/2022).