Abstract

Regime shifts (periods of rapid change punctuating longer periods of lower variability) are observed in a wide range of ecosystems, and effective fisheries management requires the ability to detect these shifts. Detecting shifts is straightforward in single-species time series when transitions are detectable as periods of rapid change. However, shifts in complex and spatially structured communities may be harder to detect. We propose an approach to characterize community regime shifts, using nonparametric spatiotemporal regression models to estimate three indicators of community change (the among-species mean rate of change, mean per-capita rate of change, and standard deviation of per-capita rate of change). These indicators can detect shifts that result in either changes in abundance or composition. We applied our approach to a 37-year community biomass time series that spans the Newfoundland Shelf groundfish collapse. Our method detected a community shift earlier than alternative single-indicator breakpoint approaches and gave additional insight into the spatiotemporal pattern of the change, including detecting three separate periods of change and characterizing the first locations to show signs of recovery. The indicators applied in this study provide novel insights into Newfoundland groundfish dynamics and should be useful in the characterization of other abrupt ecological changes.

中文翻译：

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使用估计的变化率检测社区的政权转移

摘要

在广泛的生态系统中都观察到了制度转变（快速变化的时期，会长期出现较低的变化），有效的渔业管理需要能够发现这些转变的能力。当可以将过渡检测为快速变化的时期时，在单一物种时间序列中检测变化是很简单的。但是，复杂和空间结构化社区的转变可能更难发现。我们提出了一种表征社区制度转变的方法，使用非参数时空回归模型来估计社区变化的三个指标（物种间平均变化率，平均人均变化率和人均变化率的标准差）。 ）。这些指示器可以检测导致丰度或成分变化的变化。我们将我们的方法应用于跨越纽芬兰省搁板底层鱼类崩溃的37年社区生物量时间序列。我们的方法比替代性的单一指标断点方法更早地检测到社区转移，并提供了有关变化的时空模式的更多见解，包括检测三个独立的变化时期并表征第一个位置以显示恢复迹象。这项研究中使用的指标提供了对纽芬兰底栖鱼类动态的新颖见解，并且对于表征其他突然的生态变化也应该是有用的。包括检测三个独立的变化时期，并表征第一个位置以显示恢复迹象。这项研究中使用的指标为纽芬兰底层鱼类的动力学提供了新颖的见解，并应有助于表征其他突变的生态变化。包括检测三个独立的变化时期，并表征第一个位置以显示恢复迹象。这项研究中使用的指标为纽芬兰底层鱼类的动力学提供了新颖的见解，并应有助于表征其他突变的生态变化。