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Chironomid-based inference models for Tibetan lakes aided by a newly developed chironomid identification key
Plank, Andreas

Main titleChironomid-based inference models for Tibetan lakes aided by a newly developed chironomid identification key
Title variationsChironomiden-basierte Transfermodelle von Tibetischen Seen mit Bestimmung der Chironomiden durch ein neu entwickeltes Bestimmungsprogramm
Author(s)Plank, Andreas
Place of birth: Chemnitz
1. RefereeProf. Dr. Steffen Mischke
Further Referee(s)Prof. Dr. Ulrike Herzschuh
Keywordsordination; transfer functions; Chironomidae; inference models; Tibetan area; more efficient determination; ecology; CHIP
Classification (DDC)560 Paleontology; Paleozoology
518 Numerical analysis
577 Ecology
Summary

Larvale Zuckmücken (Diptera: Chironomidae) von 52 Seen des Tibet Plateaus wurden untersucht, um mittels Transferfunktionen paläoklimatische Rekonstruktionen durch errechnete Transfermodelle zu ermöglichen. Basierend auf Umweltmeßdaten konnte ein eindeutiger Gradient elektrischer Leitfähigkeit/Salinität aufgezeigt werden (0,015 bis 130,0 mS · cm-1), der die wichtigste Einflußgröße in den untersuchten Daten darstellt. Er kann dazu genutzt werden elektrische Leitfähigkeiten/Salinitätswerte von Chironomiden aus Bohrkernproben von Seen des Tibet Plateaus zu rekonstruieren. Näher untersuchte Transferfunktionen waren: Artificial Neural Networks (ANN), Bayesische Transferfunktion, Weighted Averaging (WA), Partial Least Squares (PLS), Weighted Averaging Partial Least Squares (WAPLS), Maximum Likelihood (ML) und Modern Analogue Technique (MAT). Die Güte der berechneten Transfermodelle wurde durch Leave-One-Out-Kreuzvalidierung (LOOCV) getestet und ergab maximale Korrelationswerte für LOOCV Modelle von r2LOOCV = 0,762/0,764 mit einem Standardfehler (RMSEP) von 0,475/0,473 mS · cm-1log 10 für ANN Modelle mit drei oder vier Neuronen und einer Lernrate von 0,01. Die berechneten Transfermodelle hingegen variierten für r2app. von 0,958 bis 0,664 mit Standardfehlern (RMSE) von jeweils 0,200 bis 0,610 mS · cm-1log 10. Eine Zusammenfassung aller berechneten Transfermodelle, basierend auf summierten Fehlerwerten und basierend auf der Ausgeglichenheit berechneter Streuungswerte, ergibt die folgende Rangfolge: Bayesische Transferfunktion ≈ ANNneu=3/4-0.1/0.01 (mit drei oder vier Neuronen und einer Lernrate von 0,1 bzw. 0,01) ≈ WAPLS-3 (mit 3 Komponenten) > PLS-5 (5 Komponenten) ≳ WAcla+inv (klassisch/invers) ≳ WA… tol (mit tolerance downweighting) > W/MAT (mit Wichtung oder ohne) > ML. Die Probentiefe konnte als zweitwichtigste Einflußgröße mittels Kanonischer Korrespondenzanalyse (CCA) ausgemacht werden, ergab aber ungenaue Transfermodelle für Kreuzvalidierungstests mit r2LOOCV = 0,475 und einem Standardfehler von 7,2 m. Insgesamt konnten sechs Einflußgrößen als signifikant in der CCA ermittelt werden, die die bentischen Chironomidenzönosen beschreiben: elektrische Leitfähigkeit, Probentiefe, mittlere Lufttemperatur im Oktober, mittlerer Niederschlag im Dezember, pH Wert und schließlich Wasserfläche jeweils in abnehmender Signifikanz.

Um den Teil der Bestimmungsarbeit zu verbessern, wurde das Chironomiden Identifikations Programm CHIP entwickelt, welches Wissenschaftlern in zweckmäßiger Art und Weise hilft Referenzen, Bilder und Beschreibungen von wissenschaftlichen Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Chironomiden zu verwalten. Es nutzt dabei interaktive, dynamisch generierte, lokale Webseiten und die Programmiersprache PHP in Verbindung mit MySQL Datenbanken, was die Möglichkeit einer weiteren Open-Source Entwicklung eröffnet. Ursprünglich nur für Larven entwickelt, kann CHIP auch für Puppenstadien und adulte Chironomiden genutzt werden. Mit Hilfe eines implementierten Werkzeugs zur Bild-Umrißanalyse kann eine normalisierte elliptische Fourier Analyse von gescannten schwarz/weiß Bildern durchgeführt werden. Diese Analyse wurde für Taxa der Gattung Psectrocladius getestet, um verschiedene Umrisse von Mentumstrukturen aufzutrennen. Dadurch wird die Bestimmungsarbeit begünstigt, da einerseits Entscheidungen in der Bestimmung objektiver werden und ebenso die Möglichkeit besteht gebrochene Strukturen, wie Mentumhälften auftrennen zu können.

Documents
pdf-Datei
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Number of pagesVIII, 159 S.
FU DepartmentDepartment of Earth Sciences
Year of publication2010
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
Terms of use/Rights Nutzungsbedingungen
Date of defense2010-05-27
Created at2010-06-28 : 07:40:46
Last changed2010-06-28 : 07:41:14
 
Static URLhttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000017941
NBNurn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000017941-3
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