On the use of biomass size spectra linear adjustments to design ecosystem indicators

Abstract

Biomass size spectra describe the structure of aquatic communities ataxonomically. The slope (b) of the normalized biomass size spectrum (NBSS) is often used as an indicator of the impact of perturbations, such as pollution or overfishing. The NBSS intercept (a), has generally been ignored on the basis of a correlation between the NBSS slope and intercept, although this correlation has not been shown to be universal. We assessed whether the NBSS parameters are correlated using: (i) theoretical analysis, (ii) virtual communities randomly generated based only on statistical considerations, and (iii) virtual food webs changing over time following a dynamic bioenergetic model. We also analyzed whether the parameters of the Pareto distribution are correlated or not, using approaches (i) and (ii). We found that when communities change over time there is no single relationship between the two NBSS parameters, due to a dependence on the variation in total community abundance (N). We conclude that to characterize any aquatic system at least two parameters are necessary from the NBSS triad N, a, b. In the case of the Pareto distribution, both N Pareto and b Pareto are necessary. RESUMEN: El uso del ajuste lineal en los espectros de tamaño de biomasa para diseñar indicadores ecosistémicos. – Los espectros de tamaño de biomasa son un método ataxonómico para describir la estructura de comunidades acuáticas. La pendiente (b) del espectro de tamaños de biomasa normalizado (ETBN) se usa como un indicador del impacto de perturbaciones tales como polución y sobrepesca. El intercepto del ETBN (a) ha sido normalmente ignorado debido a una correlación observada entre la pendiente y el intercepto del ETBN, aunque no se ha demostrado la recurrencia de esta correlación. Se evaluó esta correlación entre los parámetros usando: (i) análisis teórico, (ii) comunidades virtuales generadas aleatoriamente basado en consideraciones estadísticas, y (iii) redes tróficas virtuales cambiando en el tiempo siguiendo un modelo bioenergético dinámico. Además, se analizó si los parámetros de la distribución de Pareto estaban o no correlacionados usando los enfoques (i) y (ii). Cuando las comunidades cambian en el tiempo no existe una única correlación entre los parámetros del ETBN, debido a una dependencia en la variación de la abundancia comunitaria (N). Para caracterizar cualquier sistema acuático se necesitan al menos dos coeficientes del ETBN de la triada N, a, b. En la distribución de Pareto los dos parámetros, N Pareto y b Pareto , son necesarios. Palabras clave: espectro de tamaños de biomasa, distribución de Pareto, modelo bioenergético, hipótesis de la biomasa constante, redes tróficas complejas, gestión del ecosistema.