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Incorporating food-web parameter uncertainty into Ecopath-derived ecological network indicators

Authors :
Vanessa Guesnet
Kelly A. Kearney
Géraldine Lassalle
Aurélie Chaalali
Nathalie Niquil
Samuele Tecchio
Boutheina Grami
Battle Karimi
Jérémy Lobry
Blanche Saint-Béat
Ecosystèmes aquatiques et changements globaux (UR EABX)
Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)
Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)
University of Miami [Coral Gables]
LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMRi 7266 (LIENSs)
Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Chrono-environnement - CNRS - UBFC (UMR 6249) (LCE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC)
Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMR 7266 (LIENSs)
Sorbonne Université (SU)-Université des Antilles (UA)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Laboratoire Chrono-environnement - UFC (UMR 6249) (LCE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
LIttoral ENvironnement et Sociétés (LIENSs)
La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Chrono-environnement (UMR 6249) (LCE)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Ecosystèmes aquatiques et changements globaux ( UR EABX )
Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture ( IRSTEA )
Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques ( EPOC )
Observatoire aquitain des sciences de l'univers ( OASU )
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École pratique des hautes études ( EPHE ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMR 7266 ( LIENSs )
Université de La Rochelle ( ULR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques ( BOREA )
Université de Caen Normandie ( UNICAEN )
Normandie Université ( NU ) -Normandie Université ( NU ) -Muséum National d'Histoire Naturelle ( MNHN ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université des Antilles ( UA )
Laboratoire Chrono-environnement ( LCE )
Université Bourgogne Franche-Comté ( UBFC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Franche-Comté ( UFC )
Source :
Ecological Modelling, Ecological Modelling, Elsevier, 2015, 313, pp.29-40. ⟨10.1016/j.ecolmodel.2015.05.036⟩, Ecological Modelling, 2015, 313, pp.29-40. ⟨10.1016/j.ecolmodel.2015.05.036⟩, Ecological Modelling, Elsevier, 2015, 313, pp.29-40. 〈10.1016/j.ecolmodel.2015.05.036〉
Publication Year :
2015
Publisher :
HAL CCSD, 2015.

Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]QUASARE; International audience; Ecological network analysis (ENA) provides numerous ecosystem level indices offering a valuable approach to compare and categorize the ecological structure and function of ecosystems. The inclusion of ENA methods in Ecopath with Ecosim (EwE) has insured their continued contribution to ecosystem-based management. In EwE, ENA-derived ecological conclusions are currently based on single values of ENA indices calculated from a unique input flow matrix. Here, we document an easy-to-use routine that allows EwE users to incorporate uncertainty in EwE input data into the calculation of ENA indices. This routine, named ENAtool, is a suite of Matlab functions that performs three main steps: (1) import of an existing Ecopath model and its associated parameter uncertainty values in the form of uncertainty intervals into Matlab; (2) generation of an ensemble of Ecopath models with the same structure as the original, and with parameter values varying based on the prescribed uncertainty limits; and (3) calculation of a set of 13 ENA indices for each ensemble member (one set of flow values) and of summary statistics across the whole ensemble. This novel routine offers the opportunity to calculate ENA indices ranges and confidence intervals, and thus to perform quantitative data analyses. An application of ENAtool on a pre-existing Ecopath model of the Bay of Biscay continental shelf is presented, with a focus on the robustness of previously published ENA-based ecological traits of this ecosystem when the newly introduced uncertainty values are added. We also describe the sensitivity of the ENAtool results to both the number of ensemble members used and to the uncertainty interval set around each input parameter. Ecological conclusions derived from EwE, particularly those regarding the comparison of structural and functional elements for a range of ecosystem types or the assessment of ecosystem properties along gradients of environmental conditions or anthropogenic disturbances, will gain in statistical interpretability.

Details

Language :
English
ISSN :
03043800
Database :
OpenAIRE
Journal :
Ecological Modelling, Ecological Modelling, Elsevier, 2015, 313, pp.29-40. ⟨10.1016/j.ecolmodel.2015.05.036⟩, Ecological Modelling, 2015, 313, pp.29-40. ⟨10.1016/j.ecolmodel.2015.05.036⟩, Ecological Modelling, Elsevier, 2015, 313, pp.29-40. 〈10.1016/j.ecolmodel.2015.05.036〉
Accession number :
edsair.doi.dedup.....80fa209ab74492296f6bcdefa3051028