Spatial and temporal patterns of a Zebra Mussel (Dreissena Polymorpha) invasion

Abstract

Biyolojik istilalar küresel değişimin önemli bir boyutudur ve ciddi sonuçları olan bir çevresel problemdir. Konu hakkındaki farkındalık özellikle zebra midyelerinin Amerika'daki Büyük Göller'i istilası ve burada sebep oldukları büyük çevresel ve ekonomik zararlar ile artmıştır. Bu çalışmada birey temelli modelleme metodu kullanılarak zebra midyelerinin büyük göllerde gerçekleşen istilalarının mekansal ve zamansal örüntüleri yirmi yıllık bir süreci kapsayacak şekilde incelenmiştir. Model NetLogo ortamında geliştirilmiştir. Nümerik deneyler yine bu ortamda gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan altı deney setinin ilki referans deney setidir. P75 ve P125 deneylerinde fitoplankton yoğunluklarının, T0.1 ve T10 deney setlerinde ise taşınma olasılıklarının değişik değerlerinin zebra midyesi populasyonları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Son deney seti olan SupD'de ise Huron Gölünün koşullarının Superior Gölüne uygulanması ile çevresel koşulların değişiminin biyolojik bir istilayı nasıl etkileyeceğinin gözlemlenmesi amaçlanmıştır. Sonuçlara göre fitoplankton miktarlarının değişimi ile zebra midyesi populasyonundaki artışın doğrusal bir ilişki içinde olmadığı ve miktardaki küçük değişikliklerin istilanın belirgin şekilde şiddetini arttırdığı görülmüştür. Taşınma olasılığındaki değişimler istilanın aşamalarını zamansal olarak etkilemenin yanında zebra midyesi populasyonunun büyüklüğü üzerinde de etkili olmuştur. SupD deneyinden çıkan sonuç, muhtemel iklim değişikliklerinin biyolojik istilalar üzerinde kuvvetlendici etkisi olduğu yönündedir. Gözlenen diğer genel sonuçlar ise göllerin kendi koşullarının yanında bulundukları ağdaki konumlarının da önemli olduğu ve istila şiddetine bağlı olarak populasyonun karakteristik örüntüler oluşturduğudur.

Biological invasions are an important dimension of global change and is an environmental problem which has a serious consequences. Awareness about this issue has increased, especially after the invasion of zebra mussels in Great Lakes of North America and environmental and economic results of this invasion. In this study, spatial and temporal patterns of the zebra mussel invasion in Great Lakes was studied, for a 20-year period by using individual based modelling method. The model was developed in NetLogo environment. Numerical experiments were also conducted in this environment. First of six experiment sets is reference case experiment. Effects of phytoplankton density on zebra mussel populations were investigated in P75 and P125 experiment sets. In T0.1 and T10 experiment sets, effects of transportation probability on zebra mussels were investigated. Last experiment set, SupD, was conducted to observe how environmental changes would affect a biological invasion, by applying Lake Huron conditions to Lake Superior. According to results, there is no linear relation between the change of phytoplankton amount and the increase of zebra mussel population and slight changes of phytoplankton amount cause significant increases in invasion strenght. Changes in transportation probability, affect invasion stages temporally and also have impact on population size. SupD experiment results show that probable climate changes have a strengthening effect on biological invasions. Results also show that, lake location in the waterbody network is also important beside the individual conditions of each lake and mussel populations constitute characteristic patterns depending on invasion strenght.