South Dakota Game Fish and Parks biologer Dave Lucchesi och Todd St. Sauver, främre; South Dakota State University doktorand Matt Hennen, i orange mössa, och besättningsmedlemmar från Dave Raw Fish Company i Minnesota, ta bort karp från sjön Norden i Hamlin County, South Dakota. Kredit:South Dakota State University
Att rulla in en stor fisk och upptäcka att det är en vanlig karp är ofta en besvikelse för sportfiskare. "De är en invasiv art, " förklarade fiskeforskaren Michael Brown vid South Dakota State University. En av de primära metoderna för att minska förekomsten av sådana invasiva arter är att fysiskt ta bort dem från sjön, men timingen är avgörande.
Dock, samarbete mellan South Dakota State statistiker och naturresursförvaltningsforskare kan hjälpa fiskeförvaltare att bestämma den bästa tiden och platsen för att fånga och ta bort ett maximalt antal av denna invasiva art från sjösystem.
Skadligt sjöekosystem
Karp livnär sig på bottenlevande makroryggradslösa djur, som blodmaskar, genom att suga upp leran, sedan välja sin mat och mata ut det mesta av icke-matdelen. Denna matningsteknik tar bort vegetation och rör upp sediment, som gör vattnet grumligt och orsakar utsläpp av näringsämnen och algblomning, Brown förklarade. Dessa åtgärder försämrar kvaliteten på sjövattnet och påverkar inhemska fiskpopulationer.
"Karp är inte en föredragen art, så de går outnyttjade när det gäller sportfiskarskörd, " förklarade Brown. Följaktligen, kommersiell skörd är en av metoderna som används för att minska karppopulationerna. Men att ta reda på var och när de ska "kasta sina nät" för att skörda ett maximalt antal karpar innebär komplex modellering - det är där statistikerna kan hjälpa till.
Djur- och fiskestudent Matt Hennen, vänster och South Dakota Game Fish and Parks biolog Brian Blackwell, som tog sin doktorsexamen vid SDSU, sätt in en ultraljudssändare i en vuxen karp. Kredit:South Dakota State University
"Fiskere kan svara på grundläggande frågor, men när det gäller omfattande modelleringsmetoder som ger säkerhet till dina slutsatser, det är klokt att rådgöra med de människor som gör detta dagligen, sa Brown.
För att spåra fiskens rörelser, doktorand i djurliv och fiske Matthew Hennen implanterade ultraljudssändare i 19 karpar i Round och Brant sjöar, som rinner ut i Big Sioux River och så småningom ut i Missouri River i östra South Dakota. Använda fast station, underismottagare, Hennen samlade in data om karprörelser under 168 dagar från och med november 2007 och för 128 dagar från och med november 2008.
Forskningen finansierades av South Dakota Game, Fisk- och parkavdelningen genom ett federalt bidrag till restaurering av sportfisk.
Utvärdera modelleringsmetoder
Efter att ha gjort sina första analyser, Hennen tog med sig uppgifterna till institutionen för matematik och statistik. Docent Chris Saunders, vars forskning fokuserar på att utveckla beräkningseffektiva algoritmer för statistiskt lärande och mönsterigenkänning, och doktorand Doug Armstrong utvärderade två modelleringsmetoder - den multinomiala modellen och den Bayesianska hierarkiska Markov-modellen.
Tio stationära dränkbara mottagare placerades i Brant Lake för att spåra rörelsen hos vuxna karpar utrustade med ultraljudssändare. Kredit:South Dakota State University
För att minska komplexiteten i modelleringen, statistikerna omvandlade rådata till en funktion av diskret tid mätt i dagar och kombinerade detektionszoner för att minska antalet från 10 till fem.
Markov-modellen antar att var en karp befinner sig en viss dag är en funktion av dess plats(er) föregående dag, medan multinommodellen förutsäger rörelse oberoende av aktuell plats, vilket gör den mindre känslig för förändringar i systemet. Följaktligen, den mer komplicerade Markov-modellen upptäckte en plötslig ökning av karpspridningsaktiviteten i mitten av februari 2007 som den andra modellen inte gjorde. Därför, Markov-modellen var bättre på att förutsäga karprörelser.
Markov-simuleringen visade att karp segregerade i en liten, djupt område i den nordvästra delen av Brant Lake under de sista två veckorna i januari, det är då ansträngningar att ta bort karp skulle vara mest produktiva.
"Som med alla modelleringsmetoder, genom att granska den genom flera studier ökar nivån av slutledning och grad av säkerhet så att när modellen tillämpas i efterföljande fall, det kommer att få samma resultat, Brown sa. "Detta samarbete gav oss mer förtroende för våra resultat."
Minnesota Department of Natural Resources har sedan dess tillämpat detta tillvägagångssätt genom att implantera telemetritaggar i några karpar, kallas "Judas" fisk, för att lokalisera dem under segregationsperioden under is, enligt Brown. Väl lokaliserad, yrkesfiskare kan sätta ut stora notnät som omger området och effektivt tar bort en stor del av karpbeståndet.
